2020多能互補集成優(yōu)化技術導則

PAGE1多能互補集成優(yōu)化技術導則目錄TOC\o"1-4"\h\z\u目錄 I前言 III1.范圍 12.規(guī)范性引用文件 13.術語、定義與縮略語 24.基本原則 34.1.因地制宜 34.2.源荷協(xié)同 34.3.多方共贏 34.4.可再生能源優(yōu)先利用 35.多能互補系統(tǒng)模型 35.1.適用范圍 35.2.類型 35.3.選擇方式 45.4.層次關系 45.5.模型架構 45.6.模型要求 56.多能互補集成優(yōu)化技術要求 66.1.多能互補集成優(yōu)化流程 66.2.規(guī)劃設計方法 66.3.多能互補系統(tǒng)運行技術要求 66.4.多能互補控制系統(tǒng)技術要求 77.多能互補系統(tǒng)評價指標體系 87.1.指標體系構成 87.2.技術評價指標 87.3.經(jīng)濟效益評價指標 87.4.社會效益評價指標 87.5.評價方法 8附錄A（規(guī)范性附錄）多能互補集成優(yōu)化流程 10附錄B（規(guī)范性附錄）符號說明 11附錄C（規(guī)范性附錄）指標計算公式 12

多能互補集成優(yōu)化技術導則范圍本標準規(guī)定了多能互補集成優(yōu)化技術的術語和定義、基本原則、多能互補系統(tǒng)模型、技術要求及多能互補系統(tǒng)評價指標體系。本標準適用于以多能互補為特征的‘源-網(wǎng)-荷-儲’系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、建設和評估。規(guī)范性引用文件GB/T14909能量系統(tǒng)?分析技術導則GB/T15910

熱力輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測GB/T17522微型水力發(fā)電設備基本技術要求GB19577冷水機組能效限定值及能效等級GB/T20513

光伏系統(tǒng)性能監(jiān)測測量、數(shù)據(jù)交換和分析導則

GB/T21369火力發(fā)電企業(yè)能源計量器具配備和管理要求GB/T23331能源管理體系要求GB/T2589綜合能耗計算通則GB/T28751企業(yè)能量平衡表編制方法GB/Z28805 能源系統(tǒng)需求開發(fā)的智能電網(wǎng)方法GB/T30716能量系統(tǒng)績效評價通則GB/T32128海上風電場運行維護規(guī)程GB/T33757.1分布式冷熱電能源系統(tǒng)的節(jié)能率第1部分：化石能源驅動系通GB/T34129微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)測試規(guī)范GB50366地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范GB/T50065交流電氣裝置的接地設計規(guī)范DL/T476電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)通信應用層協(xié)議DL/T5137電測量及電能計量裝置設計技術規(guī)程DL/T5438輸變電工程經(jīng)濟評價導則DL/T559220kV～750kV電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規(guī)程DL/T860.7420電力企業(yè)自動化通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)第7-420部分：基本通信結構分布式能源邏輯節(jié)點DL890.452能量管理系統(tǒng)應用程序接口（EMS-API）T/CEC101.1能源互聯(lián)網(wǎng)第1部分：總則T/CEC106微電網(wǎng)規(guī)劃設計評價導則IEC529防護等級IEC60870-5遠動設備及系統(tǒng)傳輸規(guī)約IEC870-5-101遠動設備及系統(tǒng)傳輸現(xiàn)約基本遠動任務配套標準IEC870-5-102電力系統(tǒng)中傳輸電能脈沖計數(shù)量配套標準IEC870-5-103遠動設備及系統(tǒng)傳輸規(guī)約保護通信配套標準IEC870-5-104遠動網(wǎng)絡傳輸規(guī)約IECTR63043可再生能源發(fā)電功率預測術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1多能互補Multi-energyComplementary是指充分利用不同能源的物理、化學特性和時域、空域的差異,為滿足能源需求、能源結構優(yōu)化、能源系統(tǒng)穩(wěn)定性及提高能源效率等目的，進行多種能源的耦合互補，實現(xiàn)多種能源供應及需求的互補。能源供應側通常包括風、光、水、生物質(zhì)、地熱能、空氣能等可再生能源，燃氣等清潔能源，也包括燃煤、石油等一次能源以及余熱、余壓、煤氣等可回收利用的能源；在能源需求側通常包括燃氣、電、蒸汽、冷水、熱水、壓縮空氣、動力、氧氮氬等可供用戶直接使用的能源或載能介質(zhì)。3.2集成優(yōu)化IntegratedOptimization指按等不同要求，以供需匹配為原則，將“源-網(wǎng)-荷-儲”所涉及的各類能源設備、設施集中整合，構成一個有機的能源系統(tǒng)，并對系統(tǒng)配置或運行模式進行調(diào)整，使其能更好地滿足安全、經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保等方面的要求。3.3多能互補集成優(yōu)化技術TechnicalofMulti-energyComplementaryIntegratedOptimization采用兩種及兩種以上能源，為用戶同時提供多種能源供應，或在多種能源間互動、協(xié)調(diào)，使得在一定區(qū)域范圍內(nèi)的能源供應、存儲、利用達到較高的自平衡和自給率的技術。3.4多能互補系統(tǒng)SystemofMulti-energyComplementary基于多能互補集成優(yōu)化技術構建的“源-網(wǎng)-荷-儲”能源系統(tǒng)，也是能源互聯(lián)網(wǎng)和微能源網(wǎng)的一種典型技術形態(tài)。3.5分布式能源DistributedEnergyResources一種建在用戶端的能源供應方式，可獨立運行，也可并網(wǎng)運行，是以資源、環(huán)境效益最大化確定方式和容量的系統(tǒng)，將用戶多種能源需求，以及資源配置狀況進行系統(tǒng)整合優(yōu)化，采用需求應對式設計和模塊化配置的新型能源系統(tǒng)，是相對于集中供能的分散式供能方式。3.6終端一體化集成供能系統(tǒng)SystemforEnergy-SupplyingwithEnergyUserTerminal終端一體化集成供能系統(tǒng)針對具有源荷一體特征的終端（單個或多個主體），根據(jù)其多種能源需求，充分利用自然資源、清潔能源、可再生能源以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱余壓回收進行能源供應，以能源供應保障、用能成本優(yōu)化、能源利用效率優(yōu)化為目標，構建“源-網(wǎng)-荷-儲”終端一體化集成供能系統(tǒng)。它是多能互補系統(tǒng)的具體表現(xiàn)形式之一。3.7風光水火儲多能互補系統(tǒng)SystemofMulti-energyComplementarywithWind-power,PhotovoltaicGeneration,Hydropower,ThermalPowerand

StoredEnergy針對能源供應和負荷需求存在較大物理距離（不同地區(qū)），需要通過能源網(wǎng)絡進行較長距離的跨區(qū)輸送、調(diào)度，以及采用較大容量儲能實現(xiàn)多能互補系統(tǒng)集成構建和優(yōu)化。它是多能互補系統(tǒng)的具體表現(xiàn)形式之一?；驹瓌t因地制宜根據(jù)當?shù)刭Y源條件、能源環(huán)保政策及用戶需求，合理選擇技術路線、系統(tǒng)配置和運行方式，根據(jù)高效、清潔、低碳、經(jīng)濟、安全等目標進行多能互補系統(tǒng)集成優(yōu)化。源荷協(xié)同根據(jù)用戶或區(qū)域的各種用能需求進行“源-網(wǎng)-荷-儲”各環(huán)節(jié)設備的優(yōu)化配置，使得能源供應及配套設施與用能需求有機匹配，并在運營階段能有效根據(jù)用戶負荷需求調(diào)整運行方式，根據(jù)優(yōu)化目標進行“源-網(wǎng)-荷-儲”協(xié)調(diào)控制。多方共贏倡導多能互補系統(tǒng)各參與方的平等與協(xié)助，充分發(fā)掘和共同分享多能互補集成優(yōu)化產(chǎn)生的經(jīng)濟、社會等方面的效益?？稍偕茉磧?yōu)先利用根據(jù)當?shù)刭Y源稟賦，合理配置供能系統(tǒng)，優(yōu)先利用可再生能源供能。多能互補系統(tǒng)模型適用范圍多能互補系統(tǒng)適用于具備多種能源供應、負荷相對集中的用能終端或區(qū)域。類型多能互補系統(tǒng)可按空間維度劃分為面向終端的一體化集成供能系統(tǒng)和面向較大空間范圍內(nèi)的風光水火儲系統(tǒng)。選擇方式應根據(jù)不同對象的資源稟賦、能源需求和環(huán)境要求等，特別是針對增量設施和存量資源，合理選擇多能互補的類型，滿足安全、可靠、靈活、經(jīng)濟的供能需求。層次關系多能互補集成優(yōu)化技術與能量路由器、能量管理平臺的層次關系如圖1所示，其中，能量路由器是能源網(wǎng)絡系統(tǒng)中的廣義多端口網(wǎng)絡節(jié)點，是構建能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎設施，是支撐實現(xiàn)多能源融合和優(yōu)化控制的執(zhí)行設備；能量管理平臺是構建能量管理體系的基礎平臺，是多種能源信息的共享資源池，提供完備平臺管理功能；多能互補集成優(yōu)化技術，按照因地制宜、源荷協(xié)同、多方共贏的原則將“源-網(wǎng)-荷-儲”在系統(tǒng)配置和運營管理等環(huán)節(jié)進行全生命周期的優(yōu)化的方法和技術。按照多能互補集成優(yōu)化技術構建的綜合能源系統(tǒng)即為多能互補系統(tǒng)，多能互補系統(tǒng)的集成優(yōu)化方法，特別是運營管理階段的優(yōu)化邏輯，是能量管理平臺的核心功能；其優(yōu)化功能的實現(xiàn)，是能量路由器的核心價值。多能互補系統(tǒng)的層次關系如圖1所示。圖1多能互補系統(tǒng)層次關系圖模型架構多能互補系統(tǒng)包括物理模型、信息模型、應用模型三個主要層次。如圖2所示。圖2多能互補系統(tǒng)模型圖多能互補集成優(yōu)化，主要解決N種“源-網(wǎng)-荷-儲”在N種要求和N種要求水平條件下的N種配置方案和N種運行方案中，確定“N”的方法和標準；在確定過程中，所涉及的設備設施、設計方法和優(yōu)化模式等構成了多能互補集成優(yōu)化的技術體系。物理模型按照多能互補系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性等不同水平的要求對于“源-網(wǎng)-荷-儲”不同環(huán)節(jié)對進行選擇、匹配，從而實現(xiàn)對多能互補系統(tǒng)的集成優(yōu)化。物理模型應是能量管理平臺的基礎，信息模型和應用模型共同構成能量管理平臺的主要功能要求。模型要求物理模型物理模型應涵蓋以能源供應設備/系統(tǒng)、能源網(wǎng)絡、能源使用設備/系統(tǒng)為主組成的設施系統(tǒng)，以及在設施系統(tǒng)中傳輸?shù)哪茉?。物理模型應針對所在區(qū)域的資源稟賦、用能現(xiàn)狀，結合區(qū)域規(guī)劃政策因素，將可再生能源、清潔能源、傳統(tǒng)能源以及余能余熱結合構成多元能源供應系統(tǒng)，建立包括電網(wǎng)、熱網(wǎng)、燃氣網(wǎng)等能源網(wǎng)絡，配置儲能設備/系統(tǒng)，構成包括多元能源形式的“源-網(wǎng)-荷-儲”物理模型。信息模型信息模型是指實現(xiàn)在對物理模型有效感知、控制基礎上的程序和數(shù)據(jù)。信息模型應包括信息監(jiān)測、傳輸、數(shù)據(jù)分析、運行策略及運行控制等環(huán)節(jié)，以及涉及物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術。應用模型應用模型應針對典型的能源結構、用戶類型和政策條件，對物理系統(tǒng)和信息系統(tǒng)進行標準化配置，制定標準化運行模式。多能互補集成優(yōu)化技術要求多能互補集成優(yōu)化流程根據(jù)因地制宜、需供協(xié)同、多方共贏的原則，應對多能互補系統(tǒng)從規(guī)劃設計、工程實施、生產(chǎn)運營等全生命周期的各環(huán)節(jié)整體考慮，并對規(guī)劃設計階段、運行控制階段進行重點優(yōu)化。多能互補集成優(yōu)化流程見附錄A規(guī)劃設計方法基本思路按照能級對口、梯級利用、環(huán)境友好、微網(wǎng)優(yōu)先，適當增加可再生能源比重，兼顧經(jīng)濟最優(yōu)、利益最大的方法進行規(guī)劃設計。預測方法預測方法包括經(jīng)典預測方法和現(xiàn)代預測方法，其中：經(jīng)典預測方法應涵蓋傳統(tǒng)指標法、趨勢外推法、時間序列法、回歸分析法；現(xiàn)代預測方法應涵蓋灰色數(shù)學理論、專家系統(tǒng)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡理論。負荷預測應充分考慮多能互補系統(tǒng)運行特性、增容決策、自然條件與社會影響的條件下，在滿足一定精度要求下，確定未來某特定時刻的負荷數(shù)值，主要包括電力負荷、冷熱負荷、燃氣負荷的預測。功率預測應充分考慮風力和太陽能等再生能源的隨機性和波動性，在時間尺度上進行中長期功率預測、短期功率預測和超短期功率預測；在空間尺度上對單個可再生能源電站、電站集群和更大地理區(qū)域內(nèi)的電站進行綜合功率預測。預測方法可參照IECTR63043。系統(tǒng)優(yōu)化在進行系統(tǒng)優(yōu)化時，應對系統(tǒng)的配置、設備、工藝等方面進行優(yōu)化。配置優(yōu)化應從“源、網(wǎng)、荷、儲”多角度進行單一及復合優(yōu)化；設備優(yōu)化應從技術可行性、經(jīng)濟合理性進行優(yōu)化；工藝優(yōu)化應從能源生產(chǎn)、儲運、使用、回收等幾個環(huán)節(jié)進行，從結構、時空、相變、駐點、過程等維度進行優(yōu)化。多能互補系統(tǒng)運行技術要求高效低碳多能互補系統(tǒng)應通過控制、調(diào)度和管理等措施，實現(xiàn)能源的高效利用、負荷響應和新能源消納等目的，并具有高效、經(jīng)濟、低碳等運行模式。清潔環(huán)保電源以當?shù)乜稍偕茉窗l(fā)電為主，或以天然氣多聯(lián)供等能源綜合利用為目標的發(fā)電型式，鼓勵采用燃料電池等新型清潔技術。安全自治多能互補根據(jù)需要配備合適容量的儲能系統(tǒng)，可具備多能供需自我平衡運行和黑啟動能力。多能互補控制系統(tǒng)技術要求多能互補控制系統(tǒng)架構多能互補控制系統(tǒng)的構架應該劃分為設備通信層、管理層以及優(yōu)化層等三個邏輯層次。設備通信層：該層應完成對“源-網(wǎng)-荷-儲”的量測量采集以及通信建模功能；管理層：該層應完成系統(tǒng)中各類量測的監(jiān)視；優(yōu)化層：優(yōu)化層應負責執(zhí)行能量管理體系中的優(yōu)化決策的功能，從頂層實現(xiàn)“冷-熱-氣-電”的最優(yōu)運行方式。多能互補系統(tǒng)應設計相應的控制策略，采取多智能體系的分布式協(xié)同控制技術，實現(xiàn)多種能源的橫向與縱向耦合；應遵循不同的供能與用能形式，覆蓋多種時間與空間尺度的控制場景。多能互補系統(tǒng)調(diào)度多能互補系統(tǒng)調(diào)度應基于約束條件進行單/多目標優(yōu)化，實現(xiàn)源-網(wǎng)-荷-儲各節(jié)點間的協(xié)調(diào)控制，根據(jù)時間尺度分為：日前調(diào)度、日內(nèi)調(diào)度、實時控制，優(yōu)先執(zhí)行順序依次遞增。1）日前調(diào)度基于供能預測和負荷預測數(shù)據(jù)，考慮設備啟停狀態(tài)及檢修計劃，根據(jù)設置目標（經(jīng)濟性、環(huán)保性、安全性及其他）和約束條件進行單/多目標優(yōu)化計算，優(yōu)化策略需經(jīng)過供能可靠性檢測，生成調(diào)度計劃。2）日內(nèi)調(diào)度基于供能（風力、光伏等）和負荷的日內(nèi)趨勢變化，以臨近調(diào)度時間節(jié)點為起始節(jié)點，修正約束條件，進行單/多目標優(yōu)化調(diào)度計劃，維持最優(yōu)的能源利用效率和負荷供需平衡。3）實時控制供能網(wǎng)架改變或故障發(fā)生后，進行調(diào)頻、調(diào)壓等實時控制，以秒為單位，發(fā)送實時控制命令至各子系統(tǒng)控制單元。在新的應用場景下，還可以考慮對儲能、電動汽車等聚合形成的可控單元進行虛擬電廠的調(diào)度模式等。多能互補系統(tǒng)交易多能互補系統(tǒng)應具備多能源交易模塊，實現(xiàn)購售能（電、冷、熱等）、碳排放、碳交易、能源期權等基本交易功能。應制定出電、冷、熱等多種能源的定價策略和交易方式，包括分時價格、多能源組合定價及保底消費定價等。多能互補系統(tǒng)評價指標體系指標體系構成本評價指標體系由技術評價指標、經(jīng)濟效益評價指標和社會效益評價指標等三個方面組成，從不同階段評價，指導采用合適的技術實現(xiàn)多能互補系統(tǒng)集成優(yōu)化，以達到因地制宜、需供協(xié)同、合作共贏的目的。技術評價指標技術指標應包括清潔能源利用率、能源利用率和設備利用率等指標，計算方法見附錄B。經(jīng)濟效益評價指標經(jīng)濟效益評價指標應包括投資回收期、財務內(nèi)部收益率、財務凈現(xiàn)值等，計算方法見附錄B。社會效益評價指標社會效益評價指標應包括年二氧化碳排放減少量、年二氧化硫排放減少量和年化石能源節(jié)約量等，計算方法見附錄B。評價方法評價流程計算或設定各項指標值；選擇評價模式，并設定各項指標加權值；根據(jù)計算模型，計算多能互補系統(tǒng)關鍵指標綜合值；各指標的目標值和實際值(或預期值)產(chǎn)生偏差時，依據(jù)前面三步重新調(diào)整。評價指標類型（1）否決指標即項目規(guī)劃實施中必須達到的指標，通常為相關項目實施中所需要遵守的國家標準和規(guī)范。如該指標未通過，需做出重新規(guī)劃和修改重新驗收。（2）關鍵指標即項目規(guī)劃實施的多種關鍵性因素，通常在項目規(guī)劃時按照主要目標模式確認各關鍵因素以及作為綜合關鍵指標的權重比例，然后通過計算模型得出關鍵指標綜合值。（3）參考指標即項目規(guī)劃實施的其他因素，通常為在項目規(guī)劃時確立的輔助性指標。表1為本導則建議的指標類型，僅為參考，實際項目中需要根據(jù)該項目需求做出適當調(diào)整。表1多能互補集成優(yōu)化指標類型指標否決項關鍵指標參考指標技術指標清潔能源利用率是能源利用率是設備利用率是經(jīng)濟效益指標投資回收期是財務內(nèi)部收益率是財務凈現(xiàn)值是社會效益指標年二氧化碳排放減少量是年二氧化硫排放減少量是年化石能源節(jié)約量是指標權重應按照多能互補項目主要目標，如經(jīng)濟最優(yōu)、環(huán)保最優(yōu)等模式，在項目規(guī)劃或運行階段確定不同指標的權重。所有關鍵指標權重的系數(shù)總和應為1。計算公式見附錄A。典型優(yōu)化目標（1）經(jīng)濟最優(yōu)化模式以經(jīng)濟性指標為首要優(yōu)化目標，盡可能地降低能源成本的優(yōu)化運行模式。（2）環(huán)保最優(yōu)化模式以節(jié)能減排指標為首要優(yōu)化目標，盡可能地降低項目影響環(huán)境的優(yōu)化運行模式。（3）能效最優(yōu)化模式以能源轉化率為首要優(yōu)化目標，盡可能地提高項目綜合能效的優(yōu)化運行模式。（4）安全最優(yōu)化模式以安全性、可靠性指標為首要優(yōu)化目標，盡可能地提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的優(yōu)化運行模式。

附錄A（規(guī)范性附錄）多能互補集成優(yōu)化流程

附錄B（規(guī)范性附錄）符號說明——能源利用效率,清潔能源利用效率，單臺設備利用效率，多臺設備利用效率；（%）；多能互補系統(tǒng)關鍵指標綜合值；——第i個子設備（或系統(tǒng)）能源系統(tǒng)輸出可用能量,清潔能源輸出可用能量,s-（-kJ）；設備功率，kW；——第j個能源輸入能量,清潔能源理論輸出能量（kJ）；T1——每年度設備實際使用時間，h；T0——年度計劃用時間，h；Ti——第i個子設備（或系統(tǒng)）滿負荷工作時間，h；qi——第i個關鍵指標的權重值（0<q<1）；n——計算周期；NCt——計算周期內(nèi)底t年的新增凈現(xiàn)金流量（數(shù)據(jù)分別依據(jù)全部投資和資本金財務現(xiàn)金流量表；F——多能互補系統(tǒng)年化石能源節(jié)約量，單位：噸；——每噸標準煤發(fā)電所產(chǎn)生的二氧化硫排放量；NCt——計算周期內(nèi)底t年的新增凈現(xiàn)金流量（數(shù)據(jù)分別依據(jù)全部投資和資本金財務現(xiàn)金流量表；ic——基準收益率；——多能互補系統(tǒng)內(nèi)多月可再生能源的年發(fā)電量之和單位kWh——1kWh電的標準煤耗量單位g/kwh——第i個關鍵指標（%）；qi——第i個關鍵指標的權重值（0<q<1）；

附錄C（規(guī)范性附錄）指標計算公式1.技術指標1.1能源利用效率計量單位：%指標釋義：輸出能量與輸入能量之比。計算方法：能源利用效率為能源系統(tǒng)輸出可用能量（kJ）與能源輸入能量（kJ）比值的百分數(shù)。1.2清潔能源利用效率計量單位：%指標釋義：實際清潔能源輸出能量與理論輸出能量之比。計算方法：清潔能源利用效率為清潔能源輸出可用能量（kJ）與理論輸出能量（kJ）比值的百分數(shù)。1.3設備利用率計量單位：%指標釋義：每年度設備實際使用時間與計劃用時之比。計算方法：設備利用率效率為每年度設備實際使用時間（小時）與計劃用時（時間）比值的百分數(shù)。多臺設備利用率應考慮設備功率所在系統(tǒng)總輸出功率的權重。1）單臺設備利用率指標2）多臺設備利用率指標1.4本址發(fā)電滿足負荷占比OEF表征統(tǒng)計期內(nèi)多能互補系統(tǒng)（本址）用來滿足需求端負荷的供應端發(fā)電量占到需求端負荷大小的比例。1.5本址能源自消費占比OEM表征統(tǒng)計期內(nèi)多能互補系統(tǒng)（本址）用來滿足需求端負荷的供應端發(fā)電量占到供應端發(fā)電量的比例。式中：G(i)為本址發(fā)電量，kW；L(i)為負荷量，kW；t為時間步長；t1為研究起始時間；t2為研究終止時間。