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1、工业园区多元用户互动的配用电系统关键技术研究与示范（课题4）国家重点研发计划国家重点研发计划“智能电网技术与装备智能电网技术与装备” ” 重点专项开题会重点专项开题会基于多能协同的源-网-荷-储智能调度方法与系统研究目标研究目标研究目标研究目标24组织架构与任务分工组织架构与任务分工组织架构与任务分工组织架构与任务分工5 汇报提纲1研究内容研究内容研究内容研究内容预期成果及指标预期成果及指标预期成果及指标预期成果及指标3技术路线、创新点技术路线、创新点技术路线、创新点技术路线、创新点时间进度安排时间进度安排时间进度安排时间进度安排62初步进展初步进展初步进展初步进展7研究目标l建立综合能源系统
2、运行模型、提出模型驱动和数据驱动相结合的综合能源系统态势感知和风险评估方法、提出基于递阶模型预测控制架构的综合能源系统优化调度方法、提出基于分布式资源协同的“虚拟电厂”调度策略满足示范园区综合供能的安全、高效、可靠的运行需求，支撑多元用户互动削峰，并与电网良性互动l研发综合能量管理系统园区“虚拟电厂”上级电网3研究目标研究目标研究目标研究目标24组织架构与任务分工组织架构与任务分工组织架构与任务分工组织架构与任务分工5 汇报提纲1研究内容研究内容研究内容研究内容预期成果及指标预期成果及指标预期成果及指标预期成果及指标3技术路线、创新点技术路线、创新点技术路线、创新点技术路线、创新点时间进度安排
3、时间进度安排时间进度安排时间进度安排62初步进展初步进展初步进展初步进展7研究内容 4.1 综合能源系统态势感知和风险评估覆盖源/网/荷/储各环节的综合能源系统模型模型驱动和数据驱动相结合的综合能源系统态势感知4.4 工业园区综合能量管理系统研发 4.2 综合能源系统优化调度4.3 “虚拟电厂”调度策略提供分析调度基础模型综合能源系统的多维风险评估方法和敏感度分析获得多能系统实际态势为供能可靠性提供基础兼顾安全和效率的实时校正计及预测误差的日内滚动计及风险约束的日前计划确保安全可靠满足用能需求实现用户互动园区二次调频园区调峰调度经济分配调频任务实现园区削峰目标研究内容n4.1模型驱动和数据驱动
4、相结合的综合能源系统态势感知和风险评估方法u考虑冷/热/电/气多能流系统动态特性差异和相互耦合关系，建立覆盖源-网-荷-储各环节的综合能源系统运行模型；u考虑冷/热/电/气量测精度差异和模型参数准确性的差异，研究模型驱动和数据驱动相结合的方法评估综合能源系统的运行态势和可行域分析方法；u考虑多能流动态时间常数差异及高比例可再生能源的不确定性，建立风险评估指标体系和风险模型，提出综合能源系统的多维风险评估方法。研究内容n4.2 基于递阶模型预测控制架构的综合能源系统优化调度方法u考虑工商业用户互动特性和多能互补弹性，研究计及多重随机场景的日前计划决策方法。u考虑多能流调度响应差异性和多元用户用能
5、需求的多样性，研究计及预测误差的日内鲁棒滚动调度方法。u考虑多能流安全需求差异性和综合供能可靠性，研究兼顾安全和效率的实时校正方法。研究内容n4.3 基于分布式资源协同的“虚拟电厂”调度策略u应用高阶、群组等复杂分布式一致性算法实现底层资源的有效整合，实现各智能体间的协调互动；u形成多能源综合配用电系统的分层分布调度结构，在不同层之间建立非合作博弈、合作博弈和考虑底层与配网层的双层博弈模型；u计及园区内源/网/荷/储的可调控容量及调节速率差异性，研究有效协同分布式资源的虚拟电厂调度策略，响应上级电网的辅助服务需求。研究内容n4.4 综合能量管理系统研发u研究基于信息服务总线的开放式系统架构，以
6、及覆盖源-网-荷-储全过程的冷/热/电/气多能信息的元数据管理和一体化建模方法，研发支撑多能协同与多元用户灵活互动的综合能量管理系统支撑平台；u在支撑平台的基础上，研发面向工业园区的多能流态势感知、风险评估、日前计划、日内滚动、实时校正、虚拟电厂调峰等高级应用功能模块。研究内容园区能量管理系统智能调度日前小时级分钟级日前计划日内滚动实时校正供气天然气电热冷储热储冷储电储气供电电分布式储电电制冷热制冷锅炉分布式储热激励信号可调能力通信电加热气企业2电动汽车家庭光伏商业负荷调度指令运行信息代理终端多能协同自趋优控制企业1供热清洁能源中枢（CHP+锅炉）态势感知+风险评估虚拟电厂1357911131
7、51719212301020304050电热冷气拟解决的主要技术难点n拟突破计及多能协同互补与多元用户灵活互动的工业园区综合能量管理关键技术，主要包括：n综合能源系统多能流运行模型、态势感知和风险评估方法n计及工商业等多元用户灵活互动的多能协同智能调度n“虚拟电厂”技术难点：多能流时间尺度差异和多元用户互动研究目标研究目标研究目标研究目标24组织架构与任务分工组织架构与任务分工组织架构与任务分工组织架构与任务分工5 汇报提纲1研究内容研究内容研究内容研究内容预期成果及指标预期成果及指标预期成果及指标预期成果及指标3技术路线、创新点技术路线、创新点技术路线、创新点技术路线、创新点时间进度安排时间
8、进度安排时间进度安排时间进度安排62初步进展初步进展初步进展初步进展7技术路线 模型驱动数据驱动态势感知综合能量管理技术支持平台实现高级应用 扩展IEC61970/61968标准冷/热/电/气一体化建模多元数据统一管理兼顾安全和效率的实时校正计及预测误差的日内鲁棒滚动递阶模型预测控制架构计及多重随机场景的日前计划决策风险评估u采用模型驱动和数据驱动相结合的技术，实现系统的运行态势、可行域、多维风险评估u采用递阶模型预测控制技术，实现日前随机计划、日内鲁棒滚动调度、实时校正u采用虚拟电厂调度策略技术，实现调频、调峰辅助服务。u研发多能协同与多元用户互动的支撑平台，集成综合能量管理高级应用 园区调
9、度基础支撑虚拟电厂 系统实现协调多智能体的一致性算法提供调峰、调频辅助服务，实现对电网友好技术路线n4.1基于模型驱动和数据驱动的态势感知技术u利用基于随机矩阵理论的数据驱动方法，构建系统运行状态实时监测指标u利用静态安全域的模型驱动方法，实现工业园区可行域辨识u结合模型驱动和数据驱动方法，实现园区综合能源系统的运行态势感知监测系统数据采集平台随机矩阵理论静态安全域模型数据驱动方法接口模型驱动方法接口系统运行高维统计指标构建观测数据矩阵数据入口理论基础 结果输出数据接口研究内容构建注入功率空间下的系统可行域筛选工业园区薄弱母线系统态势感知运行状态估计安全状态评估节点负荷裕度估计异常事件发现技术
10、路线n4.1 综合能源系统多维风险评估技术u不同风险（不确定性）源：可再生能源、负荷、网络故障等u不同风险类型：供电、供热、供冷、供气风险， 从外部电网获取电功率越限（削峰未达标）的风险 建立风险模型建立风险评估指标体系输入数据 结果输出研究内容研究风险指标计算方法给出系统运行风险网络拓扑发电数据负荷数据理论基础不确定性理论随机潮流分析各种要素的敏感度概率成本技术路线n4.2 基于递阶模型预测控制架构的综合能源系统优化调度方法u协调不同调节速率资源u逐级消除预测误差和扰动的影响u实现园区和分布式代理终端（用户）的互动24小时（15分钟*96）日前日前计划划4小时（15分钟*16）日内日内滚动1
11、5分钟（5分钟*3）实时校正校正机机组启停启停需求需求侧响响应计划划购电/气气计划划 CHP出力出力多多类型型储能充放能充放调节容量调度策略实时量测调控指令调峰需求CHP出力出力电储能能光伏光伏实时量测校正指令技术路线n4.2 基于递阶模型预测控制架构的综合能源系统优化调度方法日前计划： 考虑风险约束的日前计划工商业负荷互动、冷热电多能互补 输入：冷/热/电/气日前负荷预测+光伏出力日前预测+用户可调控能力+各设备的模型和参数+电、热、气价格（含激励价格）+态势感知结果+风险评估结果输出：未来一天的购电、购气计划，CHP/天然气锅炉的启停计划，响应较慢的工商业用户调度计划优化目标：最大化日总收
12、益，具体为（卖电收益+卖热收益+卖气收益）-（CHP发电/供热运行成本和启停成本+天然气锅炉运行成本和启停成本+其他电热耦合设备运行成本和启停成本+购电成本+购气成本+储能运行成本+弃光成本+负荷调度成本）约束条件：发电负荷平衡约束供热负荷平衡约束供气负荷平衡约束机组有功及供热的上下限约束热电联产机组的热电耦合约束热电联产机组爬坡速率约束天然气锅炉供热约束电制热/电制冷/溴化锂制冷等设备耦合约束储能模型（电、热、冷）负荷可调控能力模型网电峰值约束风险随机约束技术路线n4.2 基于递阶模型预测控制架构的综合能源系统优化调度方法日内滚动：考虑预测误差的鲁棒滚动调度多能流控制响应差异、用户用能需求多
13、样性输入：冷/热/电/气超短期负荷预测（区间模型）+光伏出力超短期预测（区间模型）+各设备的模型和参数+电、气价格+态势感知结果输出：CHP的启停调整、出力计划，天然气锅炉出力计划，以及响应较快的工商业用户调度计划，其他结果不作为直接控制的依据（比如储能充放等，使用实时校正结果，但可以下发滚动的策略，如果调度或者通信出现故障，以原来的策略为准）优化目标：最大化未来4小时的收益（卖电收益+卖热收益+卖气收益）-（CHP发电/供热运行成本+天然气锅炉运行成本+其他电热耦合设备运行成本+购电成本+购气成本+储能运行成本+弃光成本）约束条件：电网潮流约束（使用网络约束）热网水力/热力约束（使用网络约束
14、）气网水力约束（如果需要考虑的话）机组有功及供热的上下限约束热电联产机组的热电耦合约束热电联产机组爬坡速率约束天然气锅炉约束电制热/电制冷/溴化锂制冷等设备约束储能模型（电、热、冷）负荷可调控能力模型网电峰值约束不确定性模型（鲁棒模型）技术路线n4.2 基于递阶模型预测控制架构的综合能源系统优化调度方法实时校正：兼顾安全和效率的实时校正多能流安全需求差异、综合供能可靠性输入：冷/热/电/气超超短期负荷预测+光伏出力超超短期预测+各设备的模型和参数+电、气价格+态势感知结果（当前储能等态势）输出：CHP出力调整、储能充放等优化目标：最大化未来15分钟收益（卖电收益+卖热收益+卖气收益）-（CHP
15、发电/供热运行成本+天然气锅炉运行成本+其他电热耦合设备运行成本+购电成本+购气成本+储能运行成本+弃光成本）+偏离滚动计划的惩罚项约束条件：电网潮流约束（线性化约束）热网水力/热力约束（线性化约束）气网水力约束（如果需要考虑的话）机组有功及供热的上下限约束热电联产机组的热电耦合约束热电联产机组爬坡速率约束天然气锅炉约束电制热/电制冷/溴化锂制冷等设备约束（如果有的话）储能模型（电、热、冷）网电峰值约束技术路线n4.3 基于分布式资源协同的“虚拟电厂”调度策略u应用高阶、群组等复杂分布式一致性算法实现底层资源的有效整合；在不同层之间建立非合作博弈、合作博弈和考虑底层与配网层的双层博弈模型。u虚
16、拟电厂：将辅助服务需求整合到园区智能调度中，包括将参与辅助服务的收益或无法执行的惩罚加入到目标中，将总调频需求和峰值约束加入到约束中，分解到日前、滚动、实时及控制中落实。博弈模型底层资源的有效整合 研究结果研究内容虚拟电厂调度策略支撑上级电网调峰、调频等辅助服务理论基础复杂分布式一致性算法博弈理论技术路线n4.4 综合能量管理系统研发u基于信息服务总线的开放式系统架构,扩展IEC61970/61968标准的CIM模型服务层业务层数据中心高级应用功能实时数据处理元数据管理一体化建模平台层消息总线实时数据库分布式协调服务总线服务容器服务治理服务安全展示层业务服务数据服务人机界面WEB门户移动终端分布式采集报警处理系统控制日前日前计划划日内日内滚动实时校正校正态势感知感知风险评估估虚虚拟电厂厂电压控制控制短期短期负荷荷预测超短期超短期负荷荷预测短期光伏短期光伏预测超短期光伏超短期光伏预测创新点n提出基于递阶模型预测控制的综合能源系统智能调度策略n利用不同能量形式动态过程的差异与分布式资源协调控制提供灵活可调能力，应对高比例可再生能源的快速波动，通过多能存储、转换与协调保证冷/热电负荷曲线在时
