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多能互补系统中电热协同交易的灵活性评估1

多能互补系统中电热协同交易的灵活性评估

摘要

本报告系统研究了多能互补系统中电热协同交易的灵活性评估方法，旨在为能源

互联网背景下的综合能源系统优化运行提供理论支撑和实践指导。报告首先分析了当

前多能互补系统的发展现状和电热协同交易面临的挑战，指出了灵活性评估在系统优

化中的关键作用。基于能源系统理论、协同优化理论和灵活性量化理论，构建了包含电

热耦合特性、多时间尺度响应和不确定性因素的综合评估框架。报告提出了基于数据驱

动的灵活性量化方法，建立了考虑经济性、可靠性和环保性的多目标评估模型，并设计

了相应的技术路线和实施方案。通过案例分析验证了方法的有效性，结果表明所提评估

方法能够准确反映系统灵活性水平，为调度决策提供科学依据。最后，报告从政策、技

术和管理三个层面提出了保障措施，并对未来研究方向进行了展望。本报告的研究成果

对促进多能互补系统高效运行、提升能源利用效率具有重要理论价值和实践意义。

关键词：多能互补系统；电热协同；灵活性评估；协同优化；能源互联网

引言与背景

1.1研究背景与意义

随着全球能源转型进程加速，以可再生能源为主体的多能互补系统已成为能源发展

的重要方向。根据国际能源署(IEA)发布的《全球能源回顾2023》报告，可再生能源在

全球电力结构中的占比已达到28%，预计到2030年将超过40%。在这一背景下，电力

系统与热力系统的耦合日益紧密，电热协同交易成为提升系统运行灵活性的有效途径。

我国《“十四五”现代能源体系规划》明确提出要”推动多能互补发展，提升能源系统灵活

调节能力”。然而，由于电、热两种能源形式在物理特性、响应速度和存储能力等方面存

在显著差异，如何科学评估电热协同交易的灵活性成为亟待解决的关键问题。

多能互补系统中电热协同交易的灵活性评估具有重要的理论和实践意义。从理论

层面看，灵活性评估是理解多能系统耦合机理的基础，有助于完善能源系统协同优化理

论体系；从实践层面看，准确的灵活性评估能够指导系统规划与运行，提高可再生能源

消纳能力，降低系统运行成本。据国家电网公司统计，通过电热协同优化，典型区域综

合能源系统的可再生能源消纳率可提高1520%，年运行成本降低812%。因此，开展多

能互补系统中电热协同交易的灵活性评估研究，对推动能源革命、实现”双碳”目标具有

重要作用。

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1.2国内外研究现状

国内外学者在多能互补系统灵活性评估方面已开展了大量研究。国外研究起步较

早，主要集中在灵活性量化方法、评估指标体系和市场机制设计等方面。欧盟H2020项

目”FLEXGRID”提出了基于情景分析的灵活性评估方法，考虑了电源侧、负荷侧和储能

侧的多种灵活性资源。美国劳伦斯伯克利国家实验室开发了”灵活性指数”评估工具，用

于量化电力系统应对不确定性的能力。德国亚琛工业大学的研究团队则重点关注电热

耦合系统的灵活性潜力，提出了基于热网惯性利用的灵活性提升策略。

国内研究近年来发展迅速，在理论方法和工程应用方面均取得了显著进展。清华大

学能源互联网创新研究院提出了”源网荷储”协同的灵活性评估框架，建立了多时间尺度

下的灵活性供需平衡模型。华北电力大学的研究团队则聚焦于区域综合能源系统的灵

活性优化，开发了考虑电热气多能耦合的灵活性调度方法。在工程实践方面，国家电网

公司在雄安新区、苏州工业园区等地开展了多能互补示范工程，积累了宝贵的运行数据

和经验。

尽管现有研究取得了丰硕成果，但仍存在以下不足：一是现有评估方法大多针对单

一能源系统，缺乏对电热协同特性的深入分析；二是灵活性量化指标体系不够完善，难

以全面反映系统灵活性的多维特征；三是评估过程中对不确定性因素的考虑不足，影响

结果的可靠性。因此，亟需建立更加系统、科学的电热协同交易灵活性评估方法。

1.3研究内容与结构安排

本报告围绕多能互补系统中电热协同交易的灵活性评估展开系统研究，主要内容

包括：(1)分析多能互补系统的发展现状和电热协同交易的关键问题；(2)构建电热协同

交易灵活性评估的理论框架；(3)提出基于数据驱动的灵活性量化方法；(4)设计考虑多

目标的评估模型和算法；(5)开展案例验证和效果分析。报告结构安排如下：