能源互联网多能分布式优化研究挑战与展望

能源是人类生存的物质保障和社会经济发展的动力源泉,然而随着全球经济的飞速发展,能源短缺问题日益凸显。以物联网、大数据、云计算、移动互联网等为代表的互联网技术的深入发展使其与传统工业相结合的理念备受关注,能源互联网成为解决分布式可再生能源就地消纳问题、实现多种能源网络紧密融合、提高系统整体能效的必然趋势。

开放互联作为能源互联网的核心特征之一,在架构上体现为物理互联和信息互联的融合,而从运行控制的角度考虑,则可分为横向互联与纵向互联2个层面。一方面,横向互联主要体现为多种能源的耦合互补。另一方面,能源互联网的纵向互联体现在源-网-荷-储的协同运行控制。此外,分布式的优化方法与控制策略也有利于实现“发用电联合体”的能源互联与共享,促进源、网、荷深度融合、紧密互动,为能源市场的多边交易提供坚实基础。针对能源互联网横向与纵向互联的特点,对能源互联网在多能分布式优化运行与控制领域的相关研究进行了展望。

一、多能协调优化运行

能源互联网中由于需要考虑电、气、热等不同能源网络间的横向融合问题,可利用能量枢纽作为综合能源系统中的虚拟节点进行辅助建模分析;对于多能源网络中的协调运行问题还需要计及多能流网络建模,同时应选取合适的优化运行策略。

多能协调运行问题研究关系图

二、分布式协同优化调控

基于物理与功能分层优化调控策略的思想,给出了能源互联网基本控制架构示意图。

能源互联网分层分布式控制架构

针对能源互联网开放互联、以用户为中心、共享对等的特点,相关协调运行与控制问题成为限制其规模与融合深度的瓶颈之一,需要分布式优化策略与调控技术的支撑。展望能源互联网在运行控制体系、多能流优化调控以及能源市场交易模式等方面的发展前景,对于日后能源互联网的应用与实践具有一定的指导意义和参考价值。