中國農業(yè)大學信息與電氣工程學院的研究人員吳聰、唐巍、白牧可、張璐、叢鵬偉，在2017年第21期《電工技術學報》上撰文，針對能源系統(tǒng)規(guī)劃中對多個供能區(qū)域的協(xié)調互濟及多能流聯合調度考慮不足的現狀,研究基于二層規(guī)劃的用戶側能源互聯網規(guī)劃方法。  
 
      首先,梳理供能系統(tǒng)結構,對各能量單元建模,并分析用戶側能源互聯網內的負荷特性;其次,綜合考慮多種能源互聯、多個供能區(qū)域協(xié)調互濟及多能流聯合調度,建立用戶側能源互聯網的二層規(guī)劃模型,上層以年費用最低為目標,各能量單元的安裝容量為優(yōu)化變量,下層以年運行費最低為目標,各時段能量單元的調度值為優(yōu)化變量;最后,采用精英保留策略遺傳算法對上層規(guī)劃模型求解,下層為0-1混合整數線性規(guī)劃模型,采用分支定界法求解。
 
      算例表明:所提規(guī)劃建模方法具有可行性和有效性;多能流聯合調度、多區(qū)域協(xié)調互濟可以大幅削減年費用,還可緩解負荷與燃機熱電比不匹配等問題;通過多種能源網絡實現互聯較通過單一電網或熱網互聯更經濟。
 
      隨著全球環(huán)境危機不斷加劇和傳統(tǒng)化石能源日漸枯竭，可再生清潔能源得到大力發(fā)展。由于風能、太陽能等本身具有波動性和隨機性的特點，其高滲透率接入對電網的安全可靠運行是一個很大的挑戰(zhàn)。
 
      此外，傳統(tǒng)能源行業(yè)(電/熱/天然氣等) 單獨規(guī)劃、設計和運行不利于系統(tǒng)綜合能效的提升。以泛在互聯、低碳高效和多源協(xié)同等為特征的能源互聯網應運而生，其利用智能電網、互聯網等技術，融合電力網、熱力網等多能源網，形成多種能源高效利用和多元主體參與的能源互聯共享網絡。
 
      用戶側存在諸多小規(guī)模分布式能源系統(tǒng)，負荷具有較強的隨機性和波動性，“源”與“荷”距離較近。在用戶側構建能源互聯網不但能就地滿足用戶的電/熱/冷多種能源需求，而且可以平緩負荷曲線、提高能源利用效率和消納可再生能源。相關研究有冷熱電聯產系統(tǒng)、綜合能源系統(tǒng)和泛能網等。
 
      針對單個供能區(qū)域，文獻［3］考慮多種能流的相互轉換，提出冷/熱/電聯供微網優(yōu)化調度通用建模方法，以某辦公樓為測試對象驗證模型有效性。文獻［6］提出考慮多能源互聯和多能流協(xié)調的分布式能源系統(tǒng)規(guī)劃方法，仿真結果表明該系統(tǒng)與集中供能模式、常規(guī)冷熱電聯產模式相比更經濟高效。
 
      針對多個區(qū)域互聯，文獻［8］提出了基于0-1混合整數線性規(guī)劃的多能源站互聯規(guī)劃方法，但規(guī)劃中可供選擇的設備種類較少，同時局限于站間熱力互濟。
 
      文獻［12］以年運行費和碳排放最低為目標，采用矩陣形式建立運行優(yōu)化模型，先后考慮兩個、三個區(qū)域互聯，并對比分析不同運行場景，算例表明多個區(qū)域互聯、熱電聯供更具經濟和環(huán)境效益。
 
      當前對于能源互聯網的規(guī)劃研究較少，文獻［13］研究以電能路由器為核心的能源互聯網結構，并提出基于電能交換器的未來配電網組網形態(tài)。文獻［14］針對能源互聯網中“能量傳輸擁塞”和“能量負載均衡”問題，分別提出基于邊權和基于網絡鄰節(jié)點負載的路由策略。
 
      文獻［15］提出了考慮分布式光伏發(fā)電、相變儲能和冷/熱/電聯供的多能源協(xié)同優(yōu)化建設方案，以海淀北部示范區(qū)為例，改善了電力負荷特性，與常規(guī)能源供應體系下相比，變電站的規(guī)劃容量明顯減少。
 
      綜上所述，當前對于用戶側能源互聯網規(guī)劃的研究較少，現有規(guī)劃文獻對于多個供能區(qū)域經多種網絡進行協(xié)調互濟以及對于電/熱/冷能流實行聯合調度的考慮不夠充分。
 
      針對上述不足，本文梳理系統(tǒng)結構，對各能量單元建模，同時分析用戶側能源互聯網的負荷特性; 充分考慮多種能源互聯、多個供能區(qū)域互濟及多類能流聯合調度，建立二層規(guī)劃模型，進行各能源路由器內設備配置和各能源局域網間網絡規(guī)劃，上、下層模型分別以年費用最低、年運行費最低為優(yōu)化目標; 采用精英保留策略遺傳算法、分支定界法求解所提模型，上、下層相互制約迭代計算; 仿真算例驗證方法可行性，對比分析多能互補、網絡互聯對規(guī)劃經濟性的影響。
 
圖1 用戶側能源互聯網系統(tǒng)結構