所属领域：综合能源
主要完成人：王永利、曾鸣、曾博
（一）基本情况
园区内包括光伏发电、风力发电、储能系统、地源热泵、双工况制冷机组、常规制冷机组、蓄热式电锅炉、直供电锅炉八大供能单元，园区能流图如上图所示。
本项目在原有项目基础上，考虑现有平台的调度方法与运行基础参数不完善、不准确的问题，以满足用户负荷为前提，以符合实际运行为标准，优化升级能源系统供应调度方案，提高能源利用效率，降低污染物排放水平。
本项目开发综合能源系统联动仿真与管理系统的能源调控平台主要包括负荷预测模块、调度优化方案模块、调度方案分析模块和基础参数设置模块。
（二）技术特点
在平台构建过程中，根据实际场景的需求与运行优化特点，对平台的系统特征、优化重点以及自动调控及展示功能进行功能细分，具体情况如下：
系统特征
1、用户能源需求
用户用能需求是综合能源系统仿真及优化的基础，是设备运行管控的关键依据。通过前期分析负荷与环境的影响关系，利用负荷预测模型获取用户负荷需求。
2、外部能源价格
外部能源价格是影响综合能源系统运行成本的最直接因素。南方园区目前拥有一般电价和双蓄电价两套电价，地源热泵、基载锅炉和常规制冷机组执行一般电价，双工况制冷机组和蓄热式电锅炉执行双蓄电价。
3、设备特征参数
设备运行的特征参数包括设备启动时间、启动能耗和动态COP，这关系到设备的启动成本和系统整体运行成本。其中各设备的启动时间和启动功耗由现场采集并计算，通过对设备负载率及其相应的耗电量数据，计算设备COP，从而提取设备的动态COP曲线。
4、储能设备限制及损耗
储能设备限制包括功率限制、容量限制、充放能深度限制等，损耗为储能设备存储能量随时间推移的自然消耗。
5、网络传输要求及损耗
能源传输作为能源系统中的关键性环节，仿真模型中需要考虑能源传输物理模型及传输损耗情况。
优化重点
1、基础约束
综合能源系统运行优化约束通常包括能源供需平衡、设备运行边界、管网传输条件等，此类约束考虑较为常见，在此不做赘述。
2、各设备互补特点
园区综合能源系统可将多种不同能源形式的能量进行耦合，如电、热、冷耦合；同时，通过对设备运行原理、设备物理模型等的分析，建立设备运行特性之间的互补的耦合互补模型，为综合能源系统的优化调度提供前提。
3、热泵冷热平衡约束
维持地源热泵冬夏季冷热平衡不仅是地源热泵系统长期高效运行的可靠保证，也是保护地下环境的必要措施。地源热泵冬夏季冷热平衡标准因地源热泵系统的特性和所处地区的地热资源及地理环境的不同，考虑地表保温与散热特性，利用冬季降低地下水温度，为夏季提供低温冷却水，反之亦然。
4、蓄热备用工况
根据设备特点，蓄热罐在冬季利用率不高。但根据现场要求，需要在冬季热负荷较高时执行蓄热备用工况，优化结果需包含蓄热备用的触发条件及备热计划，实现系统自动化运行。
5、设备长时间运行的轮换
根据现场运行要求，为避免设备连续长时间运行对设备寿命的负面影响，优化模型根据历史设备运行情况，针对性地制定各设备轮休机制，保证设备运行时长的合理性。
6、设备故障状态
设备故障状态直接关系到可调度设备的选择。若设备为故障状态，则不能对该设备下达调度指令。
7、优化策略
（1）日前优化
基于日前预测负荷，在优化日之前生成优化当日各小时的设备调度策略。
（2）循环优化
基于每小时的循环预测负荷，结合上一优化结果和实际运行结果，生成优化当日剩余各小时的设备调度策略，进行小时级的优化结果更新。
（3）监测优化
平台实时对系统进行检测，针对设备突发性故障状态或者能源供需异常状态执行检测优化，对运行计划进行实时更新。
自动调控及展示功能
1、设备调度计划生成
综合考虑设备的初始状态、同类型不同编号设备的累计利用小时数等因素，针对系统运行策略下达具体的设备开启/关闭编号、开启/关闭时间等指令。
2、调控结果及仿真结果展示
针对调度优化结果和实际运行结果，生成当天24小时下设备不同工况的出力曲线、成本构成曲线和总成本曲线；生成当天各设备出力比例和成本比例。
3、调控结果与实际运行结果偏差分析
从设备类型偏差、设备调度台数、设备出力偏差等维度，对比分析调度结果和实际运行结果之间的偏差，为调度优化算法精度的提升提供参考和指导。
4、自动调控日志
基于设备调度计划和实际运行情况，实现能源设备的指令自动化下发，并实时采集关键性数据信息，获取能源网运行状态，并生成自动调控日志。
5、调控结果分析
从运行成本、综合能耗、碳排放量、综合能效和可再生能源利用率五个维度，对南方园区的综合能源系统实际运行结果和调度优化结果进行综合对比。
（三）应用案例
中心团队开发的综合能源系统异质能流运行调度算法于2020年10月正式应用于国网客服中心南方分中心能源调控系统，以2020年10月16日至2021年3月15日（简称“2020供暖季”）为分析周期，园区经济效益、环境效益和综合能效等方面与历史同时期相比均实现了显著提升。
（四）效益分析
考虑到历史气温、设备状态、调控手段等因素的影响，2020年供暖季相比于历史同期供暖季（10月16日至次年3月15日）节约了8%-15%的单位供热量成本，降低了20%-25%的碳排放量，综合能效提升了20%-25%；基础参数管理设置模块实现了对设备运行参数、地源热泵冷热不平衡率、等参数的动态管理，有效提高了园区能源调控的经济性、环保性和可靠性。
