摘要:

摘要:随着“双碳”目标的提出，能源行业已经成为绿色低碳转型发展的中心环节和碳减排的核心。作为综合能源系统中承上启下的关键一环，城市能源系统（UES）的生产、传输和消费环节正在发生深刻的变化，分别体现为分布式能源大规模接入、电力电子设备广泛应用和可控负荷推广使用。从UES的形态结构出发，剖析了UES源荷界限模糊、网络潮流双向化的多能耦合的功能结构和层级分布的空间结构，阐明了UES开放互联互惠、能源交通一体化发展和信息物理高度融合的典型特征；进而详细讨论了UES协同规划和优化运行两个关键问题；最后，从一次能源供给、二次能源转换、终端能源消费和碳移除等4个环节对UES的发展路径进行了展望。

摘要:综合能源系统(IES)灵活性可服务于高比例可再生能源下电力系统可调节能力的提升。然而，IES灵活性机理复杂、内涵丰富，尚缺乏统一认识与系统化阐述。首先，从灵活性导向的规划设计、运行调控、市场机制以及量化与评估方法等角度全面综述了电力系统灵活性和IES灵活性的国内外研究现状，并归纳分析了电力系统灵活性和IES灵活性的联系与区别。其次，指出了高比例可再生能源背景下研究IES灵活性的必要性，进而从定义、基本要素和测度体系等角度揭示了IES灵活性的基本内涵。然后，定义了IES灵活性数学模型的通用形式，并结合示例给出具体阐述。再次，从物理机理、提升途径以及建模、量化与评估方法3个方面构建了IES灵活性的研究框架。最后，总结展望了IES灵活性研究在内涵层面、机理层面和提升路径等方面的关键难题。

摘要:为支撑城市能源系统的经济调度和优化运行，将最小冗余最大相关性（MRMR）分析方法与基于双重注意力机制和序列到序列（Seq2Seq）的神经网络相结合，提出一种新型城市能源系统多元负荷短期预测方法。首先，确定目标预测负荷，以MRMR为标准筛选特征序列集，既保持了低冗余度，又保证了输入序列信息的完整性；然后，在Seq2Seq模型基础上，将双重注意力机制融入长短期记忆网络，增强了算法对特征序列时空特征的学习能力；最后，以美国亚利桑那州立大学城市能源系统的实测负荷数据为例进行分析。实验结果表明，所提方法相比现有预测方法具有更高的预测精度和充足的鲁棒性，在4个季节和不同气象误差下都具有良好的表现，可以为城市能源系统的调度运行提供有力的决策依据。

摘要:“双碳”目标下，大规模分布式新能源接入增加了城市配电网在极端事件下的不确定性与控制复杂度，亟须提出相适应的灾后负荷恢复方法，保障城市配电网的安全运行。现有灾后负荷恢复方法未充分考虑运行层面下动态变化的不确定性、动态微电网边界变化、频率电压控制等实际因素，影响了负荷恢复策略在实际配电网中的可行性。为此，文中首先通过C-Vine Copula和条件概率准确刻画新能源和负荷的动态不确定性。其次，建立了考虑动态微电网划分和频率电压控制的灾后负荷恢复优化模型，并提出了高效的两阶段求解算法。最后，面向实时调度，搭建了城市配电网在线负荷恢复框架，实现灾后负荷恢复策略的滚动更新。文中所提方法的有效性在改进的IEEE 37节点馈线系统中得到了验证。

摘要:作为城市供电系统的重要组成部分，由清洁能源组成的集群式微网有力支撑了低碳、安全、高效能源系统的构建。针对城市孤岛型微网群系统，提出了微网群分层控制方法。其中，顶层控制采用一致性算法得到蓄电池负载率，并提高了荷电状态(SOC)的收敛速度，减少了微网群系统由于SOC偏离正常工作范围而导致工作模式切换的次数并且降低了功率调节成本；底层控制结合顶层控制得到的负载率与本地SOC求解得到各可控单元的调节功率。针对蓄电池SOC测量不准确的情况，提出了SOC校正策略，进而保证微网群系统的稳定运行。最后，通过仿真和实验验证表明，所提方法能够有效解决微网群系统的实时功率分配问题。

摘要:针对含多类型微网的城市配电系统，提出一种计及多类型微网需求响应特性的城市配电系统分布式协同优化调度策略。通过协调不同类型微网与配电网间的功率交互和各微网内部设备运行功率，降低含多类型微网的城市配电系统总运行成本。首先，对包含工业微网、居民微网以及商业微网的多类型微网用能特性进行分析；然后，构建了一种同时考虑多类型微网与配电网经济性的含多类型微网的城市配电系统优化调度模型。为保护各个主体之间信息的隐私性以及降低因预测信息不准确对优化结果造成的影响，提出一种基于滚动优化的分布式求解方法。最后，通过对比不同场景下的算例结果，验证了所提模型以及算法在提高各微网和配电系统运行经济性方面的有效性。

摘要:大量分布式可再生能源的接入给城市能源系统的灵活高效运行带来了新的挑战，以分布式储能为代表的具有快速响应能力的需求侧灵活性资源得到了广泛关注。然而，中国当前辅助服务市场机制的不健全导致储能难以实现成本回收，特别是对于城市能源系统而言，较长的投资回收期阻碍了分布式储能资源进一步投资建设。在此背景下，共享储能被视为提升储能利用率，实现城市能源系统中分布式储能成本疏导的有效途径。为此，文中首先设计了基于组合拍卖的共享储能运营模式，并在此基础上建立了考虑共享储能多维参数耦合的使用权分配模型，考虑到共享储能组合拍卖为非确定性多项式困难问题，提出了能够在多项式时间内高效求解的近似算法。为激励各市场成员真实披露自身的共享储能租赁需求，设计了基于捆绑定价的共享储能使用权支付和结算机制。算例结果证明了在大规模市场成员参与下所提算法的有效性。

摘要:“双碳”背景下，大规模开发利用低碳和清洁能源是中国能源转型过程的必经之路。复合能源管道（CEP）实现了电能与液化天然气的同时输送，其传输损耗低，是当前能源传输的重要发展方向。针对中心城市等负荷集中区域能源密集程度和耦合程度显著提升等问题，构建了基于CEP供能的新型区域综合能源系统。该系统考虑了CEP冷能的梯级利用，实现了电、气、冷、热等多能耦合互补，提高了系统能源利用率。为提升系统运行的经济性，以系统购能成本、运维成本为目标，建立了考虑系统电-气综合需求响应的优化调度模型。最后，通过算例仿真，对比分析了不同场景下系统能流的优化调度结果，验证了所提系统和优化模型的可行性与经济性。

摘要:随着新能源不断接入，城市综合能源系统呈现高耦合、高自由度特性。利用不同形式能源间的相互转化关系，可实现多能流协同调整并提高能源利用效率。以总运行成本最小为系统目标函数，综合考虑以电网为枢纽平台的城市综合能源系统网络构架和运行方式，建立了分布式能源单元、冷热电三联供系统、天然气网、城市配电网联合优化运行模型。以多能流控制自由度作为城市综合能源系统多能流灵活性评估指标，采用博弈均衡多学科协同优化理论设立不同考虑角度下的并行子学科对模型进行求解。该方法在多学科协同理论的基础上实现对一致性约束和子学科目标改进，克服了多学科协同优化理论收敛慢、局部最优的问题。通过4节点分布式能源单元、6节点冷热电三联供系统接入33节点城市片区配电网并耦合7节点天然气系统的算例验证了所提模型和算法的可行性与有效性。

摘要:构建量质协同发展的综合能源系统是推动能源转型的重要举措之一。传统能流和能效研究只关注能量的“数量”，而忽视不同能量的“质”的差异，无法完全体现能量的价值，应用中存在局限性。提出高㶲综合能源系统的概念，重点关注综合能源系统中有效能的输送能力提升问题。基于综合能源系统㶲流机理模型以及系统能源品质核心参数，探讨了电力、天然气、热力系统、能源站和可再生能源的㶲流模型，随后深入剖析了高㶲综合能源系统在规划、运行优化和能量调度、㶲交易和市场化机制等方面的核心理论框架，并建立典型数学模型示例，同时对未来高㶲综合能源系统的相关研究方向做出展望。

摘要:城市综合能源系统的多能耦合特性能够有效提升系统能源利用效率。为了辨识不同运行场景下城市综合能源系统能源利用效率的薄弱环节，提出了一种基于数据包络分析法的城市综合能源系统分环节能效评价方法。首先，考虑不同供能形式的品位差异，围绕能源消耗总量、能量梯级利用、清洁能源出力情况等角度构建了城市综合能源系统能效评价指标体系；然后，计及系统多种能源流动情况，提出了基于关联网络数据包络分析模型的系统分环节能效分解方法；最后，根据城市综合能源系统经济运行结果，得到系统能效指标体系中各指标数值，进一步计算出城市综合能源系统各环节的能效评价结果。算例结果证明，该评价方法能够有效比较不同用能需求、不同运行方式的城市综合能源系统相对能效情况，确定不同运行场景下的系统重点提升能效环节，为综合能源系统高效降碳和精准提效奠定基础。

摘要:在新一代通信、人工智能、超算等技术的驱动和深度助推下，城市能源系统数字化和智能化程度不断加深，但如何充分发挥其技术价值仍需探索。针对传统运行调控技术方法难点和痛点，围绕面向城市能源系统分布式资源的边缘智能技术，阐述了城市能源系统边缘智能背景、意义和发展，提出了城市能源系统边缘智能理念及其体系架构，探讨了其关键支撑技术，总结分析了其在城市能源系统场景中的具体应用，并对其在通信模式、安全隐私、智能算法、云-边协同、机制设计和业务场景等方面进行了展望。

摘要:中国在城镇化进程中城镇能源系统存在着综合能效偏低、清洁能源占比不足、碳减排压力大等共性问题，建立城镇能源互联网示范样板工程，对推动中国城镇化建设具有重要意义。中国的城镇能源系统不同于其他国家，其示范工程的建设与示范也应有其特殊性。为此，文中首先综述了国内外在城镇能源互联网示范工程建设与示范方面的探索与实践，着重介绍江苏扬中和天津北辰两个中国南北典型特色城镇在新型城镇能源互联网示范工程方面做出的探索。在此基础上，进一步提炼出中国城镇能源互联网示范工程实践的普遍性问题，并结合中国新型电力系统建设的现状与挑战，对中国未来推动城镇能源互联网建设提出了相关建议。

摘要:德国的能源转型与碳中和发展，从系统规划，到技术和商业模式创新，再到市场化推广和安全有效的系统化运行，具有技术扎实、转化率高、多方共赢和可持续模式的特点。文中从实际验证和可持续模式构建及推广角度出发，针对政策环境、创新技术应用和新型市场商业模式3个维度，对德国城市能源体系中的电力系统、供热系统、建筑能源、交通能源等主要组成领域的发展过程及现状和主要挑战进行深入分析,并总结了各领域关键技术和商业模式创新及落地实践。在此基础上，评估了德国碳中和战略中政策、技术和市场模式有效的匹配和互动，从而实现安全、高效可复制、可持续的多方共赢模式。