区域型多能源互补分布式供能网络的能流耦合机理及协同优化研究

Multi energy complementary distributed energy network is one of alternatives to developing renewable energy. However, its features such as coupling multi energy flows, multi scales in time and space, and multi uncertain factors result in challenges for its design and operation. Few studies on this topic can be found currently. To improve the operation performances, this project is to develop the optimal design methodologies and energy management strategies for the distinct distributed energy network complemented by multi energy sources. ..The distributed energy networks will be studied in the following aspects: 1) The mathematical modeling methodology considering the responses in multi timing scales will be developed to construct the network topology of distributed energy modules and networks. 2) By combining the methods of simulation and experiment, the coupling mechanism of multi modules and the coordinated responses will be analyzed and discussed in different multi uncertain factors, and then the operation characteristics in variable work conditions will be obtained. 3) At the specific distinct modes, the optimization models and technologies taking consideration of variable work conditions of multi energy complementary distributed energy networks will be proposed, and a set of software on optimization and simulation will be developed. ..These researches can provide a fundamental knowledge of the application and promotion of energy internet. Besides, a further understanding and studies on distributed energy will be provided.

多能源互补分布式供能网络是未来实现可再生能源大规模消纳的重要途径之一，但是其具有的异质性、随机性、多尺度和多能流耦合等诸多特点给多能互补分布式供能网络的设计与运行带来了诸多挑战，目前相关研究较为有限。为实现其优化设计与运行，本项目对区域型多能源互补分布式供能网络的集成与优化进行研究。研究内容包括：1）构建包含分布式供能模块及供能网络的拓扑结构，以期建立融合多尺度响应特性的数学建模方法，寻求科学的分布式供能网络的集成方法；2）通过仿真模拟与实验测试相结合的方法，研究不确定性因素影响下的多供能模块间的耦合机理与协同响应特性，得到其变工况运行规律；3）针对特定区域场景模式，建立时变环境下的多能互补分布式供能网络的多尺度优化模型，并开发一套优化仿真系统，为分布式供能网络的优化设计与运行提供技术支撑。该研究可为能源互联网的发展和推广提供参考，丰富和发展分布式供能领域的研究。

多能源互补分布式供能网络是未来实现可再生能源大规模消纳的重要途径之一，但是其具有的异质性、随机性、多尺度和多能流耦合等诸多特点给多能互补分布式供能网络的设计与运行带来了诸多挑战。..本项目以多能互补分布式供能系统为研究对象，提出了以太阳能全光谱利用的光伏、光热协同的多能互补分布式供能系统集成方案，就系统中的关键设备、过程等进行了热力学建模；建立了源荷不确定性因素的表征和刻画方法，研究不确定性因素影响下的多供能模块间的耦合机理与协同响应特性，得到其变工况运行规律；构建了区域分布式供能网络的多尺度优化模型，就独立分布式供能系统、多个分布式供能系统交互、区域网络站/网集成优化等多个方面进行了建模与优化，为区域分布式供能网络的优化设计提供了方法支撑。在此基础上，开发了一套多能互补分布式供能网络性能模拟与优化设计系统，实现了特定场景下多能互补分布式供能网络的组态搭建、模拟计算、热力、经济和环境性能的计算、优化配置及运行调度策略等功能；并搭建了一套太阳能和天然气互补的分布式供能实验平台，可实现天然气发电，缸套、烟气余热与太阳能热的集成回收与利用。该研究成果为能源互联网的发展和推广提供参考，丰富和发展分布式供能领域的研究。..研究成果在Applied Energy、Energy、Energy Conversion and Management等国际权威能源领域期刊上发表学术论文49篇，其中SCI检索收录46篇，EI检索收录1篇，被国内外著名学者高度评价和正面引用，论文在项目执行期内SCI他引688次；授权/申请国家发明专利4项。培养博士研究生1名，硕士研究生14名。