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第45卷第6期太阳能学报Vol.45，No.6

2024年6月ACTAENERGIAESOLARISSINICAJun.，2024

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-0184文章编号：0254-0096（2024）06-0161-10

异构能源系统模块化建模及控制策略研究

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胡帆，董文杰，周小光，吴任博，毕燕雷

（1.广东电网有限责任公司广州供电局，广州510620；2.东方电子股份有限公司，烟台264000）

摘要：基于模块化思想提出一种新型异构能源系统建模方法，并设计了相应控制策略。其中，综合考虑光伏发电、热电联

产、储能技术，以混合逻辑动态系统表示方法建立异构能源系统模型；针对投资、运行和维护成本优化，构建模型预测控制策

略。该文所提策略中考虑了异构能源系统与上游能源系统之间的能源交易、系统非线性或混合系统行为。通过将所提策略与

传统控制策略进行比较，分析不同用户行为、不断变化的气候条件和预测误差对节能潜力的影响。算例分析结果表明：所提方

法可有效利用可变的清洁能源和储能技术来优化异构能源系统的运营，每年可节省3%～6%的成本。

关键词：可再生能源；优化调度；电池储能；异构能源系统；成本优化

中图分类号：TK01文献标志码：A

种面向控制的HES通用建模方法，该方法基于能量交换区，

0引言

每个能量交换区都包含能量转换器、储能器和消费者，各能

随着新能源技术的不断发展以及气候不断变化，社会能源交换区可通过网络流量模型连接起来。尽管该方法为

［1］

源结构变得越来越复杂。异构能源系统（heterogeneousHES建模提供了一种模块化方法，但它仍局限于能量交换建

energysystem，HES）可高效地整合可再生能源发电、储能、传模方法。这使得不规则连接的系统建模成为一项繁琐的任

［2-3］

统电热供应等能源利用形式，引起了学界广泛关注。研究务，例如将废热送入热能存储，而热能存储又通过高温热泵

［4-5］

HES中不同能源网络的相互作用的价值日益增长。连接到本地热能分配系统。此外，该方法未考虑非线性或混

目前已开发了多种方法来研究电力和热能网络联合运合系统行为，例如在不同负载水平下的不同效率或机组的启

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行，如热电联产（cogeneration，combinedheatandpower，动行为。因此，本文提出一种模块化的异构能源系统建模方

CHP）技术。文献［9］将交换市场算法用于各种CHP经济调法，可较易地适应不同的系统配置。相比之下，本文所考虑

度的非凸规划问题；文献［10］提出建筑冷热电联供系统的线的系统建模可对非线性行为进行近似，并且本质上允许混合

性优化模型，验证了蓄能冷水机组具有良好的经济性和环保行为出现。

性；文献［11-13］研究分析了电力和燃气网络的联合运异构能源系统控制研究已取得诸多进展，如文献［21］对

行；文献［14］采用确定性方法和随机性方法研究考虑风电功