智能家庭
智能园区 可再生能源基地 13
关键技术5：基于自律协同架构的EMS家族
N-EMS
G-EMS
W-EMS
P-EMS
S-EMS
D-EMS
C-EMS μ-EMS
CHP-EMS ST-EMS
F-EMS
B-EMS
H-EMS
14
目录
背景与挑战 研究内容 已有研究
15
已有研究1
含风光储冷热电联供家庭/微网能量管理建模和优化研究
• 安全评估指标体系
不同网络安全控制协调策略 •
• 考虑互动负荷 • 安全分析高效求解算法
热力网 交通网
信息网
燃料网 电力网
物理信息系统联合安全评估
基于稀疏技术的高效算法 • 物理信息系统故障建模 •
物理信息系统故障影响评估 •
关键技术3：能源互联网优化调度与协调控制
• 综合能源网络最优潮流 计算（燃料-热力-电力）
电制氢
储气
电力 如何EMS推广到多能流耦合网络？
锅炉
热力
循环泵
热泵
储电
储热
挑战2——终端用户广泛参与
区域
区域
光面伏向海量用户能量管理谁来做？在哪做？
电站
智能 家庭
智能 楼宇
风电场
核电厂
智能 工厂
…… 火电厂
5
挑战3——自由多边的互联网架构
提供类似Internet的体验 大一统的集中式能量管理架构能难源以路为由继器？
• 不同系统的协调优化控 制方法和策略
燃料网 信息网
热力网
• 电热耦合联合优化调度 • 计及负荷响应特性的电
热联合优化运行 • 计及供热系统热惯性的
风电消纳优化控制
• 考虑带宽约束的网络 拓扑优化
• 信息可靠性的改善
电力网
• 加油站/加气站/充电站 的混合选址
• 智能交通系统
交通网
• 计及电网-交通信息的充 电导航
40
CCHP产 生 余 热 量
余热锅炉补燃产生热量
供热分配到的余热量
30
供冷分配到的余热量
补燃热量用于供热
补燃热量用于制冷
20
10
0
-10
-20 0
5
10
15
Hale Waihona Puke 2025Time热负荷供给组成(夏)
25
20
15
10
5
热电联合优化消纳的可再生能源
冷热电独立优化消纳的可再生能源
冷热电联合优化消纳的可再生能源
G YintianF01
F24-4 F24-5
F24-3 F24-6
F1-3
F1-2
F1-5 F1-4
F1-1
G BinheF1
YF13-17
YF13-16
YF13-15
YF13-20
YF13-19
YF13-18
YF13-22
电力网
可控 负荷
热电耦合
• 考虑分布式发电的电网建模 • 微电网内部和对外等值模型 • 考虑出力不确定性的潮流计算 10
关键技术2：能源互联网在线安全评估
能源互联网在线安全评估
能源互联网安全控制策略
• 安全评估框架和预想故障集选取 • 耦合系统相互影响机理分析
综合能源网`络灵敏度分析 • 安全控制模型及求解算法 •
F24-6
YF13-4
YF13-6
YF13-7
YF13-8
YF13-9
YF13 -10
YF13-11
F1-10
F24-7 F24-9
F24-8
YF13-13
YF13-12
F1-13
YF13-14
F65-6
F65-7
F65-8
F1-6
F01-1
F65-9 F65-10
F16-4 F16-3
F01-2
F16-1
分布式发电 自由接入 信息对等
6
三大挑战
挑战1-不同形式能源互联 挑战2-终端用户广泛参与 挑战3-自由多边的互联网架构
7
目录
背景与挑战 研究内容 已有成果
8
能源互联网EMS共性结构
其他EMS家族成员 互动
EMS
EMS家族成员
调度计划
安全评估
协调控制
感知
建模
所管辖能源互联网 9
关键技术1：多能流状态感知与在线建模
0
0
5
10
15
20
25
可再生能源Time 消纳(冬)
16
P/k W Q/kWh P/k W
已有研究2
电热耦合网络综合建模和多能流计算
热电耦合(CHP)
电力网络 供热网络
电热耦合网络
功率(MW) 流量(m/s)
热网管道10断开:电网线路功率
4
0.6
分开分析
联合分析
3
0.4
0.2
2
热网管道10断开:热网流量
• 计及未来负荷的充电优化 • 风电-电动汽车互补优化 • 充电站选址与优化
• 面向减小不确定性的不同形式的可再生能源联合并网发电
• 含负荷参与的电力系统多时间尺度优化调度方法
• 面向高效利用可再生能源的电力市场机制设计
12
关键技术4：基于云端的多终端用户综合 能量管理服务(service)
云端能量管理服务
已有研究3
电热耦合网络相互影响机理和安全评估
ShixiaF65 G
F65-1
F65-2
F65-4
F65-3
F65-5
F1-9 F1-8
F1-7
F1-12 F1-11
GangxiaF24 G F24-1
YayuanF13
G YF13-1
YF13-2
YF13-5
YF13-3
F24-3 F24-5
F24-2 F24-4
能源互联网的能量管理与运行控制
张伯明课题组
目录
背景与挑战 研究内容 已有成果
2
能源互联网
能源
电、热/冷、天 然气、风…
互联
Internet 架构与体验
网
终端用户 广泛参与
不同形式 能源互联
能源的转换
能量的管理
燃气 电力 热力
不同空间 能源互联
能源的传输
3
挑战1——不同形式能源互联
燃气
燃气轮机
热电联产
• 信息-物理系统网络接口的确定与建模 • 基于运行评估需求，建立信息系统等值模型
信息网
• 燃料网稳态建模(气/油/煤…) • 燃料网暂态建模仿真
燃料汽车 • 交通网拓扑建模
• 基于交通数据的驾驶行为分析
负荷
燃料网
交通网
组成 元素
燃烧锅炉
状态估计 多能流计算
电动汽车
热源
热力网
• 热力管网(准)稳态建模 • 建筑物热动态建模和分析 • 热力系统热惯性建模和化简
PCC 电储能装置 光伏发电 风力发电
冷系统
冷储能装置
电冷转换设备
天然气 CCHP冷热电联供
电系统 用户1
电热转换设备 热储能装置
……
用户2 ……
热系统
含风光储冷热电联供家庭/微网架构
40 冷负荷
CCHP冷 出 力
30
冷储能蓄冷
冷储能放冷
电冷转换
20
10
0
-10
-20 0
5
10
15
20
25
Time
冷负荷供给组成(夏)
分开分析 联合分析
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
1
2
3
4
5
6
7
8
电网线路编号
1
0
-1
-2
0
5
10
15
20
25
30
热网管道编号
热网管道10开断时分开分析和联合 分析电网和热网能流区别
电网 潮流 计算
耦合 元件 约束
热网 热流 计算
热源计算
水力计 算
水力计 算
供水热 力计算
回水热 力计算
负荷计算
电热耦合网络模型和多能流计算 17