基于能源集線器模型的園區(qū)混合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度方法

卜凡鵬，田世明，方 芳，尹 凱，杜偉強(qiáng)

（1.中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京 100192；2.國(guó)網(wǎng)北京市電力公司，北京 102200；3.天津求實(shí)智源科技有限公司，天津 300384）

基于能源集線器模型的園區(qū)混合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度方法

卜凡鵬1，田世明1，方 芳2，尹 凱3，杜偉強(qiáng)3

（1.中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京 100192；2.國(guó)網(wǎng)北京市電力公司，北京 102200；3.天津求實(shí)智源科技有限公司，天津 300384）

分布式發(fā)電和冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)在用戶(hù)側(cè)的集成可構(gòu)成一個(gè)典型多能源園區(qū)混合能源系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)包括電能、太陽(yáng)能、天然氣等能源輸入，以及電能、熱能以及冷能等能源輸出形式，可有效提升能源的綜合利用效率，降低用戶(hù)綜合用能成本。本文以一個(gè)電力與天然氣構(gòu)成的多能源園區(qū)混合能源系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)園區(qū)混合能源系統(tǒng)中多能源混合資源進(jìn)行日前優(yōu)化調(diào)度，以降低園區(qū)混合能源系統(tǒng)用能成本。首先構(gòu)建了多能源園區(qū)混合能源系統(tǒng)模型；進(jìn)而，給出了基于能源集線器的多能源園區(qū)混合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度方法；最后以一個(gè)典型的電力與天然氣多能源園區(qū)混合能源系統(tǒng)為例驗(yàn)證了本文調(diào)度方法的有效性。

混合能源系統(tǒng)；分布式發(fā)電；冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)；日前優(yōu)化調(diào)度

隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)能源需求的增加，能源與環(huán)境短缺問(wèn)題日益嚴(yán)峻，對(duì)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)極大的危害。以分布式電源、冷熱電聯(lián)供CCHP（combined cooling，heating and power）系統(tǒng)為主要供能單元的多能源園區(qū)混合能源系統(tǒng)HEP（hybrid energy park）[1-2]，由于具有清潔能源利用、提高能源利用效率、低碳環(huán)保的特性，近兩年獲得了飛速發(fā)展。該系統(tǒng)能夠有效地緩解能源消費(fèi)增長(zhǎng)與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，在我國(guó)電力結(jié)構(gòu)調(diào)整中起著非常重要的作用，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展意義重大[3]。

HEP從可將分布式發(fā)電單元、CCHP系統(tǒng)、負(fù)荷、儲(chǔ)能等裝置以及控制系統(tǒng)進(jìn)行有效集成，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)于電能、熱能和制冷聯(lián)合供能的需要，并通過(guò)配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，最終形成一個(gè)可以并網(wǎng)運(yùn)行也可以單獨(dú)運(yùn)行的靈活系統(tǒng)。根據(jù)HEP內(nèi)部各單元的運(yùn)行特征來(lái)制定最優(yōu)調(diào)度方案，對(duì)HEP內(nèi)多能源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，可實(shí)現(xiàn)多種能源互補(bǔ)和可再生能源的充分消納利用，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。然而，HEP是一個(gè)含有多種能源輸入、多種產(chǎn)品輸出和多種能源轉(zhuǎn)換單元的非同性復(fù)雜體，涉及到電/氣/冷/熱環(huán)節(jié)的相互轉(zhuǎn)換與互補(bǔ)優(yōu)化，急需新的調(diào)度方法。

有關(guān)園區(qū)HEP優(yōu)化調(diào)度方法的研究已取得了一定的進(jìn)展。文獻(xiàn)[4-5]考慮風(fēng)、光、負(fù)荷等的隨機(jī)特性，建立了熱電聯(lián)供型園區(qū)混合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的隨機(jī)優(yōu)化模型；文獻(xiàn)[6]采用集中母線方式，提出了CCHP園區(qū)HEP優(yōu)化調(diào)度通用建模方法，并基于該方法構(gòu)建了園區(qū)HEP的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型框架；文獻(xiàn)[7]針對(duì)某個(gè)含有熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、光伏、空調(diào)、電儲(chǔ)能以及熱儲(chǔ)能的園區(qū)HEP，設(shè)計(jì)了一種分層能量管理系統(tǒng)架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)園區(qū)HEP中供能單元的優(yōu)化管理；文獻(xiàn)[8]通過(guò)對(duì)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行充放電優(yōu)化來(lái)降低不確定環(huán)境下園區(qū)HEP運(yùn)行成本；文獻(xiàn)[9]引入碳排放權(quán)交易成本函數(shù)，建立了考慮碳交易成本、燃料成本、環(huán)境成本的CCHP系統(tǒng)低碳調(diào)度多目標(biāo)優(yōu)化模型；文獻(xiàn)[10-12]考慮樓宇用能單元的特征，提出了由CCHP、電制冷機(jī)、吸收式制冷機(jī)以及熱儲(chǔ)能系統(tǒng)組成的園區(qū)HEP的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度方法。

上述研究從不同角度提出園區(qū)HEP的優(yōu)化調(diào)度方法。與傳統(tǒng)電力型園區(qū)HEP相比，HEP存在通過(guò)多能源環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)調(diào)度來(lái)提高降低供能成本的迫切需求，當(dāng)前對(duì)HEP中電氣冷熱不同能源形式之間的轉(zhuǎn)換形式目前尚缺乏有效的模型進(jìn)行統(tǒng)一描述，導(dǎo)致調(diào)度方案的保守性。為此，本文提出一種基于能源集線器模型的多能源園區(qū)HEP日前優(yōu)化調(diào)度ODS（optimal day-ahead scheduling）方法，可充分挖掘電/冷/熱不同能源形式之間的相互支撐能力，有助于提高HEP運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

1 園區(qū)混合能源系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

能源集線器是一個(gè)可以包含多種形式能量的轉(zhuǎn)化、傳輸以及存儲(chǔ)的控制單元，它是不同的能源設(shè)施與不同需求負(fù)荷之間的接口平臺(tái)。能源集線器從宏觀上看是連接微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的一個(gè)控制中心或控制平臺(tái)，可通過(guò)超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)以及實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)分布式能源、配電網(wǎng)的各項(xiàng)狀態(tài)，對(duì)各發(fā)電側(cè)和受控負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化控制[13]。微觀層面上，很多類(lèi)似于工廠、大建筑群、農(nóng)村、城市地區(qū)以及火車(chē)等等的基礎(chǔ)能源設(shè)施都可以看作是能源集線器[14-15]。

分布式能源的多樣性決定了HEP必然包括多種不同的供用能設(shè)備。本文以一個(gè)電力與天然氣構(gòu)成的HEP為例進(jìn)行建模。HEP中不同能量潮流的耦合作用以及由此產(chǎn)生的系統(tǒng)間的相互作用可以通過(guò)能源集線器的概念來(lái)描述。如圖1所示，一個(gè)典型的HEP系統(tǒng)可抽象為一個(gè)或多個(gè)能源集線器模型，包含輸入和輸出，轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)各種能源載體功能的單元組成。

圖1 一個(gè)典型能源集線器模型Fig.1 A typical energy hub model

1.1 能源集線器內(nèi)部的功率交換建模

對(duì)于一個(gè)單輸入單輸出的能量變換裝置來(lái)說(shuō)，輸入與輸出的關(guān)系為

式中：Pα和Lβ分別為系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的輸入和輸出；Cαβ為輸入和輸出之間的耦合系數(shù)。包含多個(gè)能量變換裝置和多種能源形式的HEP，可通過(guò)一個(gè)耦合矩陣C來(lái)描述輸入與輸出的耦合關(guān)系，即

向量P和L分別為HEP的輸入和輸出。由于一種形式的能源可能會(huì)進(jìn)入到不同的能量轉(zhuǎn)換裝置中，例如圖1中的HEP中電力同時(shí)進(jìn)入到微型燃?xì)廨啓C(jī)和中央空調(diào)中，耦合矩陣C中的耦合系數(shù)不僅與轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率有關(guān)，還與能源在不同轉(zhuǎn)換裝置中的分配系數(shù)有關(guān)。這里引進(jìn)一個(gè)能源分配系數(shù)ν，0≤ν≤1，如，νPe表示直接供應(yīng)電力負(fù)荷的電能，(1-ν)Pe則表示供應(yīng)中央空調(diào)的電能。

式中：Pe和Pg分別為能源集線器與電網(wǎng)和天然氣網(wǎng)的能源交互值；Le和Lh分別為能源集線器所供應(yīng)的電負(fù)荷和熱負(fù)荷。

寫(xiě)成矩陣的形式為

1.2 能源集線器中儲(chǔ)能系統(tǒng)建模

本文HEP采用儲(chǔ)熱裝置來(lái)儲(chǔ)能。在k時(shí)刻，電與熱的交換功率Mh,i(k)和儲(chǔ)熱裝置中實(shí)際儲(chǔ)存的能量Eh,i(k)的關(guān)系為

將儲(chǔ)裝置考慮進(jìn)到式（5）中，可得

1.3 能源集線器間的功率交換建模

在能源集線器系統(tǒng)之間的潮流（即在連接不同能源集線器系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線上的潮流）可通過(guò)穩(wěn)態(tài)方程來(lái)描述。對(duì)于電網(wǎng)和天然氣管道網(wǎng)絡(luò)，潮流模型是基于節(jié)點(diǎn)功率平衡來(lái)建立的。

1）電網(wǎng)

電力潮流模型由節(jié)點(diǎn)復(fù)功率平衡來(lái)建立。在節(jié)點(diǎn)m，節(jié)點(diǎn)復(fù)功率平衡可以表示為

式中：Sm為注入節(jié)點(diǎn)m的復(fù)功率；Smn為流向和節(jié)點(diǎn)m相關(guān)聯(lián)的所有節(jié)點(diǎn)的潮流。線路上的潮流由節(jié)點(diǎn)電壓幅值U、向量以及線路參數(shù)來(lái)表示，即

式中：ymn為線路mn的互導(dǎo)納；ym0為節(jié)點(diǎn)m的自導(dǎo)納。

2）天然氣管道網(wǎng)絡(luò)

管道網(wǎng)絡(luò)的潮流模型也是根據(jù)節(jié)點(diǎn)流量平衡來(lái)建立的。以下的潮流方程適用于所有類(lèi)型的等溫管道的潮流計(jì)算。節(jié)點(diǎn)m的體積流量平衡公式為

式中：Qm為注入節(jié)點(diǎn)m的天然氣體積流量；Qmn為管道的體積流量，m3/h；pm和pn分別為管道上游和下游的壓力；kmn為表征管道和天然氣流體的參數(shù)；Tb為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的溫度，K；pb為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的壓力，kPa；Dmn為管道內(nèi)徑，mm；Tf為管道內(nèi)燃?xì)獾臏囟龋琄；G為天然氣相對(duì)于空氣的比重；Z為燃?xì)獾膲嚎s因子；Lmm為氣體管道長(zhǎng)度，km；fmn為氣體管道的摩擦系數(shù)（無(wú)量綱）。

smn表征管道中氣體流動(dòng)的方向，其具體計(jì)算公式為

天然氣管道的壓縮機(jī)需要能量來(lái)驅(qū)動(dòng)，如果由微型燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，相應(yīng)的功耗可以視為流入管道的額外的能量，如圖2所示。壓縮機(jī)的能耗為

式中：pk為壓縮機(jī)入口側(cè)的壓力；pm為壓縮機(jī)出口側(cè)的壓力；kcom為壓縮機(jī)的壓縮比。

天然氣管道的體積流量Qmn對(duì)應(yīng)電力潮流Pmn，兩者之間的關(guān)系為

式中：k為天然氣熱值與電功率的轉(zhuǎn)換系數(shù)；GHV為天然氣的高熱值，MJ/（N·m3）；Pmn為電力潮流，kW；因?yàn)? MJ=0.278 kW·h，所以式（16）中存在一個(gè)轉(zhuǎn)化系數(shù)0.278。

圖2 由天然氣壓縮機(jī)和管道組成的天然氣管道模型Fig.2 Natural gas pipeline model composed of natural gas compressor and pipelines

1.4 園區(qū)混合能源系統(tǒng)建模

本文含電力和天然氣的園區(qū)混合系統(tǒng)是基于幾個(gè)相互聯(lián)系的能源集線器系統(tǒng)來(lái)建模的。因此，能源集線器代表電力生產(chǎn)者，消費(fèi)者和傳輸設(shè)施之間的接口。圖3是園區(qū)HEP的構(gòu)成，系統(tǒng)由3個(gè)相同配置的能源集線器組成。各個(gè)能源集線器由交流電網(wǎng)和天然氣網(wǎng)絡(luò)連接。電力網(wǎng)絡(luò)由電網(wǎng)以及分布式的光伏發(fā)電為能源集線器的電力輸入端口Pe1、Pe2、Pe3供電；天然氣由一個(gè)天然氣網(wǎng)絡(luò)N供應(yīng)并送到能源集線器的天然氣輸入端口Pg1、Pg2、Pg3；節(jié)點(diǎn)1-2和1-3之間的天然氣聯(lián)絡(luò)管道上裝設(shè)了壓縮機(jī)C12、C13，為天然氣的流動(dòng)提供壓力。

圖3 三互聯(lián)能源集線器構(gòu)成的園區(qū)混合能源系統(tǒng)Fig.3 Hybrid energy park composed of three interconnected energy hubs

2 日前優(yōu)化調(diào)度模型

2.1 目標(biāo)函數(shù)

由于本文建立的園區(qū)多能源HEP模型分別由電網(wǎng)、天然氣網(wǎng)絡(luò)和光伏提供能源，所以目標(biāo)函數(shù)采用總的購(gòu)電成本與天然氣消耗成本的和最小為目標(biāo)函數(shù)，電價(jià)采用分時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù)，其函數(shù)公式為

式中：Cph，i為第i小時(shí)的電價(jià)預(yù)測(cè)值；Pi為第i小時(shí)購(gòu)入的電功率；Cgas，i為第i小時(shí)的天然氣價(jià)預(yù)測(cè)值；PMT，i為第i小時(shí)微燃機(jī)輸出電功率。本文通過(guò)式（16）將天然氣網(wǎng)絡(luò)的體積流量等效為電力網(wǎng)絡(luò)的潮流，因此將天然氣網(wǎng)絡(luò)的消耗特性等同于電力網(wǎng)絡(luò)來(lái)處理。

2.2 約束條件

日前優(yōu)化調(diào)度模型的等式約束為電力網(wǎng)絡(luò)的潮流方程（9）、天然氣網(wǎng)絡(luò)的流量方程（16）和能源集線器系統(tǒng)的平衡方程（5）組成的等式約束組成[16-17]。

不等式約束由能源集線器的輸入Pi，電力網(wǎng)絡(luò)和天然氣網(wǎng)絡(luò)的流量Fa、分配因子νi、發(fā)電機(jī)電壓幅值Um和相角θm、發(fā)電機(jī)有功出力Pei和無(wú)功出力Qei、天然氣管道壓力pm以及壓縮機(jī)出口壓力與入口壓力的比值kcp的限制組成。

3 算例分析

3.1 園區(qū)多能源混合系統(tǒng)參數(shù)

3.1.1 電力網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

本文采用模型的電力網(wǎng)絡(luò)共包括3個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)1為電網(wǎng)與多能源混合系統(tǒng)的接口，設(shè)為平衡節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)2接入了分布式光伏發(fā)電，在光伏出力的時(shí)候?yàn)镻V節(jié)點(diǎn)，在光伏不出力的時(shí)候?yàn)镻Q節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)3為PQ節(jié)點(diǎn)，電網(wǎng)的電壓為10.5 kV。具體參數(shù)見(jiàn)表1與表2。

表1 電力節(jié)點(diǎn)參數(shù)Tab.1 Parameters of electric nodes

表2 電力線路參數(shù)Tab.2 Parameters of electric power lines

3.1.2 天然氣網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

天然氣管道參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 天然氣管道參數(shù)Tab.3 Parameters of natural gas pipelines

本文選擇8 500 kcal/（N·m3）=35.56 MJ/（N·m3）作為天然氣熱值轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)。因此根據(jù)式（16）有Pmn=127.91Qmn。本文將天然氣網(wǎng)絡(luò)的流量通過(guò)天然氣熱值轉(zhuǎn)化為電力潮流去進(jìn)行優(yōu)化，整個(gè)系統(tǒng)的基準(zhǔn)功率為SB=1 MV·A，將Pmn轉(zhuǎn)換為標(biāo)幺值得

根據(jù)式（13）和表3可得具體天然氣網(wǎng)絡(luò)計(jì)算參數(shù)如表4所示；園區(qū)多能源混合系統(tǒng)的其他參數(shù)如表5所示。

表4 天然氣網(wǎng)絡(luò)計(jì)算參數(shù)Tab.4 Parameters used in the calculation of natural gas network

表5 園區(qū)混合能源系統(tǒng)的其他參數(shù)Tab.5 Other parameters of hybrid energy park

3.1.3 電價(jià)參數(shù)

本文電價(jià)數(shù)據(jù)參考[18]，在優(yōu)化計(jì)算中采用分時(shí)電價(jià)的模型，天然氣1月份的價(jià)格為0.042 5＄/（kW·h），8月份的價(jià)格為0.040 5＄/（kW·h），1月份和8月份的電價(jià)的具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。天然氣的數(shù)據(jù)隨季節(jié)性有明顯的變化，和氣源的采集量有關(guān)，本文是綜合能源系統(tǒng)，可以通過(guò)燃?xì)獍l(fā)電，并將余熱利用，故包含了天然氣的價(jià)格，以與電一起進(jìn)行優(yōu)化。

表6 1月份和8月份的電價(jià)數(shù)據(jù)Tab.6 Power price data in January and August

3.1.4 負(fù)荷參數(shù)

本文中的多能源混合網(wǎng)絡(luò)共有3個(gè)能源集線器系統(tǒng)，圖3中能源集線器1的負(fù)荷為酒店負(fù)荷，能源集線器2的負(fù)荷為學(xué)校負(fù)荷，能源集線器3的負(fù)荷為商業(yè)中心負(fù)荷，3種負(fù)荷模型均為某一個(gè)典型日的負(fù)荷模型。酒店負(fù)荷1月份和8月份模型分別見(jiàn)圖4和圖5；學(xué)校負(fù)荷1月份和8月份模型分別見(jiàn)圖6和圖7；商業(yè)中心負(fù)荷1月份和8月份模型分別見(jiàn)圖8和圖9。

圖4 酒店1月份負(fù)荷模型Fig.4 Model of hotel load in January

圖5 酒店8月份負(fù)荷模型Fig.5 Model of hotel load in August

圖6 學(xué)校1月份負(fù)荷模型Fig.6 Model of school load in January

圖7 學(xué)校8月份負(fù)荷模型Fig.7 Model of school load in August

圖8 商業(yè)中心1月負(fù)荷模型Fig.8 Model of business center load in January

圖9 商業(yè)中心8月負(fù)荷模型Fig.9 Model of business center load in August

3.2 仿真結(jié)果

以圖3中三互聯(lián)能源集線器組成的園區(qū)混合能源系統(tǒng)為例對(duì)日前優(yōu)化調(diào)度算法進(jìn)行驗(yàn)證。

3.2.1 1月份調(diào)度結(jié)果

1）只有電力供應(yīng)

此時(shí)能源集線器系統(tǒng)的能量供應(yīng)只有電力，沒(méi)有天然氣，調(diào)度結(jié)果如圖10所示。此時(shí)系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)值為2 411.2＄，從圖中可以看到系統(tǒng)中天然氣網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有出力。

圖10 1月份只有電力供應(yīng)時(shí)調(diào)度方案Fig.10 Scheduling scheme with only power supply in January

2）電力、天然氣和光伏聯(lián)合供應(yīng)

系統(tǒng)包括電能、天然氣和光伏。如圖3所示，2節(jié)點(diǎn)接入了光伏電源，在光伏電源出力的時(shí)候?qū)⒃摴?jié)點(diǎn)視為PV節(jié)點(diǎn)，光伏不出力的時(shí)候?qū)⒃摴?jié)點(diǎn)視為PQ節(jié)點(diǎn)。通過(guò)優(yōu)化得到如圖11的調(diào)度方案。此時(shí)系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)值為2 308.4＄。

3.2.2 8月份調(diào)度結(jié)果

8月份只有電力供應(yīng)時(shí)的調(diào)度結(jié)果如圖12所示，系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)值為2 854.5＄。多能源聯(lián)合供應(yīng)調(diào)度方案如圖13所示，系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)值為2 467.6＄。

圖11 1月份混合能源供應(yīng)時(shí)調(diào)度方案Fig.11 Scheduling scheme with hybrid energy supplies in January

圖12 8月份只有電力供應(yīng)時(shí)調(diào)度方案Fig.12 Scheduling scheme with only power supply in August

圖13 電力、天然氣和光伏的混合能源系統(tǒng)Fig.13 Hybrid energy park composed of electric power，natural gas and photovoltaic power

3.2.3 調(diào)度方案對(duì)比

不同月份兩種供能模式下的調(diào)度成本對(duì)比如表7所示。

表7 不同月份兩種供能模式下的調(diào)度成本對(duì)比Tab.7 Comparison of scheduling cost between two supply modes in different months

可以看到，只有電力供應(yīng)時(shí)和多能源聯(lián)合供應(yīng)時(shí)相比，前者明顯的供能成本較高，可見(jiàn)園區(qū)HEP系統(tǒng)較單個(gè)形式的能源系統(tǒng)來(lái)講綜合供能成本得到明顯降低。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文在能源集線器模型的基礎(chǔ)上，首先構(gòu)建了園區(qū)混合HEP，進(jìn)而基于能源集線器模型建立起電氣冷熱不同能源形式之間的互補(bǔ)耦合關(guān)系，提出一種多能源園區(qū)HEP的ODS方法，可充分挖掘電/氣/冷/熱不同能源形式之間的相互支撐能力，有效提升HEP運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)過(guò)算例驗(yàn)證表明，只有電力供應(yīng)時(shí)和多能源聯(lián)合供應(yīng)時(shí)相比，前者明顯的供能成本較高，可見(jiàn)園區(qū)混合HEP較單個(gè)形式的能源系統(tǒng)來(lái)講綜合供能成本得到明顯降低，是未來(lái)園區(qū)供用能系統(tǒng)供用能的主要解決方案，具有重要的工程應(yīng)用前景。

[1]蔣菱，袁月，王崢，等（Jiang Ling，Yuan Yue，Wang Zheng，et al）.智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)評(píng)估指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法（Evaluation index system and comprehensive evaluation method of energy internet in innovative demonstration area of smart grid）[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSU-EPSA），2016，28（1）：39-45.

[2]Liu Nian，Chen Qifang，Liu Jie，et al.A heuristic operation strategy for commercial building containing EVs and PV system[J].IEEE Trans on Industrial Electronics，2015，62（4）：2560-2570．

[3]賈宏杰，穆云飛，余曉丹（Jia Hongjie，Mu Yunfei，Yu Xiaodan）.對(duì)我國(guó)綜合能源系統(tǒng)發(fā)展的思考（Thought about the integrated energy system in China）[J].電力建設(shè)（Electric Power Construction），2015，36（1）：16-25.

[4]劉方，楊秀，黃海濤，等（Liu Fang，Yang Xiu，Huang Haitao，et al）.含熱電聯(lián)產(chǎn)熱電解耦運(yùn)行方式下的微網(wǎng)能量綜合優(yōu)化（Energy comprehensive optimization of micro-grid including CHP with thermoelectric decoupling operation mode）[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSU-EPSA），2016，28（1）：51-57．

[5]蘭立雄，劉力卿，米增強(qiáng)（Lan Lixiong，Liu Liqing，Mi Zengqiang）.冷電聯(lián)供系統(tǒng)的多目標(biāo)運(yùn)行優(yōu)化（Optimal operation of combined cooling and power supply system）[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSUEPSA），2016，28（5）：62-68.

[6]王成山，洪博文，郭力，等（Wang Chengshan，Hong Bowen，Guo Li，et al）.冷熱電聯(lián)供園區(qū)混合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度通用建模方法（A general modeling method for optimal dispatch of combined cooling，heating and power microgrid）[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSEE），2013，33（31）：26-33．

[7]Xu Xiaodong，Jia Hongjie，Wang Dan，et al.Hierarchical energy management system for multi-source multi-product microgrids[J].Renewable Energy，2015，78：621-630.

[8]李凱，秦文萍，張海濤，等（Li Kai，Qin Wenping，Zhang Haitao，et al）.含混合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)控制策略（Control strategy for microgrid energy management system including hybrid energy storage）[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSU-EPSA），2016，28（10）：85-91.

[9]周任軍，李紹金，陳瑞先，等（Zhou Renjun，Li Shaojin，Chen Ruixian，et al）.采用模糊自修正粒子群算法的碳排放權(quán)交易冷熱電多目標(biāo)調(diào)度（Combined cool and heat and power multi-objective scheduling considering carbon emissions trading using algorithm of fuzzy self-correction particle swarm optimization）[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSEE），2014，34（34）：6119-6126.

[10]李獻(xiàn)梅，陳瑞先，周任軍，等（Li Xianmei，Chen Ruixian，Zhou Renjun，et al）.響應(yīng)峰谷電價(jià)的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度（Optimal dispatch of combined cool，heat and power system of response peak-valley price）[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSU-EPSA），2016，28（4）：25-30．

[11]Lu Yuehong，Wang Shengwei，Sun Yongjun，et al.Optimal scheduling of buildings with energy generation and thermal energy storage under dynamic electricity pricing using mixed-integer nonlinear programming[J].Applied Energy，2015，147：49-58．

[12]靳小龍，穆云飛，賈宏杰，等（Jin Xiaolong，Mu Yunfei，Jia Hongjie，et al）.融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能系統(tǒng)的冷熱電聯(lián)供樓宇微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法（Optimal scheduling method for a combined cooling，heating and power building microgrid considering virtual storage system at demand side）[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSEE），2017，37（2）：581-590.

[13]Yu Dongmin，Robinson F，Zha Wenhua，et al.Using historical data processing method to optimize energy hub[C]//50th International Universities Power Engineering Conference.Stoke on Trent，UK，2015.

[14]徐憲東，賈宏杰，靳小龍，等（Xu Xiandong，Jia Hongjie，Jin Xiaolong，et al）.區(qū)域綜合能源系統(tǒng)電/氣/熱混合潮流算法研究（Study on hybrid heat-gas-power flow algorithm for integrated community energy system）[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)（Proceedings of the CSEE），2015，35（14）：3634-3642.

[15]Moeini-Aghtaie M，F(xiàn)arzin H，F(xiàn)otuhi-Firuzabad M，et al.Generalized analytical approach to assess reliability of renewable-based energy hubs[J].IEEE Trans on Power Systems，2017，32（1）：368-377.

[16]Bozchalui M C，Hashmi S A，Hassen H，et al.Optimal operation of residential energy hubs in smart grids[J].IEEE Trans on Smart Grid，2012，3（4）：1755-1766.

[17]Shabanpour-Haghighi A，Seifi A R.Effects of district heating networks on optimal energy flow of multi-carrier systems[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews，2016，59：379-387.

[18]Hourly electric commodity prices[EB/OL].http：//www.pge.com/notes/rates/tariffs/pxday.Shtml，2003.

Optimal Day-ahead Scheduling Method for Hybrid Energy Park Based on Energy Hub Model

BU Fanpeng1，TIAN Shiming1，F(xiàn)ANG Fang2，YIN Kai3，DU Weiqiang3
（1.China Electric Power Research Institute，Beijing 100192，China；2.State Grid Beijing Electric Power Company，Beijing 102200，China；3.Tianjin Transenergy Technologies Ltd，Tianjin 300384，China）

A typical hybrid energy park（HEP）is composed of distributed generations（DGs）and combined cooling，heating and power（CCHP）system on the demand side，and it can realize input energies（e.g.，electric power，photovoltaic power，natural gas）and output energies（e.g.，electric power，heat and cooling），thus significantly improving the energy utilization efficiency and reducing the cost of consumers.In this paper，with an HEP composed of electric power and natural gas as research object，multi-energy resources are processed by optimal day-ahead scheduling（ODS）method to reduce the energy cost of HEP.First，an HEP model is established.Then，an ODS method is given based on energy hubs.At last，the effectiveness of the proposed method is verified by a typical HEP.

hybrid energy park（HEP）；distributed generation（DG）；combined cooling，heating and power（CCHP）；optimal day-ahead scheduling（ODS）

TM732

A

1003-8930（2017）10-0123-07

10.3969/j.issn.1003-8930.2017.10.021

2017-03-08；

2017-07-13

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2016YFB0901102）；國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目《面向隨機(jī)性電源的多元負(fù)荷主動(dòng)響應(yīng)及預(yù)測(cè)控制技術(shù)研究與應(yīng)用》

卜凡鵬（1986—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)橹悄苡秒?、電力營(yíng)銷(xiāo)。Email：bufanpeng@epri.sgcc.com.cn

田世明（1965—），男，碩士，教授級(jí)高級(jí)工程師，研究方向?yàn)橹悄苡秒姟㈦娏I(yíng)銷(xiāo)。Email：laotian@epri.sgcc.com.cn

方 芳（1986—），女，碩士，工程師，研究方向?yàn)殡娏I(yíng)銷(xiāo)。Email：411912023@qq.com