多能互补的综合能源供热系统能够利用各种能源的特点，提高能源利用效率及经济性。本文针对综合能源供热系统，建立逐时热负荷预测模型，以及通用的供热设备运行调度模型。对于逐时热负荷的预测，本文将依据建筑物室内的热平衡方程、建筑物围护结构的传热模型、供热末端的传热模型，建立建筑物热负荷、室内温度及最低供水温度的联合计算模型。将供热设备依其特点分类，并针对每类供热设备建立通用的运行调度数学模型。以供热成本最低为目标，考虑供热设备出水温度及供热末端最低供水温度的相容性，建立综合能源供热系统运行调度模型。基于运行调度模型，以年化费用最低为目标确定各供热设备的最佳匹配参数。

针对综合能源供热系统的工程设计及优化，本文首先按照能源输入输出形式，将供热系统的设备分为四类，然后针对每一类设备，分别建立优化调度模型。第一类是热源来源于可再生资源，运行期间几乎无需其类型能源的设备；第二类是以电力作为输入能源的产热设备，或者以电力作为辅助能源，从其他能源获取热能的设备；第三类是以可燃气体为供给能源，可以同时发电产热的设备；第四类是储热设备。

其次，针对不同的供热工况以及不同的围护结构类型，基于室内热平衡方程，分别建立建筑围护结构稳态传热模型、非稳态传热模型以及供热末端散热模型，协同计算建筑物的逐时热负荷，计算流程见图2。该热负荷的计算方法能够适用于间歇性供热的场合，能够长时间尺度反映天气变化、工作日/非工作日对热负荷的影响。

园区综合能源系统运行的基本策略就是每个时刻，优先使用单位热能费用低的供热设备来提供热能，不足部分再由其他设备依次补充。基于该策略，针对四类供热设备，文中分别建立了输出热功率的运行调度模型，该运行调度的数学模型计算简单，适用性强。

供热设备优化参数包括设备额定热功率、设备额定容量。针对不同参数的供热设备，按照供热设备运行调度模型，计算各供热设备的输出热功率，统计得到各设备的运行费用，结合设备的初始投资，进而得到整个综合能源供热系统的年化总费用，最小年化总费用对应的设备配置即为最佳供热设备配置。供热设备参数的优化流程见图3。

文章最后以西安市一工业园区的多能互补综合能源供热系统为例，详细介绍了综合供热系统设计及优化过程，并通过多种设计方案的研究对比，确定了最佳的设备参数。其中一个设计方案的年化总费用随设备参数的变化图如图4所示，在该方案下的最佳配置中，各供热设备的出热功率如图5所示。

熊显智，程晓绚，李嘉丰，等. 多能互补的综合能源供热系统工程设计及优化[J]. 全球能源互联网，2021，4(2)：153-162.

XIONG Xianzhi, CHENG Xiaoxuan, LI Jiafeng, et al. Engineering design and optimization of multi-energy heating system[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2021, 4(2): 153-162(in Chinese).

作者简介

西安西电电力系统公司致力于高压交直流输配电、电能质量治理、新能源并网、微电网等工程的系统研究与成套设计，为用户提供整体系统解决方案；在交直流输电等工程的系统研究，工程成套以及高压直流换流阀、柔性直流换流阀等电力电子产品技术等技术领域，具备行业领先地位。

研究团队主要负责微电网与综合能源系统仿真分析与方案设计、能量控制策略研究、控制保护系统开发，拥有分布式微电网工程技术研究中心与综合能源示范基地。研究小组目前有高级工程师2名，工程师6名。