2017年10月，國家電網(wǎng)發(fā)布了《關(guān)于在各省公司開展綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)的意見》，指出開展綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)的重要意義，并提出了開展綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)的總體要求。其中，提供多元化分布式能源服務(wù)，構(gòu)建終端一體化多能互補的能源供應(yīng)體系是綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)的重點任務(wù)。
多能互補綜合能源系統(tǒng)(以下簡稱綜合能源系統(tǒng))的核心是分布式能源及圍繞其開展的區(qū)域能源供應(yīng)，是一種將公共冷、熱、電、燃?xì)饽酥了畡?wù)整合在一起的形式[1]。綜合能源系統(tǒng)一方面通過實現(xiàn)多能源協(xié)同優(yōu)化和互補提高可再生能源的利用率；另一方面通過實現(xiàn)能源梯級利用，提高能源的綜合利用水平。然而，由于綜合能源系統(tǒng)是一種有較多變量，特性復(fù)雜、隨機(jī)性強，多時間尺度的非線性系統(tǒng)，其規(guī)劃問題較傳統(tǒng)能源規(guī)劃問題更為復(fù)雜。
國內(nèi)外學(xué)者對綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃問題展開了研究，獲得了豐富的研究成果。本文針對綜合能源系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化問題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了梳理，同時在對既有研究進(jìn)行綜述的基礎(chǔ)上，對未來綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃問題提出了展望。
1、綜合能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
綜合能源系統(tǒng)集成多種能源輸入輸出以及多種能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，能夠通過信息通信將電力系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)和供冷系統(tǒng)建立對應(yīng)耦合關(guān)系，其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2 、綜合能源系統(tǒng)初步設(shè)計
綜合能源系統(tǒng)的配置牽涉到確定系統(tǒng)部件的類型和大小問題，系統(tǒng)配置是影響聯(lián)供系統(tǒng)節(jié)能經(jīng)濟(jì)性的核心因素[2]。設(shè)計過程需要充分考慮單個設(shè)備的效率，系統(tǒng)的運行策略，用戶的冷熱電需求等多個因素。此外，一個設(shè)計完善的綜合能源系統(tǒng)還須在經(jīng)濟(jì)性及環(huán)境效益之間作出平衡。在綜合能源系統(tǒng)的設(shè)計初期，設(shè)計人員通常會先選擇系統(tǒng)的主要設(shè)備及容量，再選擇與之匹配系統(tǒng)的運行策略。
2.1負(fù)荷預(yù)測與分析
冷熱電負(fù)荷預(yù)測根據(jù)電力負(fù)荷、經(jīng)濟(jì)、社會、氣象等歷史數(shù)據(jù)，尋求電力負(fù)荷與各種相關(guān)因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而對未來的負(fù)荷進(jìn)行科學(xué)預(yù)測[3]。負(fù)荷預(yù)測是綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃初期進(jìn)行方案比較的基礎(chǔ)，其準(zhǔn)確度直接影響系統(tǒng)的配置。討論初投資、年運行費用、回收年限等問題均建立在相對準(zhǔn)確的全年負(fù)荷預(yù)測的基礎(chǔ)上。
幾種常見的負(fù)荷預(yù)測方法[3]包括基于建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)典計算方法、基于建筑結(jié)構(gòu)的簡約計算方法、基于軟件模擬的逐時負(fù)荷因子法、基于歷史數(shù)據(jù)的逐時能源負(fù)荷分?jǐn)偙壤āＤ壳皯?yīng)用比較成熟的是基于軟件模擬的逐時負(fù)荷因子法和基于歷史數(shù)據(jù)的逐時能源負(fù)荷分?jǐn)偙壤?。吳金順[4]使用DeST軟件計算了窗墻比、玻璃類型、墻的傳熱系數(shù)等多個因素對冷負(fù)荷的影響規(guī)律，并使用最小二乘法得到了冷負(fù)荷關(guān)于不同因素變化的具體關(guān)系式。王國弟等[5]結(jié)合了上海某能源中心項目的情況，采用空調(diào)負(fù)荷計算軟件HDY-SMAD和DeST軟件對功能區(qū)域的設(shè)計日空調(diào)冷熱負(fù)荷及全年空調(diào)冷熱負(fù)荷進(jìn)行了預(yù)測。鄭衛(wèi)東[6]使用DeST軟件對北京地區(qū)某辦公樓和五星級賓館進(jìn)行了冷、熱、電負(fù)荷動態(tài)模擬，并對其全年逐時、逐月和典型日的負(fù)荷及熱電比變化規(guī)律進(jìn)行了分析和總結(jié)。楊木和[7]基于對建筑冷熱電負(fù)荷調(diào)查研究的基礎(chǔ)，采用日本三聯(lián)供設(shè)計手冊中的相關(guān)數(shù)據(jù)，使用逐時能源負(fù)荷分?jǐn)偙壤姆椒?，以賓館建筑為研究對象，模擬了該賓館的全年逐時冷熱電負(fù)荷。
在負(fù)荷分析方面，梁哲誠等[8]通過對商場、寫字樓和酒店三種不同用途商業(yè)建筑的冷、熱、電負(fù)荷進(jìn)行調(diào)研和測試，繪制得到典型日負(fù)荷曲線和全年延時負(fù)荷曲線，并對其負(fù)荷大小、變化范圍、變化規(guī)律以及變化同步性進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明，在建筑負(fù)荷特性的基礎(chǔ)上設(shè)計的綜合能源系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)相比更具節(jié)能效益和經(jīng)濟(jì)效益。
2.2系統(tǒng)配置
由于綜合能源系統(tǒng)向用戶直接供能，當(dāng)用戶負(fù)荷需求變化時，存在用戶負(fù)荷的熱(冷)電比與系統(tǒng)熱(冷)電比保持不一致的問題。從滿足負(fù)荷需求的角度考慮，有四種常用的系統(tǒng)配置方法[9]即采用補電子系統(tǒng)集成方法、采用補熱子系統(tǒng)集成方法、電-熱轉(zhuǎn)換集成方法以及采用蓄能手段的集成方法。當(dāng)熱電比相對較小或用戶電負(fù)荷大于原動機(jī)功率時，可以采用并網(wǎng)補充電能或使用可再生能源補充電能。當(dāng)綜合能源系統(tǒng)的供熱容量不能滿足需求時，則采用補熱子系統(tǒng)供熱。此外，當(dāng)用戶熱(冷)電比大于系統(tǒng)輸出比時，可以采用電-熱轉(zhuǎn)換，將熱需求轉(zhuǎn)換為電需求。當(dāng)用戶需求存在峰谷差時，將蓄能手段引入綜合能源系統(tǒng)，可有效緩解非同步引起的供需矛盾，提高系統(tǒng)變工況調(diào)節(jié)能力。
根據(jù)公共電網(wǎng)接入方式的不同可分為三種配置模式：孤島運行模式、并網(wǎng)不上網(wǎng)模式、并網(wǎng)上網(wǎng)模式。孤島運行模式下，綜合能源系統(tǒng)處于獨立運行模式，與公共電網(wǎng)之間不架設(shè)連接線路，適用于具有豐富風(fēng)能或太陽能等可再生能源地區(qū)，可為公共電力網(wǎng)絡(luò)尚未覆蓋完全的偏遠(yuǎn)地區(qū)提供多種能量保證。第二種為并網(wǎng)不上網(wǎng)模式，即發(fā)電全部自用，不足時從公共電網(wǎng)購買，已被廣泛應(yīng)用于大型工業(yè)園區(qū)、新型住宅區(qū)以及醫(yī)院等人流量較高的場所，是最為典型的冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)用模式。第三種為并網(wǎng)上網(wǎng)模式，不僅可從電網(wǎng)購電，也可將富余電力出售給電網(wǎng)以獲取收益。此種模式對電能質(zhì)量、穩(wěn)定性及安全性要求高，且控制系統(tǒng)設(shè)計也較為復(fù)雜，實際電網(wǎng)建設(shè)中尚未得到應(yīng)用[10]。
2.3綜合能源系統(tǒng)設(shè)備
綜合能源系統(tǒng)較傳統(tǒng)供能系統(tǒng)利用的能源種類、供能形式多樣，可滿足冷熱電等多種用能需求，因此設(shè)備種類也更為多樣化。
2.3.1原動機(jī)
原動機(jī)或發(fā)電單元是綜合能源系統(tǒng)的核心部件之一。為了實現(xiàn)多能系統(tǒng)所設(shè)計的性能指標(biāo)，須謹(jǐn)慎選擇原動機(jī)的類型及容量。Al‐Sulaiman[11]詳細(xì)討論了分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)中各種類型的原動機(jī)的使用特點，并給出了典型的使用案例。在設(shè)計的前期階段為原動機(jī)選型提供前期參考。
常見的原動機(jī)類型有燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)，微型燃?xì)廨啓C(jī)，燃料電池，光伏電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等。
內(nèi)燃機(jī)將燃料與空氣注入氣缸混合壓縮，點火引其爆炸，產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)馀蛎浲苿踊钊龉?，通過氣缸連桿和曲軸等驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。內(nèi)燃機(jī)發(fā)電效率較高，功率范圍廣，適應(yīng)性能好，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，啟動速度快，操作方便、維護(hù)簡單、大修周期間隔長[12]。
燃?xì)廨啓C(jī)及微型燃?xì)廨啓C(jī)由壓氣機(jī)、透平，加熱工質(zhì)的設(shè)備(燃燒室)控制系統(tǒng)和其他輔助設(shè)備等組成，壓氣機(jī)為燃燒室提供高壓空氣，燃料在燃燒室內(nèi)燃燒釋放出熱量加熱空氣，產(chǎn)生高溫高壓氣體在透平中膨脹做功，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。目前燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)成熟，商業(yè)化應(yīng)用廣，效率高，體積小，質(zhì)量輕，摩擦部件小、振動小、噪聲低、污染少。
燃料電池將燃料中的化學(xué)能通過化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能，不經(jīng)過燃燒過程，不受卡諾循環(huán)效應(yīng)的限制，效率高；沒有機(jī)械傳動部件，沒有噪聲。目前國內(nèi)燃料電池主要用于傳統(tǒng)發(fā)電，在冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)中尚未大規(guī)模使用[10]。
光伏電池將太陽光照轉(zhuǎn)化為直流電能，無污染，不受資源分布地域的限制，可在用戶側(cè)就近發(fā)電；缺點是受到氣象條件限制，能量輸出不穩(wěn)定。光伏電池適用于光照資源充足、傳統(tǒng)電網(wǎng)接入困難的偏遠(yuǎn)地區(qū)。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，優(yōu)點是能源清潔、環(huán)境效益好，缺點是噪聲大，對風(fēng)場選址要求高，發(fā)電不穩(wěn)定。適用于風(fēng)能資源豐富、人口稀疏的地區(qū)。
2.3.2制冷設(shè)備及供暖設(shè)備
吸收式制冷機(jī)通過煙氣或熱水驅(qū)動，采用溴化鋰或氨水等制冷工質(zhì)制冷，是余熱利用常用的制冷設(shè)備。表1根據(jù)工質(zhì)、驅(qū)動熱源、利用方式和用途對吸收式制冷機(jī)進(jìn)行分類[13]。
余熱鍋爐利用工業(yè)過程產(chǎn)生的余熱及可燃物質(zhì)燃燒后產(chǎn)生的熱量將水加熱，用于工業(yè)利用或采暖。分為一般型和補燃型，一般型余熱鍋爐與熱交換器類似，不存在燃燒過程。
熱泵是一種利用低品位熱資源，既可供熱又可制冷的高效節(jié)能的空調(diào)技術(shù)。冬季時可通過熱泵機(jī)組將室外熱量輸送進(jìn)室內(nèi)供熱，夏季時可將室內(nèi)熱量輸送到室外降溫。根據(jù)熱源不同可將熱泵分為空氣源熱泵、地下水源熱泵、土壤源熱泵、雙源熱泵等。熱泵適用于具備常年恒溫冷熱源的地區(qū)。
2.4設(shè)備容量選擇
當(dāng)原動機(jī)及供熱、供冷設(shè)備的類型確定后，需要合理選擇設(shè)備的容量，以最大化設(shè)備容量的利用率，這需要考慮到多個影響因素，包括：用戶的冷熱電負(fù)荷需求、選用的原動機(jī)特性、一年中電價與能源價格的波動等等，處理該問題可使用最大矩形面積法。這種方法源于數(shù)學(xué)中計算積分的方法，即將所研究的函數(shù)值作為矩形的高度來計算一系列矩形的面積。在綜合能源系統(tǒng)的初步規(guī)劃階段，在已知時間-負(fù)載曲線為前提的條件下，可以使用最大矩形面積法來估計設(shè)備的容量以及運行的時間。Sanaye等[14]使用最大矩形法(MRM)估算了不同場景下綜合能源系統(tǒng)的燃機(jī)容量。鄭衛(wèi)東[6]在已知日常運行負(fù)荷的前提下，使用最大矩形法得到了不同運行策略下原動機(jī)的容量配置。鄒丹等[15]以蘇州某CBD區(qū)域建筑為例，根據(jù)相同類型的建筑實測數(shù)據(jù)獲得了建筑冷熱電8760 h逐時負(fù)荷曲線，使用最大面積法確定三聯(lián)供系統(tǒng)的最佳容量。分析結(jié)果表明使用最大面積法確定的設(shè)備容量具有較好的一次能源利用效率和經(jīng)濟(jì)性。
2.5運行策略
綜合能源系統(tǒng)的運行策略將直接影響系統(tǒng)的性能。Kavvadias等[16]總結(jié)了幾種最常用的運行策略：
1)以熱定電：系統(tǒng)首先滿足用戶的熱需求，發(fā)出的電提供給用戶，如果電量不足或剩余，則從電網(wǎng)補充或上網(wǎng)售電
2)以電定熱：系統(tǒng)首先保證滿足用戶的電需求，所發(fā)出的熱量提供給用戶以滿足熱需求，如果熱量不足，則采用鍋爐補燃，如果熱量過剩則廢棄或采用一個蓄熱罐儲存。
3)持續(xù)運行：系統(tǒng)在預(yù)定時間內(nèi)持續(xù)運行，不考慮能源需求的變化，這種運行策略適用于原動機(jī)不能夠靈活調(diào)節(jié)功率的情況，如果系統(tǒng)所生產(chǎn)的能源能滿足覆蓋用戶的需求，則余電長期上網(wǎng)，反之，則長期從電網(wǎng)購電。
4)調(diào)峰運行：系統(tǒng)僅在負(fù)荷高峰期間運行，以降低用能高峰期間從電網(wǎng)購得的電能。
康書碩等[17]從熱電輸出和燃料消耗量方面比較了以燃?xì)廨啓C(jī)作為原動機(jī)的聯(lián)供系統(tǒng)“以熱定電”和“以電定熱”兩種常用運行模式下的性能差異。該研究通過Aspen Plus軟件實現(xiàn)系統(tǒng)性能的計算，研究結(jié)果表明當(dāng)實際熱電輸出等于終端的熱電需求時，其最佳熱電比HPR為1.75；當(dāng)1HPR1.75,“以熱定電”為最佳的運行方式；1.75HPR2.5時，“以電定熱”為最佳的系統(tǒng)運行方式。
3、綜合能源系統(tǒng)評價
對綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確有效的評價是進(jìn)行系統(tǒng)改進(jìn)優(yōu)化的重要依據(jù)，對綜合能源系統(tǒng)的評價研究主要從熱力學(xué)、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性以及綜合評價這4個方面進(jìn)行[18]。
3.1熱力學(xué)性能評價（略）
3.2經(jīng)濟(jì)性評價（略）
3.3環(huán)境效益評價（略）
3.4多指標(biāo)綜合評價（略）
4、綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化
在進(jìn)行初步設(shè)計以后，須對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。對系統(tǒng)優(yōu)化能夠顯著提升設(shè)備利用效率、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性及環(huán)境效益。優(yōu)化變量通常包括原動機(jī)的類型、容量，系統(tǒng)的運行策略等。
通常從運行現(xiàn)場采集得到的數(shù)據(jù)一般更準(zhǔn)確、真實，基于這些數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化也更為可靠，但獲得實際運行數(shù)據(jù)需要花費大量的時間并需要高昂的運行費用作為支撐，并且只能對具體的某個系統(tǒng)進(jìn)行研究。使用瞬態(tài)仿真方法對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，效率高，費用低，系統(tǒng)運行條件(包括原動機(jī)類型、容量、當(dāng)?shù)貧夂虻?更改簡便，因此目前大部分現(xiàn)有研究均采用計算機(jī)仿真對多能系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。常用的優(yōu)化算法有混合整數(shù)線性規(guī)劃法、混合整數(shù)非線性規(guī)劃法、隨機(jī)優(yōu)化法、遺傳算法等。
4.1設(shè)備容量優(yōu)化
MRM方法在確定綜合能源系統(tǒng)時簡單便捷，但只考慮了用戶的負(fù)荷需求，并沒有考慮到設(shè)備成本、運行費用等因素，因此需要對多能聯(lián)供系統(tǒng)作進(jìn)一步優(yōu)化。
鄭衛(wèi)東[6]使用基于MRM的遺傳算法優(yōu)化方法對綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化變量為原動機(jī)容量、電制冷比系數(shù)、太陽能發(fā)電面積占比。流程如圖2所示。
優(yōu)化結(jié)果表明，多能互補系統(tǒng)的全年綜合指標(biāo)相比傳統(tǒng)分供系統(tǒng)有了顯著提高。高峻[32]以聯(lián)供系統(tǒng)凈年值最大作為優(yōu)化目標(biāo)，建立聯(lián)供系統(tǒng)設(shè)備優(yōu)化模型，對分別配置兩種額定發(fā)電功率的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組的聯(lián)供系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比選，確定設(shè)備的最優(yōu)容量。何桂雄等[33]應(yīng)用解析法，結(jié)合各負(fù)荷區(qū)間出現(xiàn)的頻數(shù)統(tǒng)計，得到不同容量匹配方案下設(shè)備年等效滿負(fù)荷運行時數(shù)及相應(yīng)收益，通過比較凈現(xiàn)值確定燃?xì)馊?lián)供和熱泵設(shè)備的最優(yōu)容量匹配方案，并結(jié)合案例進(jìn)行了驗證。黃子碩等[34]提出了計算系統(tǒng)綜合能效的量綱表達(dá)式以辨析各影響因素與綜合能效間的關(guān)系，并展示了如何通過綜合能效分析確定系統(tǒng)配置方案。衛(wèi)志農(nóng)等[35]以投資及運行成本最小化為優(yōu)化目標(biāo)，引入了條件風(fēng)險價值作為風(fēng)險亮度的指標(biāo)，建立了基于投資理論中考慮到風(fēng)險量度的虛擬電廠容量優(yōu)化配置模型，研究了風(fēng)險偏好、環(huán)境成本自然資源及負(fù)荷對虛擬電廠容量配置的影響。該文獻(xiàn)還以美國德州某地區(qū)的風(fēng)、光、電價及負(fù)荷數(shù)據(jù)為實例進(jìn)行了模擬，模擬結(jié)果驗證了模型的正確性，為投資商在規(guī)劃建設(shè)時解決多能源容量配置問題提供了依據(jù)。
4.2運行策略優(yōu)化
王成山[36]按電、煙氣、蒸汽、水和空氣5種能量傳遞形式進(jìn)行分類，采用集中母線的方式搭建基本框架，對各個設(shè)備進(jìn)行建模，建立了冷熱電聯(lián)供系微網(wǎng)系統(tǒng)日前動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的0-1混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)中各設(shè)備運行方式和工作狀態(tài)，實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運行。任洪波等[37]對基于光伏電池、燃料電池和蓄電池的住宅能源系統(tǒng)為研究對象，使用混合整數(shù)線性規(guī)劃理論構(gòu)建運行優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。模型以年運行費用最小化作為目標(biāo)函數(shù)，以能源供需平衡和設(shè)備容量為約束條件，使用LINGO進(jìn)行建模求解得到年運行費用最小的運行策略。孫可[38]對針對工廠綜合能源系統(tǒng)提出一種考慮冰蓄冷空調(diào)多種工作模式的多能協(xié)同優(yōu)化模型，以綜合日運行費用最低為優(yōu)化目標(biāo)建立優(yōu)化模型，根據(jù)工廠設(shè)備工作模式的不同，提供更加準(zhǔn)確的優(yōu)化策略。錢虹[39]建立了一個在調(diào)度周期內(nèi)完成功能設(shè)備出力組合的優(yōu)化運行策略的數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化目標(biāo)為調(diào)度周期內(nèi)供能機(jī)組總出力與各時段負(fù)荷需求差值，通過matlab編程對混合整數(shù)規(guī)劃進(jìn)行求解，算法為遺傳算法，從而獲得調(diào)度周期內(nèi)最經(jīng)濟(jì)的運行方式。
4.3設(shè)備容量與運行策略協(xié)同優(yōu)化
張杰[40]以年費用最小為目標(biāo)函數(shù)，對典型三聯(lián)供系統(tǒng)建立了混合整數(shù)非線性規(guī)劃計算模型，并使用LINGO軟件用分支界定法結(jié)合順序線性規(guī)劃得到不同地區(qū)不同建筑最優(yōu)的系統(tǒng)配置和運行策略。林怡[41]對微型燃機(jī)和地下水源熱泵組成的復(fù)合供能系統(tǒng)，以年總費用和天然氣年節(jié)能率為優(yōu)化目標(biāo)，對系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)最優(yōu)、以熱定電和節(jié)能最優(yōu)3種運行策略下的優(yōu)化配置和運行規(guī)律進(jìn)行了研究。趙峰[42]設(shè)計了一種三級協(xié)同整體優(yōu)化方法，第一級以年一次能源利用率最高為目標(biāo)求解最優(yōu)設(shè)備選型問題，第二級以二氧化碳排放最少為目標(biāo)求解最優(yōu)設(shè)備容量問題；第三級以年運行成本最低為目標(biāo)，求解最優(yōu)運行參數(shù)問題。荊有印等[43]基于生命周期法，以傳統(tǒng)系統(tǒng)為參照對象，建立了能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益的多目標(biāo)優(yōu)化模型，對聯(lián)供系統(tǒng)的設(shè)備容量和運行策略進(jìn)行了優(yōu)化。研究還以北京市某綜合辦公樓為例，分析了不同目標(biāo)函數(shù)下的最優(yōu)配置方案和運行策略。劉星月等[44]設(shè)計了一種能夠綜合利用太陽能光伏光熱且同時能滿足冷熱電需要的聯(lián)供系統(tǒng)，使用判斷矩陣法將能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)評價三個指標(biāo)綜合成一個綜合評估指標(biāo)，就以熱定電和以電定熱兩種運行方式下各制定了三種運行控制策略，分別對系統(tǒng)進(jìn)行容量配置和控制策略的優(yōu)化。
曾飛[45]建立了以燃?xì)廨啓C(jī)容量為優(yōu)化變量，多目標(biāo)評價指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)的系統(tǒng)最優(yōu)運行策略模型，利用南方地區(qū)某賓館日逐時負(fù)荷進(jìn)行算例分析，采用模式搜索算法求解得到基于負(fù)荷特征的系統(tǒng)最優(yōu)容量配置及其對應(yīng)的運行策略。
微網(wǎng)優(yōu)化方面，巴林[10]給出了燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)機(jī)光伏、燃料電池以及蓄能裝置的數(shù)學(xué)模型，以系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性為優(yōu)化目標(biāo)，對冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置與優(yōu)化運行研究。研究運用粒子群算法求解，得到三種運行方案下系統(tǒng)的配置結(jié)果。王銳[46]對含多種可再生能源的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)應(yīng)用機(jī)會約束規(guī)劃理論建立經(jīng)濟(jì)運行優(yōu)化模型，提出一種基于隨機(jī)模擬技術(shù)的粒子群優(yōu)化算法求解模型。根據(jù)不同的原動機(jī)配置對運行方案進(jìn)行優(yōu)化。
以上研究基本涵蓋了各種結(jié)構(gòu)的綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃及優(yōu)化問題，多數(shù)研究還結(jié)合案例驗證了優(yōu)化方法的有效性。
5 、結(jié)論與展望
多能互補綜合能源系統(tǒng)由于具備經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效等優(yōu)點，在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)得到成熟的應(yīng)用，然而由于技術(shù)障礙、政策限制等原因，在我國尚處于萌芽階段。隨著技術(shù)進(jìn)步及國家鼓勵性政策的密集落地，多能互補綜合能源系統(tǒng)將迎來巨大的發(fā)展空間。
本文從負(fù)荷預(yù)測、系統(tǒng)配置、設(shè)備種類及容量、運行策略、系統(tǒng)評價、系統(tǒng)優(yōu)化的角度梳理了已有的綜合能源系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化研究。總體而言，國內(nèi)外學(xué)者就綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究并獲得了豐富的成果。但國內(nèi)已經(jīng)建成的綜合能源項目數(shù)量較少，且落地的項目由于各種原因沒有實現(xiàn)預(yù)計的供能目標(biāo)，缺乏試驗數(shù)據(jù)為已有研究提供補充與支撐，也缺乏一致的評價標(biāo)準(zhǔn)來比較系統(tǒng)的優(yōu)劣，這對綜合能源系統(tǒng)的推廣構(gòu)成了阻礙。隨著綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)的開展，亟待一套完整、客觀的評價體系為綜合能源項目的規(guī)劃與評價提供參考。
來源：綜合能源技術(shù)
葉琪超、樓可煒、張寶/文 浙江電科院
