Flexibility of Integrated Energy System: Basic Connotation, Mathematical Model and Research Framework

Yue QIU; Shuai LU; Hai LU; Enbo LUO; Wei GU; Wennan ZHUANG

doi:10.7500/AEPS20220414004

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Flexibility of Integrated Energy System: Basic Connotation, Mathematical Model and Research Framework

Special Topic on Urban Energy Systems for Carbon Emission Peak and Carbon Neutrality | 更新时间：2025-06-16

- Flexibility of Integrated Energy System: Basic Connotation, Mathematical Model and Research Framework
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 17, Pages: 16-43(2022)
- 作者机构：
  
  1. 东南大学电气工程学院,江苏省南京市 210096
  2. 云南电网有限责任公司电力科学研究院,云南省昆明市 650217
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2020YFE0200400);National Natural Science Foundation of China-State Grid Joint Fund for Smart Grid(U1866208);National Natural Science Foundation of China(52177076)
- DOI：10.7500/AEPS20220414004
  CLC：
- Received：14 April 2022，
  
  Revised：2022-07-08，
  
  Published Online：25 August 2022，
  
  Published：10 September 2022
- 稿件说明：
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邱玥,陆帅,陆海等.综合能源系统灵活性：基本内涵、数学模型与研究框架[J].电力系统自动化,2022,46(17):16-43.

QIU Yue,LU Shuai,LU Hai,et al.Flexibility of Integrated Energy System: Basic Connotation, Mathematical Model and Research Framework[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(17):16-43.
邱玥,陆帅,陆海等.综合能源系统灵活性：基本内涵、数学模型与研究框架[J].电力系统自动化,2022,46(17):16-43. DOI： 10.7500/AEPS20220414004.

QIU Yue,LU Shuai,LU Hai,et al.Flexibility of Integrated Energy System: Basic Connotation, Mathematical Model and Research Framework[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(17):16-43. DOI： 10.7500/AEPS20220414004.

摘要

综合能源系统(IES)灵活性可服务于高比例可再生能源下电力系统可调节能力的提升。然而，IES灵活性机理复杂、内涵丰富，尚缺乏统一认识与系统化阐述。首先，从灵活性导向的规划设计、运行调控、市场机制以及量化与评估方法等角度全面综述了电力系统灵活性和IES灵活性的国内外研究现状，并归纳分析了电力系统灵活性和IES灵活性的联系与区别。其次，指出了高比例可再生能源背景下研究IES灵活性的必要性，进而从定义、基本要素和测度体系等角度揭示了IES灵活性的基本内涵。然后，定义了IES灵活性数学模型的通用形式，并结合示例给出具体阐述。再次，从物理机理、提升途径以及建模、量化与评估方法3个方面构建了IES灵活性的研究框架。最后，总结展望了IES灵活性研究在内涵层面、机理层面和提升路径等方面的关键难题。

Abstract

Integrated energy system (IES) flexibility can serve the improvement of power system adjustability under high proportion of renewable energy. However

the mechanism of IES flexibility is complex and its connotation is rich

there is still lack of unified understanding and systematic elaboration. Firstly

the research status of power system flexibility and IES flexibility at home and abroad is comprehensively reviewed from the perspectives of flexibility-oriented planning and design

operation and regulation

market mechanism

and quantification and evaluation methods. The connection and difference between power system flexibility and IES flexibility are then summarized and analyzed. Secondly

the necessity of studying IES flexibility in the context of the high proportion of renewable energy is pointed out

and the basic connotation of IES flexibility is revealed from the perspectives of definition

basic elements

and measurement system. Thirdly

the general form of the mathematical model of IES flexibility is defined

and a specific elaboration is given with examples. Furthermore

the research framework of IES flexibility is constructed from three aspects: physical mechanism

enhancement approaches

modeling

quantification and evaluation methods. Finally

the key problems of IES flexibility research in terms of connotation

mechanism

and enhancement approaches are prospected.

关键词

Keywords

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