基于动态多智能调控的区域型分布式能源系统集成优化与协同耦合研究

Research on energy integration and coupling of regional distributed energy system is a scientific foundation for energy coordination optimization and the design of intelligent control responding to requirement at city level, which play significant roles for achieving the state goal of energy internet. The loads of a region fluctuate largely and irregularly, thus the CCHP often operates under part load situation. However, the energy coupling mechanism under variable condition is not very clear for us. This project aims to integrate numerical simulation, optimization model and collaborative coupling to conduct the following research. First, we establish simulation model, analyze the energy cascade of each thermal process and explore the energy transfer mechanism; Second, considering the synergy law of energy integration mechanism and system coupling optimization, combined with the feature of multi-level and multi-dimensional space and time，the exergy and energy flow of each link is regulated dynamically. Then the dynamic intelligent control model based on the multi- intelligent coordination optimization strategy is established using multi-dimensional dynamic programming method. Based on the simulation results, the highly coupling form is investigated between the regional heating/electric energy network and information network; How to make full use of shared information and plan on a variety of energy use reasonability are explored. The project will provide theoretical guidance for the improvement coordinated optimization and control method of CCHP system and also provide improvement of system under variable working condition. Meanwhile, the dynamic multi-intelligent control model can establish a foundation of the energy internet.

区域型分布式能源系统的集成耦合研究是城市层面基于需求响应的能源协调优化和智能调控设计的一个科学基础，而后者对于实现能源互联网目标意义重大。一个区域内用户侧负荷波动幅度大且无规律，分布式供能系统常处于变工况下运行，而人们对于系统变工况下能量协调耦合机理认识不十分明晰。本项目集数值模拟、优化建模、协同耦合等方法,构建联供系统各热力过程的仿真模型，探索其内部能量品位关联和能量传递机制；考虑系统能量集成和优化耦合协同作用，结合时间和空间多层次、多维度特征，提出动态调控各环节能量流和多元耦合能源流，采用多维动态规划方法,构建基于多智能体的动态智能调控模型；研究区域型分布式供能系统内热/电能源网络与信息网络的高度耦合，进而从协同控制视角凝练出充分利用共享信息对多种能源进行合理规划利用的政策建议。以期从理论上改善联供系统变工况性能，完善区域内能源系统的协调优化控制方法，为能源互联网发展奠定了基础。

分布式冷热电联供系统靠近用户，直接满足用户负荷需求，而大部分用户负荷变化幅度大、频繁且无规律。因此，在实际运行中，系统常处于变工况下运行，其变工况性能决定了联供系统实际的运行性能。分布式冷热电联供系统的变工况性能除了由系统内部各单元设备的能量传递过程决定，还由系统输出负荷与用户负荷之间的耦合关系决定，各热力子系统的匹配和耦合直接影响联供系统的实际运行性能。因此，非常有必要对耦合作用下的变工况下能量集成和系统优化耦合协同优化规律进行深入研究，取得的主要研究成果如下：.（1）通过选取具有功能代表性的单体式和复合式建筑群，阐明区域内各建筑群用能动态特征，作为联供系统优化耦合的基础。建立联供系统内各热力过程仿真模型。将多个过程的品位关系式关联起来，探索变工况下各设备在能量转换过程中能量品位的变化机制，找出系统性能提高的关键环节。.（2）将多种耦合形式引入供能系统，研究各耦合形式内部能量传递过程和机制，保证能量品位关联与系统耦合形式实现协同优化。以最小化一次化石能源消耗，最小化供能成本，最小化温室气体排放量，实现能源的优化调度，找出最适合动态系统耦合方案。.（3）构建联供系统动态多智能调控模型，完成区域型分布式供能系统是热/电能源网络与信息网络的高度耦合。通过对实时能源流和一次能源侧能源进行调度优化，实现能源大规模利用和共享，为快速、有效地平抑用户侧负荷波动。.本项目从协同控制视角凝练出充分利用共享信息对多种能源进行合理规划利用的政策建议。以期从理论上改善联供系统变工况性能，完善区域内能源系统的协调优化控制方法，为能源互联网发展奠定了基础。