Page 60 - 中国仿真学会通讯

４ ２ 考虑多时间常数的系统建模
能源互联网中， 不同能源系统的暂态过程持续时间不同， 电能需要瞬时平衡， 而气、 热系

统的暂态过程相对缓慢， 以分钟、 小时计， 在研究耦合系统的能源互联、 转换时， 需要考虑不
同能源系统的时间常数， 文献［８６］ 考虑电、 热系统不同的时间常数， 将两个系统的耦合过程划
分为 ４ 个阶段， 每一个都是准稳态模型， 并基于此建立了区域级的电－热系统的准稳态潮流模
型。

在对耦合多能源系统的最优潮流进行分析时， 目前基本以各个设备的稳态模型为基础， 考
虑能源转换效率等因素， 但因为各个系统的暂态过程持续时间不同， 各个设备的动态过程对多
能源系统潮流的影响还需进一步研究。 同时， 热、 天然气具有较大惯性， 易于存储， 气、 热储
能设备增加了系统的时间尺度和空间维度的可控性， 如何利用热、 气系统的惯性来平抑可再生
能源的波动性的影响是能源生产环节规划的一个亟待解决的问题。
４ ３ 多能源系统的可靠性约束

能源互联网的规划模型中， 供能可靠性是重要的约束条件， 规划的目标往往是在保证可靠
性的前提下追求经济性。 如何评估能源互联网中各个环节中各种类型的设备的可靠性， 并建立
相应的约束条件或可靠性检验迭代子模块也是研究重点。 按照以往的经验， 需要以系统中的大
规模可再生能源、 储能设备、 能源转换设备等新元件的可靠性模型为基础， 考虑多种能源的互
联耦合， 评估各种能源的互联互济效应［８７－８８］ 。 运用可靠性 Ｎ－１ 安全约束模型［５６］ 、 随机生产模拟
检验规划方案的可靠性［７３］ ， 在目标函数添加供能不足的罚函数［５７］ 等方式来体现供能可靠性的影
响， 从而在系统经济性和供能可靠性间找到一个合适的平衡点。
４ ４ 大规模系统的建模和规划模型求解

能源互联网包含众多能源子系统， 元件众多， 规模庞大， 对系统进行统一规划是难以实现
的。 需要根据能源互联网各个环节的特征进行合理的规划建模。 规划模型往往具有高维数， 非
凸非线性的特点， 设计合理的优化算法又是一个难点。 需要对模型进行解耦分解， 降低问题规
模； 对约束条件进行合理线性化， 从而使用已有数学方法， 通过子系统的相互迭代实现问题的
求解。 当规划模型为多目标时， 也可以采用智能算法进行求解。
４ ５ 能源价格的影响分析

在能源互联网规划中需要考虑一体化多能源关联市场的影响， 能源互联网中不同系统、 不
同环节都存在多种多样的参与者， 各个参与者的市场参与模式和习惯也不同， 参与者会因为能
源价格的波动而做出不同的决策， 进而造成能源生产、 消费的不确定性［５２］ 。 针对这种不确定性，
应对方法有： 用蒙特卡洛法模拟用户因能源价格变动而发起的需求侧响应； 用灵敏度分析能源
价格波动对系统运行费用的影响［８９］ ； 运用博弈论、 纳什均衡等理论对用户行为建模［９０］ 等。 能源
价格波动， 用户需求侧响应， 运营商运营机制的影响是能源消费侧的规划建模所需要重点考虑
的。

５ 结论

能源互联网以可再生能源为主要一次能源， 通过多种能源系统的协调优化运行， 从能源的
生产、 传输、 消费各个环节提升效率， 为用户提供高可靠性、 高效、 清洁的多样化能源供应。
能源互联网的规划研究是能源互联网从理论到实践的核心科学问题， 是能源互联网工程实践的
基础。 但能源互联网系统庞大， 元件众多， 因而无法作为整体统一规划， 本文首先将能源互联
网按“源－网－荷”的结构进行划分， 以便规划建模。 其次， 能源互联网的规划需要明确规划建模
的边界条件并选定相应的数学模型。 因而本文也对规划建模的基础： 多种能源的负荷预测、 能

５６