综合能源系统（4）——综合能源系统建模方法

综合能源系统关键技术与典型案例　 何泽家，李德智主编
本文主要从物理、信息、价值三个方面介绍综合能源系统关键技术，如图3-1所示。

• 物理方面：主要包括综合能源系统建模分析技术、规划设计(配置)技术、优化控制技术、运行维护技术和综合评估技术等。
• 信息方面：主要包括综合能源系统支撑技术(大数据、云计算、物联网、移动互联、人工智能、区块链)、运行管控平台技术等。
• 价值方面：主要包括综合能源系统交易机制、商业模式技术等。

综合能源系统建模方法

综合能源系统能够实现电、气、热、冷等多类型能量的耦合互补与综合利用，但多能源之间耦合关系复杂，系统设备数量多，源荷双侧存在不确定性，综合能源系统总是处于动态变化状态，需要利用数字化技术提升综合能源系统优化运行水平，进而实现能量的梯级利用，促进能源网络中的统筹利用和运行管理，提升能源综合利用率以及能源供应的灵活度与增加经济收益。综合能源系统基本架构如图3-2所示。

综合能源系统建模方法是针对综合能源系统中的各种能量的生产、传输、转化、存储、利用等过程构建其数学描述方程的技术，是数字化技术在综合能源系统应用的基础。目前综合能源系统建模方法主要有：能源集线器建模方法、能量母线建模方法、统一能路建模方法、广义能流建模方法等。

1、能源集线器建模方法

在众多综合能源系统建模方法的探讨过程中，苏黎世联邦理工学院的GoranAnderson 等人基于计算机科学中集线器的概念，在能量传输网络中引申出了能源集线器(Energy Hub)模型，将人类用能需求抽象为电、热、冷三类。源集线器则负责将其他能源转化为这三类能源输出，或实现上述三类能源之间的相互转化是对现有各类综合能源单元方案(如Microgrid、Energy Services Supply Systems、Hybrid Energy Systems 等)的一种高度抽象化，实现了对能源传输系统中多种能量耦合关系模型的刻画，引起学术界和工业界的广泛关注。能源集线器将能源供应与用能需求高度抽象并分类，主要包含能源互联器模型(Energy Interconnector,EI)和能源集线器模型(Energy Hub，EH)两部分。其中，前者体现多种能源的协同传输理念：后者体现能源转化、存储、分配的功能，是能源互联网中多种能源相互转化的中心。

能源集线器模型概念目前被广泛用于区域多能源系统的建模中。图3-3为能源集线器统一模型。从系统的角度来看，能源集线器可以看作一个能够为不同的能源载体提供基本的输入/输出特性，能量转化以及能量存储的结构单元。因此，能源集线器可以作为传统电力系统节点的一种泛化和延伸，使得系统可以更加灵活地的用或分配不同形式的能源，以满足日益多样化的负荷需求。

2、能量母线建模方法

3、统一能路建模方法

4、广义能流建模方法