在全球范围内均出现化石能源短缺的现状,能源供给不足很难满足社会发展需求,会对人们生活造成不小的影响。在此背景下,综合能源系统成为各界关注的内容,主要应用在建设、规划、管理、运行等方面。在能源输配、产生、消费、存储、转化等环节,通过优化和协调,可以建立能源产供销一体的系统。在综合能源系统共建中,应该发挥系统在节能环保方面的作用,选择以电定热、以热定电、联供系统等方式。传统地热能、太阳能、化石能源等存在互补性,可以弥补各自应用带来的问题。综合能源系统运行时,对可再生能源进行处理,提高企业资源应用水平。在冷热电联供系统的使用中,以多能互补为前提建立综合系统,基于该系统运行需要,给出管控措施,借助综合系统缓解我国能源短缺带来的压力。
一、综合系统的运行策略
综合能源系统运行包含优化运行与启发式运行,前者考虑一个调度周期中,关于周期内总成本调控方面的需求,以控制运行成本为关注点,对优化系统进行调控,由此获得系统运行策略;后者根据活动信息拟定设备计提,按优先级规则,确保系统在运行中可以根据需要良性开展活动,不会对活动形成不利影响。
(一)传统运行策略
以往电、热、冷等网络独立运行,彼此间并不存在关系。综合能源系统,在传统策略管控下运行,蓄电池、太阳能电池板、电网等,可以为系统运行提供电负荷。以光伏电池板作为电负荷供应的能源物质,可以满足用户群体用电需求,还可以将富余的电能储放在蓄电池中。如果光伏电池板无法通过发电动作,满足用户群体电负荷需要,此时蓄电池会以放电的方式增加供电量。如果蓄电池采取放电方式仍无法弥补剩余短缺的电力,会从电网中购电由此提高电能供给量。热负荷、空调冷主要由空气源热泵和土壤源热泵提供,在土壤源热泵开展活动时,启动空气源热泵,由储热水箱、太阳能集热器、燃气锅炉共同提供热水。太阳能集热器在使用中,需要分析用户在热水负荷方面的需求,将富余的热水储存在储热水箱,如果太阳能集热器无法满足用户热水负荷需求,可以开启燃气锅炉增加热能供给量。
(二)多能互补运行策略
传统能源应用方式,无法找到冷、热、电联合的形式,在各类能源独立运行中会出现不少的损耗。当下基于能源互补层面进行分析,给出综合能源系统在运行时,满足用户群体能源获取需求的运行策略。在能源合理应用下,系统可以获得经济效益,且在运行中一直维持稳定的运行状态。从目前研究得到的信息,传统太阳能、化石能源、地热能、空气能等可再生能源,彼此存在关系具有互补性,太阳能低温集热、太阳能发电、空气源热泵、土壤源热泵、燃气锅炉,经过一段时间的发展,相关技术已形成相对完善的结构体系,可以满足用户对区域供暖、供热、热水、电能等方面需求。然而,太阳能波动性、间歇性的特点较为明显,且能源质量密度低,使用太阳能进行集热或发电,可能受到季节天气或昼夜等不利因素影响,很难实现稳定供能。地热能是一种相对稳定的能源,在连续供能方面不存在技术问题,但是地热能能量密度低,在开发时会受到空间限制,导致能源开发的经济效益低。空气能在能源利用时,会受到外部环境因素的影响,如果外部环境不佳,无法满足能源获取需求。天然气能量密度一直处于较高的水平,在连续供能方面不存在问题,可以满足用户冲击负荷的需要,但是并不能带来较高的经济效益。天然气、空气能、太阳能与地热能,在品位、空间、时间方面并不相同,彼此间具有互补的价值,可以通过各类资源的协调,在能源互补性的基础上弥补单一资源应用缺陷,实现稳定功能,并能降低供能所需的成本。
二、综合能源系统优化运行方法的发展展望
(一)建模理论
综合能源系统在国家提出可持续发展战略的背景下,有较大的研究和应用意义。通过系统可以在能源节约方面,解决我国能源短缺带来的大部分问题。如何对各能源传输、生产、存储、转化、消费等进行协调与统筹,是当下应深入研究的内容。应该基于综合能源系统运行理念,对建模理论进行深度优化,建立涵盖能源供应网站与终端能源枢纽于一体的综合能源系统模块。通过对技术的合理应用,由此打造较为合理的系统模型,对原复杂非线性的模型进行研究,构建具有动态特性且实现气网稳态的综合能源系统模型。
(二)优化方法
在综合能源系统运行时,需要寻找优化运行的方式,在此期间应该基于综合能源系统运行中可能遭遇的问题,进行深度探究。研究多类系统在调控时的方法,评估动态多能流实现的方式并进行模拟,梳理能源综合可能遇到的问题,给出应对策略。整理多类系统要素,基于分布式算法进行计算,确定能源网络在功能方面的情况,给出生产协调机制,对能源网络进行控制,提高能源利用总体水平。在多区互联能源系统建设中,基于能源使用需要,对分区扁平化的能源系统,采取自治协调的方式进行控制,使各区域系统呈现良好的发展态势。在综合能源系统运行中,应该基于系统运行需求,建立分析模型。研究系统运行时可能出现的经济性问题,找到解决相关问题的方法,使综合能源系统的应用具有经济价值,由此可以调动用户主观能动性,也有利于能源梯级的利用。我国能源在综合能源系统运行下,实现多类能源互补,达到节约能源的目的。
(三)风险调度
在综合能源系统建设时,还需要做好风险分析与调控,使系统处于稳定的运行状态。风险调度的目的在于对高危产品进行风险分析与调控,让电力系统可以长期处于安全状态。在国际层面对综合能源系统进行分析和评估,以模型构建的方式推进。然而,由于该方面调度理论尚不全面,在模型构建时可能存在模型与实际情况差距大的情况。当下需要研究热网能量流、天然气、电力等能源使用时的损失情况,对综合能源系统运行中可能遭遇的能源损失风险进行分析,给出较为健全的评估指标,计算出较为可靠的结果,提前进行干预。
结语:
综合能源系统的出现,使各类能源基于民众使用需求进行协调。在多种能源互补下提升能源利用水平,减缓能源消耗速度。在国家提出可持续发展战略后,面对我国能源短缺现状,建立综合能源系统,让能源在合理规划下,实现高水平利用,减少可再生能源消耗量。各类能源耦合度较高,也为各类能源协调设置不小的阻碍。在综合能源系统运行中,对各类能源进行调度,可能在能源调度时遇到一定障碍。当下应该继续推进综合能源系统建设工作,整理相关数据,结合国内外最新研究成果,重新评估综合能源系统构建方案,找到气、热、电网络潮流的建模方法,确定建模的主体方向,考量多方面因素,提出可靠的优化方法。