Optimal Dispatch for Multi-energy Park Considering Flexibility and Thermal Inertia of Users: Research, Development and Application

Yuwei CHEN; Bin WANG; Zhaoguang PAN; Hongbin SUN; Qinglai GUO

doi:10.7500/AEPS20200501004

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Optimal Dispatch for Multi-energy Park Considering Flexibility and Thermal Inertia of Users: Research, Development and Application

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Optimal Dispatch for Multi-energy Park Considering Flexibility and Thermal Inertia of Users: Research, Development and Application
- Automation of Electric Power Systems Vol. 44, Issue 23, Pages: 29-37(2020)
- 作者机构：
  
  1.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084
  2.电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室，清华大学，北京市 100084
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Science and Technology Program of State Grid Corporation of China
- DOI：10.7500/AEPS20200501004
  CLC：
- Received：01 May 2020，
  
  Revised：2020-08-11，
  
  Published Online：19 October 2020，
  
  Published：10 December 2020
- 稿件说明：
移动端阅览
陈瑜玮,王彬,潘昭光等.计及用户灵活性和热惯性的多能园区优化调度：研发及应用[J].电力系统自动化,2020,44(23):29-37.

CHEN Yuwei,WANG Bin,PAN Zhaoguang,et al.Optimal Dispatch for Multi-energy Park Considering Flexibility and Thermal Inertia of Users: Research, Development and Application[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(23):29-37.
陈瑜玮,王彬,潘昭光等.计及用户灵活性和热惯性的多能园区优化调度：研发及应用[J].电力系统自动化,2020,44(23):29-37. DOI： 10.7500/AEPS20200501004.

CHEN Yuwei,WANG Bin,PAN Zhaoguang,et al.Optimal Dispatch for Multi-energy Park Considering Flexibility and Thermal Inertia of Users: Research, Development and Application[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(23):29-37. DOI： 10.7500/AEPS20200501004.

摘要

设计了多能流园区多时间尺度优化调度模块功能框架，提出了考虑用户多能需求响应的调度决策、考虑多类实际约束的储能调度决策等多项实用化技术，研发了多能园区综合优化调度系统，支持了冷、热、电、气等多种能源组合场景，充分利用了负荷侧、冷/热网络和储能资源的多时间尺度调节能力

提高了调度灵活性和经济性。所研发的实际系统已经在多个城市的实际园区运行。基于2个实际园区的在线优化结果，分析验证了优化调度系统的效果和功能适应性。

Abstract

This paper designs a functional framework for multi-time scale optimal dispatch modules of multi-energy flow system. Practical technologies are proposed such as the dispatch decision considering users’ demand response of multi-energy and the energy storage dispatch decision considering multiple types of practical constraints. A multi-energy park optimal dispatch system is developed

which supports multiple energy combination scenarios including cold

heat

electricity

and gas. It fully exploits the multi-time scale adjustment capabilities of the load side

cooling/heating networks

and the energy storage resource to improve the dispatch flexibility and economy. This dispatch system has been operating in actual parks in several cities. Based on the online optimization results in two actual parks

the effect and adaptability of the optimal dispatch system are analyzed and verified.

关键词

Keywords

references

孙宏斌，潘昭光，郭庆来 . 多能流能量管理研究：挑战与展望［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 15 ）： 1 - 8 .

SUN Hongbin ， PAN Zhaoguang ， GUO Qinglai . Energy management for multi-energy flow： challenges and prospects ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 15 ）： 1 - 8 .

孙宏斌，郭庆来，潘昭光 . 能源互联网：理念、架构与前沿展望［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 19 ）： 1 - 8 .

SUN Hongbin ， GUO Qinglai ， PAN Zhaoguang . Energy internet： concept， architecture and frontier outlook ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 19 ）： 1 - 8 .

孙宏斌，郭庆来，潘昭光，等 . 能源互联网：驱动力、评述与展望［J］. 电网技术， 2015 ， 39 （ 11 ）： 3005 - 3013 .

SUN Hongbin ， GUO Qinglai ， PAN Zhaoguang ， et al . Energy internet： driving force， review and outlook ［J］. Power System Technology ， 2015 ， 39 （ 11 ）： 3005 - 3013 .

孙宏斌，郭庆来，吴文传，等 . 面向能源互联网的多能流综合能量管理系统：设计与应用［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 12 ）： 122 - 128 .

SUN Hongbin ， GUO Qinglai ， WU Wenchuan ， et al . Integrated energy management system with multi-energy flow for Energy Internet： design and application ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 12 ）： 122 - 128 .

KRAUSE T ， ANDERSSON G R ， FRÖHLICH K ， et al . Multiple-energy carriers： modeling of production， delivery， and consumption ［J］. Proceedings of the IEEE ， 2010 ， 99 （ 1 ）： 15 - 27 .

MANCARELLA P . MES （multi-energy systems）： an overview of concepts and evaluation models ［J］. Energy ， 2014 ， 65 ： 1 - 17 .

WU J ， YAN J ， JIA H ， et al . Integrated energy systems ［J］. Applied Energy ， 2016 ， 167 ： 155 - 157 .

周星球，郑凌蔚，杨兰，等 . 考虑多重不确定性的综合能源系统日前优化调度［J/OL］. 电网技术： 1 - 8 ［ 2020-07-14 ］. https：//doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2019.2169 https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2019.2169 .

ZHOU Xingqiu ， ZHENG Lingwei ， YANG Lan ， et al . Day-ahead optimal dispatch of an integrated energy system considering multiple uncertainty ［J/OL］. Power System Technology ： 1 - 8 ［ 2020-07-14 ］. https：//doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2019.2169 https://doi.org/10.13335/j.1000-3673.pst.2019.2169 .

刘栋 . 多能互补冷热电联供系统日前运行优化研究［D］. 济南：山东大学， 2019 .

LIU Dong . Day-ahead optimal operation research on hybrid CCHP system ［D］. Jinan ： Shandong University ， 2019 .

郑超铭，黄博南，王子心，等 . 计及网络传输损耗的电热综合能源系统多目标优化调度［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 1 ）： 141 - 154 .

ZHENG Chaoming ， HUANG Bonan ， WANG Zixin ， et al . Multi-objective optimization dispatch for integrated electro-heating systems including network transmission losses ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 1 ）： 141 - 154 .

周任军，冉晓洪，毛发龙，等 . 分布式冷热电三联供系统节能协调优化调度［J］. 电网技术， 2012 ， 36 （ 6 ）： 8 - 14 .

ZHOU Renjun ， RAN Xiaohong ， MAO Falong ， et al . Energy-saving coordinated optimal dispatch of distributed combined cool， heat and power supply ［J］. Power System Technology ， 2012 ， 36 （ 6 ）： 8 - 14 .

钟永洁，孙永辉，谢东亮，等 . 含电-热-气-冷子系统的区域综合能源系统多场景优化调度［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 12 ）： 76 - 84 .

ZHONG Yongjie ， SUN Yonghui ， XIE Dongliang ， et al . Multi-scenario optimal dispatch of regional integrated energy system with power-heating-gas-cooling subsystems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 12 ）： 76 - 84 .

邹云阳，杨莉，李佳勇，等 . 冷热电气多能互补的微能源网鲁棒优化调度［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 14 ）： 65 - 77 .

ZOU Yunyang ， YANG Li ， LI Jiayong ， et al . Robust optimal dispatch of micro-energy grid with multi-energy complementation of cooling heating power and natural gas ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 14 ）： 65 - 77 .

CHEN X ， KANG C ， O'MALLEY M ， et al . Increasing the flexibility of combined heat and power for wind power integration in China： modeling and implications ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2015 ， 30 （ 4 ）： 1848 - 1857 .

JIANG X ， JING Z ， LI Y ， et al . Modelling and operation optimization of an integrated energy based direct district water-heating system ［J］. Energy ， 2014 ， 64 ： 375 - 388 .

何畅，程杉，徐建宇，等 . 基于多时间尺度和多源储能的综合能源系统能量协调优化调度［J］. 电力系统及其自动化学报， 2020 ， 32 （ 2 ）： 77 - 84 .

HE Chang ， CHENG Shan ， XU Jianyu ， et al . Coordinated optimal scheduling of integrated energy system considering multi-time scale and hybrid energy storage system ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2020 ， 32 （ 2 ）： 77 - 84 .

JIANG Y ， XU J ， SUN Y ， et al . Day-ahead stochastic economic dispatch of wind integrated power system considering demand response of residential hybrid energy system ［J］. Applied Energy ， 2017 ， 190 ： 1126 - 1137 .

CHEN Y ， GUO Q ， SUN H ， et al . Integrated heat and electricity dispatch for district heating networks with constant mass flow： a generalized phasor method ［J/OL］. IEEE Transactions on Power Systems ［ 2020-07-14 ］. https：//doi.org/10.1109/TPWRS.2020.3008345 https://doi.org/10.1109/TPWRS.2020.3008345 .

GU W ， WANG J ， LU S ， et al . Optimal operation for integrated energy system considering thermal inertia of district heating network and buildings ［J］. Applied Energy ， 2017 ， 199 ： 234 - 246 .

LIN C ， WU W ， ZHANG B ， et al . Decentralized solution for combined heat and power dispatch through Benders decomposition ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2017 ， 8 ： 1361 - 1372 .

ZHENG J ， ZHOU Z ， ZHAO J ， et al . Integrated heat and power dispatch truly utilizing thermal inertia of district heating network for wind power integration ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 211 ： 865 - 874 .

PAN Z ， GUO Q ， SUN H . Feasible region method based integrated heat and electricity dispatch considering building thermal inertia ［J］. Applied Energy ， 2017 ， 192 ： 395 - 407 .

LI Z ， WU W ， SHAHIDEHPOUR M ， et al . Combined heat and power dispatch considering pipeline energy storage of district heating network ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2016 ， 7 ： 12 - 22 .

LI Z ， WU W ， WANG J ， et al . Transmission-constrained unit commitment considering combined electricity and district heating networks ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2016 ， 7 ： 480 - 492 .

CHEN Y ， GUO Q ， SUN H ， et al . A water mass method and its application to integrated heat and electricity dispatch considering thermal inertias ［J］. Energy ， 2019 ， 181 ： 840 - 852 .

WANG J ， ZHONG H ， MA Z ， et al . Review and prospect of integrated demand response in the multi-energy system ［J］. Applied Energy ， 2017 ， 202 ： 772 - 782 .

尹硕，张鹏，杨萌，等 . 计及需求侧响应的综合能源系统多时间尺度优化调度［J/OL］. 电力系统及其自动化学报： 1 - 9 ［ 2020-07-14 ］. https：//doi.org/10.19635/j.cnki. csu-epsa.000435 https://doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.000435 .

YIN Shuo ， ZHANG Peng ， YANG Meng ， et al . Multi-time scale optimal scheduling of integrated energy systems with demand response ［J/OL］. Proceedings of the CSU-EPSA ： 1 - 9 ［ 2020-07-14 ］. https：//doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.000435 https://doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.000435 .

XU Y ， LIAO Q ， TANG F ， et al . Combined heat and power dispatch based on integrated demand response and heat transmission for wind power accommodation ［C］// 2018 IEEE Power & Energy Society General Meeting （PESGM）， October 5 - 10 ， 2018 ， Portland， USA.

赵曰浩，彭克，徐丙垠，等 . 综合能源系统分层分布式协调控制方法［J］. 电力自动化设备， 2017 ， 37 （ 6 ）： 253 - 259 .

ZHAO Yuehao ， PENG Ke ， XU Bingyin ， et al . Hierarchical and distributed coordination control of integrated energy system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2017 ， 37 （ 6 ）： 253 - 259 .

徐航，董树锋，何仲潇，等 . 基于多能互补的电/热综合需求响应［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 2 ）： 480 - 489 .

XU Hang ， DONG Shufeng ， HE Zhongxiao ， et al . Electro-thermal comprehensive demand response based on multi-energy complementarity ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 2 ）： 480 - 489 .

XIONG W ， CAI Y ， LIU Y ， et al . Case studies of demand response in multi-energy industrial parks ［C］// 2017 IEEE Conference Energy Internet and Energy System Integration （EI2）， November 26 - 28 ， 2017 ， Beijing， China.

顾伟，陆帅，姚帅，等 . 综合能源系统混合时间尺度运行优化［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 8 ）： 203 - 213 .

GU Wei ， LU Shuai ， YAO Shuai ， et al . Hybrid time-scale operation optimization of integrated energy system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 8 ）： 203 - 213 .

YAO S ， GU W ， ZHOU S ， et al . Hybrid timescale dispatch hierarchy for combined heat and power system considering the thermal inertia of heat sector ［J］. IEEE Access ， 2018 ， 6 ： 63033 - 63044 .

BENONYSSON A . Dynamic modelling and operational optimization of district heating systems ［D］. Copenhagen ： Technical University of Denmark ， 1991 .

ZHAO H . Analysis， modelling and operational optimization of district heating systems ［D］. Copenhagen ： Technical University of Denmark ， 1995 .

薛屹洵，郭庆来，孙宏斌，等 . 面向多能协同园区的能源综合利用率指标［J］. 电力自动化设备， 2017 ， 37 （ 6 ）： 117 - 123 .

XUE Yixun ， GUO Qinglai ， SUN Hongbin ， et al . Comprehensive energy utilization rate for park-level integrated energy system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2017 ， 37 （ 6 ）： 117 - 123 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Resilience Enhancement of Integrated Energy Systems Under Extreme Ice and Snow Disasters Considering Thermal Inertia

Modeling and Variable Temperature Control for Instant Consumption of Renewable Energy in Data Center Cooling Systems

Related Author

WEI Wei

LI Baoju

ZHOU Yongzhi

TANG Kunting

ZHU Jiebei

YANG Shunpo

YU Lujie

JIA Hongjie

Related Institution

Polytechnic Institute, Zhejiang University

State Grid Jilin Electric Power Co., Ltd.

School of Electrical and Information Engineering, Tianjin University

School of Electrical Engineering, China University of Mining and Technology

Electric Power Research Institute of China Southern Power Grid Company Limited

⁰