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多能互补系统中冷热电联产的交易机制优化1

多能互补系统中冷热电联产的交易机制优化

摘要

本报告针对多能互补系统中冷热电联产（CCHP）的交易机制优化问题展开系统性

研究。随着能源转型加速和”双碳”目标推进，多能互补系统已成为提高能源利用效率、

促进可再生能源消纳的重要途径。然而，现有交易机制在多能流耦合、价格形成、市场

参与等方面仍存在诸多不足。本研究基于能源互联网理论、博弈论和优化算法，构建了

包含冷、热、电多能流的综合交易模型，提出了分层优化与协同决策相结合的交易机制

设计方法。通过案例分析验证，优化后的交易机制可使系统综合能效提升12.5%，用户

用能成本降低8.3%，可再生能源消纳率提高15.7%。研究成果可为我国多能互补系统

的市场化改革提供理论支撑和实践指导，对推动能源结构优化和实现碳达峰碳中和目

标具有重要意义。

1引言与背景

1.1研究背景与意义

在全球能源转型和我国”双碳”战略目标背景下，多能互补系统作为整合多种能源形

式、提高能源利用效率的重要技术路径，正受到前所未有的关注。冷热电联产（CCHP）

系统作为多能互补的核心组成部分，通过能源梯级利用可实现能源综合利用率达到80%

以上，远高于传统分供系统的4050%。然而，随着电力市场化改革的深入推进和能源互

联网技术的快速发展，现有CCHP系统的交易机制已难以适应多能流协同优化、多主

体利益协调的新需求。

据国家能源局统计，截至2022年底，我国天然气分布式能源项目装机容量已超过

5000万千瓦，其中CCHP项目占比达65%。但调研显示，超过70%的CCHP项目仍

采用传统的固定电价、热价模式，缺乏动态响应市场变化的能力。国际能源署（IEA）预

测，到2030年，全球多能互补系统市场规模将达到3500亿美元，年复合增长率超过

12%。在这一背景下，优化CCHP系统的交易机制，不仅关系到单个项目的经济效益，

更影响着区域能源系统的整体运行效率和可再生能源消纳水平。

1.2国内外研究现状

国外对CCHP交易机制的研究起步较早，形成了较为成熟的理论体系。美国能源

部（DOE）在2018年发布的《分布式能源市场设计指南》中提出了基于边际成本定价

的多能流交易框架；欧盟”Horizon2020”计划资助的”FlexiGrid”项目开发了包含热能市

场的综合能源交易平台。学术研究方面，Mancarella等（2019）构建了考虑热网约束的

CCHP优化调度模型；Zhang等（2021）提出了基于区块链的多能交易信任机制。这些

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研究为CCHP交易机制设计提供了重要参考，但大多侧重于单一能源市场或局部优化，

缺乏对多能流协同的系统性考虑。

国内研究近年来发展迅速，但整体仍处于探索阶段。清华大学研究团队（2020）提

出了基于”源网荷储”协同的CCHP优化运行策略；华北电力大学（2021）开发了考虑需

求响应的综合能源市场模拟平台。政策层面，《关于推进电力市场建设的实施意见》（发

改体改〔2021〕2792号）明确鼓励发展多能互补项目，但具体交易规则尚不完善。现有

研究多集中在技术层面，对市场机制设计、利益分配模式等关键问题探讨不足，难以指

导实际工程应用。

1.3研究内容与创新点

本研究聚焦多能互补系统中CCHP交易机制的核心问题，系统开展以下工作：首

先，分析CCHP系统的多能流耦合特性及其对交易机制的特殊要求；其次，构建包含

冷、热、电多能市场的综合交易框架；再次，设计基于分层优化与协同决策的交易机制；

最后，通过案例验证机制的有效性和经济性。

本研究的创新点主要体现在三个方面：一是提出了”物理信息市场”三重融合的

CCHP交易机制设计方法，突破了传统单一能源市场的局限；二是开发了考虑多能流耦

合特性的动态价格形成模型，实现了冷、热、电价格的协同优化；三是构建了基于区块

链技术的多能交易信任机制，解决了多主体间的信息不对称问题。这些创新为CCHP

系统的市场化运营提供了全新思路。

2研究概述

2.1研究目标

本研究的总体目标是构建一套科学、高效、可行的多能互补系统中CCHP交易机

制，提升系统整体运行效率，促进可再生能源消纳，降低