以園區為代表的綜合能源服務已成為時下的熱點，在綠色用能要求、可再生能源快速發展等背景下，多能互補在園區綜合能源建設中應用比較廣泛。在運行管理過程中，如何實現多種能源的優化調控，滿足能源供需平衡，達到既經濟又綠色的效果，是做好綜合能源服務的關鍵，研究多能源的優化調控運行策略具有重要意義。

綜合能源方案與管理系統

1、 背景與發展

在環境問題突出、可再生能源發展、電力體制改革等大背景下，隨著多能互補、能源互聯 網、智慧能源等技術的不斷發展，綜合能源應運而生。

綜合能源的很多項目中都存在多能互補的情況，史玉波理事長曾經提出綜合能源的特征是“兩高三低”，即高能效、高可靠性、低成本、低排放、低污染，所以可以說優化調控是綜合能源領域比較關鍵的一個點。

2、 園區綜合能源方案

完整的園區綜合能源方案的2個方面的內容：

能源生產側：包括供冷、供暖、電、氣等以及地源熱泵、電鍋爐等設備裝置

能源消費側：樓宇能耗中的風機盤管、溫控面板等

完整的園區綜合能源方案的3個層次：

物理層：基礎設施

網絡層：采集和控制物理設備的網絡通信必備的條件

信息層：管理系統

物理層

上圖是比較典型的物理層邏輯拓撲圖。

一般我們所說的綜合能源首先包含了電、熱、天然氣等多種能源形式，來給區域內的用能設備供能，中間接入的是綜合能源的調控。從上圖中可以看到，物理層在設計時首先考慮的是當地可再生資源的稟賦，可使用的資源優先使用，在用能無法滿足的情況下再引入一些外部資源。

從園區的能源類型上來看，可以選擇多種能源供應，不同能源之間相互轉換，有很多能源是通過電來驅動的，像冰蓄冷、電制冷機組等。從園區的政策或經濟上來看，可以配備儲能系統，像有峰谷電價的地方可以通過儲能的方式來獲取收益。從特點上來看，用電的形式轉化為冷和熱是比較普遍的。

網絡層

根據園區規 模大小，能源生產、消費的物理 布局，構建能源 網絡層，包括能源感知網絡、通 信接入網、傳輸 網等。

網絡層一般分為2個方面：

局域網：園區內的樓宇比較多，面積也不會很小，一般會利用TCP/IP的形式組建一個局域網。

末端采集網絡：末端表計通過集中器、485線采集信息。

信息層

最上方的信息層一般就是綜合能源管理系統，按照客戶的需求進行定制化開發，所以差異化會比較大，一般情況下分為以下幾個部分：

生產管理：

運維檢修管理

供電服務管理

生產調度管理

生產建設管理

能源規劃管理

營銷服務：

能源交易管理

節能服務管理

需求響應管理

決策支持：

資產全壽命周期管理

智能決策管理

多能源運行優化調控策略

1、 多能源的調控策略

個人認為，從廣義上來講，綜合能源的調控貫穿多個環節，可以把綜合能源整個的建設過程粗略的分為規劃設計、建設和運行，調控策略不僅在運行階段，規劃設計階段也有涉及。

規劃設計：

測算冷、熱、電等負荷情況

根據資源對能源類型進行選型

制定多種能源下，不同季節的總體運行策略

按照負荷要求設計能源生產設備的容量

運行：

掌握能源生產設備的運行狀態

制定優化調控的目標

對多能源之間進行優化調控

檢測能源消費側的用能情況，實時優化調整

2、規劃設計階段的策略

以上圖為例，園區內有8棟樓，在考慮運行策略的時候會對這8棟樓的負荷指標進行初步的預測，得出一個總量數，同時結合人們每天的生活習慣，得出一個初步的預測圖。

通過對上圖的分析可以得出園區的負荷情況，包括每天不同時點的負荷運行要求，以這個作為輸入條件，對園區規劃設計中的設備選型、供能能源站及拓撲結構進行詳細的設計。

在上圖的園區中利用了地源熱泵，中水、污水源熱泵給末端進行供冷、供暖，同時融合了水蓄能的裝置。

系統設計好之后，根據不同的季節、經濟條件、電價水平等情況對園區的總體運行策略進行初步規劃，以達到最優目標。

3、運行階段的優化調控

規劃設計階段初步確定了一些大的運行策略，但實際上在運行階段的時候還會受到天氣、負荷變化等的影響。

上圖中最下方的設計策略指的是規劃設計階段的運行策略，實際上每天的調度計劃還要考慮天氣、負荷預測等因素。負荷預測主要來源于園區內的歷史數據，例如相同天氣情況下末端的運行情況。用這幾方面作為調度計劃的輸入條件，就可以得出園區內每天的調度計劃，在執行調度計劃的過程中，還需要考慮供需的平衡優化，通過供需平衡，實現實時調度，像供冷或者供暖主要是根據官網內供水和回水的溫度來判斷的，再對調控的執行進行細微的優化，來達到調控的目標。

在上述調控思路下，需要考慮以下幾個點：

（1）調控目標可以從2個方面來考慮：

經濟角度：在滿足用能需求的條件下，怎么才能讓運行成 本更低，更省錢、更經濟。

社會效益：如何更多地使用可再生能源，減少排放，讓園區供能更綠色。不同的調控目標下，調控的計劃、方式會有所不同。

（2）調度計劃：以小時為單位，制定運行計劃，包括各能源設備的啟停、工況、功率等。

（3）負荷預測：

（4）供需平衡優化

針對供冷、供暖；監測供回水管網的溫度變化，監測頻率分鐘級；設定時間窗口，當溫度在時間窗口內一直不滿足條件，則對能源生產側進行調控優化；

工程案例介紹

以某園區為例，園區以企業辦公為主，以電能為中心、多種能源綜合協調供應的區域能源互聯網工程，滿足了園區27.88萬平方米、365*24小時的“電、冷、熱、熱水” 等綜合能源需求。

園區內供能的系統主要有9大類，比一般的園區要多：

地源熱泵系統

冰蓄冷系統

機載冷水機組

蓄熱式電鍋爐

太陽能熱水系統

光伏發電系統

太陽能空調系統

風力發電系統

鉛酸儲能系統

同一種能源類型有好幾種供能設備，涉及到比較多的策略、算法，在這種情況下做多能源的調控就比較有意義。

綜合能源調控平臺為綜合能源項目的神經中樞，以“調得起、調得準、控得住”為總體要求，通過充分感知園區能源需求、全面調控園區各能源生產系統，達到園區多種能源供需平衡和綜合能效管理。

能源網運行調控平臺有以下4個方面的功能：

在線監測：利用三維可視化技術，實現對 能源網多角度、全方面的綜合監測，保證綠色復合型能源網安全、穩定、高效運行。

優化調控：利用負荷預測、生產預測、調度模型，實現園區內多種能源的經濟運行。

運行維護：實現能源網設備全生命周期的管理，精細的三維數字模型為生產人員、維修人員提供可視化培訓。

指標體系：建立區域能源互聯網評價指標體系，全面、客觀的評價區域能源互聯網建成后運營水平。

平臺采用了先進的調控算法，實現了多種能源的自動調控運行，不僅節省了運行成本，而且大大提高了運地效率。通過1-2年運行數據的測算得出，整個園區的成本回收在6-7年左右的時間。

經驗總結

這里重點總結一下以往項目中比較深刻的經驗。

1、可靠性

采集終端可靠性：能源的優化調控以數據采集為基礎，不管是能源生產側、 還是消費側，需要安裝大量的采集終端；表計采集的可靠性，直接決定了平臺的實用性。

網絡通信可靠性：末端采集通信、數據傳輸網絡，有線、無線等。

2、容錯性

故障診斷：當數據不準確時，能縮小故障的范圍，輔助判斷故障原因，提高運維效率；

容錯性：數據的采集難以實現100%的可靠，當數據出現問題時，保證不影響系統的整體運行。

3、管理問題

多能源的優化調控策略，不同于傳統能源的運行，對人員專業能力要求比較高，要加強培訓、管理，做好制度建設，不然效果也會大打折扣。?