Optimal Day-ahead Scheduling Method for Electricity-Water-Heat Integrated Energy System Considering Virtual Energy Storage

MU Yunfei; TANG Zhipeng; WU Zhijun; JIN Xiaolong; JIA Hongjie; XU Yanze

doi:10.7500/AEPS20230322003

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Optimal Day-ahead Scheduling Method for Electricity-Water-Heat Integrated Energy System Considering Virtual Energy Storage

Invited Paper | 更新时间：2025-06-16

- Optimal Day-ahead Scheduling Method for Electricity-Water-Heat Integrated Energy System Considering Virtual Energy Storage
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 24, Pages: 11-21(2023)
- 作者机构：
  
  智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52177107);Technology Project of Tianjin Municipality(22JCZDJC00780)
- DOI：10.7500/AEPS20230322003
  CLC：
- Received：22 March 2023，
  
  Revised：2023-05-19，
  
  Published Online：04 August 2023，
  
  Published：25 December 2023
- 稿件说明：
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穆云飞,唐志鹏,吴志军等.计及虚拟储能的电-水-热综合能源系统日前优化调度方法[J].电力系统自动化,2023,47(24):11-21.

MU Yunfei,TANG Zhipeng,WU Zhijun,et al.Optimal Day-ahead Scheduling Method for Electricity-Water-Heat Integrated Energy System Considering Virtual Energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(24):11-21.
穆云飞,唐志鹏,吴志军等.计及虚拟储能的电-水-热综合能源系统日前优化调度方法[J].电力系统自动化,2023,47(24):11-21. DOI： 10.7500/AEPS20230322003.

MU Yunfei,TANG Zhipeng,WU Zhijun,et al.Optimal Day-ahead Scheduling Method for Electricity-Water-Heat Integrated Energy System Considering Virtual Energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(24):11-21. DOI： 10.7500/AEPS20230322003.

摘要

针对包含高比例波动性光伏、光热等可再生能源的电-水-热综合能源系统(EWH-IES)，提出一种计及虚拟储能(VES)的EWH-IES日前经济调度方法。首先，为有效利用供水子系统储水特性与供热水子系统储热水特性所带来的灵活性，建立了EWH-IES中电-水和电-热之间的两类VES模型，定义了其虚拟充放电功率、虚拟电容量和虚拟荷电状态3项虚拟储能参数，以发掘储水与储热水能力参与EWH-IES的优化运行。然后，建立了融合VES模型和耦合电-水、电-热之间能量流与物质流的扩展能源集线器模型，以描述EWH-IES能量流与物质流转换的数学关系。在此基础上，提出计及两类VES虚拟充放电能力的EWH-IES日前经济优化调度方法，通过对两类VES的灵活性利用，共同支撑EWH-IES的优化运行。最后，通过算例验证了所提方法在提升EWH-IES运行经济性和可再生能源消纳方面的有效性。

Abstract

A day-ahead economic scheduling method considering virtual energy storage (VES) is proposed for the electricity-water-heat integrated energy system (EWH-IES) including the high proportion of volatile renewable energy sources such as photovoltaic and photothermal. First

in order to effectively utilize the flexibility of water storage characteristics in the water supply subsystem and hot water storage characteristics in the hot water supply subsystem

two types of VES models between electricity-water and electricity-heat of EWH-IES are established. Three virtual energy storage parameters including virtual charging and discharging power

virtual electric capacity

and virtual state of charge are defined to explore the capacity of water and hot water storage to participate in the optimal operation of EWH-IES. Then

an extended energy hub model that integrates VES models and the coupling electricity-water

electricity-heat energy and material flows is established to describe the mathematical relationship of energy and material flow conversion in EWH-IES. On this basis

an optimal day-ahead economic scheduling method considering the virtual charging and discharging capabilities of the two types of VES is proposed to support the optimal operation of EWH-IES through the flexibility utilization of the two types of VES. Finally

a case is given to verify the effectiveness of the proposed method in improving EWH-IES operation economy and renewable energy accommodation.

关键词

Keywords

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