华南理工大学朱继忠等：电-热综合能源系统优化调度综述

电-热综合能源系统优化调度综述

朱浩昊，朱继忠*，李盛林，董瀚江，何晨可，蓝静

（华南理工大学电力学院）

摘要

随着热电联产机组、热泵、电锅炉、空调等能量转换设备的普及，电力系统和热力系统之间的能量转换和信息交互日益密切，逐步形成了电-热综合能源系统。热电联合调度可以促进可再生能源消纳，提高电力系统灵活性。首先，介绍电-热综合能源系统组成，包括电网、热网和耦合设备等。在此基础上，从能量枢纽、网络拓扑和统一能路等角度回顾电-热综合能源系统建模的发展历程。然后，基于解析法和人工智能法等评述现有电-热综合能源系统优化调度研究的异同，包括考虑不确定性的电-热综合能源系统随机优化运行和热电联合鲁棒优化调度。最后，总结热电联合调度关键科学问题并对未来研究方向予以展望。

文章亮点

1）研究电-热综合能源系统组成和建模；

2）分析电-热综合能源系统优化调度模型和方法；

3）总结和展望热电联合调度关键科学问题。

主要内容

电-热综合能源系统耦合了电能和热能，是最常见的综合能源系统之一。电-热综合能源系统主要由电力网络、供热管网和热电联产机组、热泵、电锅炉等耦合设备组成，具有复杂的时空特性。图1是电-热综合能源系统结构图。常规火电机组和风电机组为用户提供电能；CHP机组可以同时产生电能和热能；热力管网分为一次管网和二次管网；热源利用一次管网将水和蒸气传送至换热站，换热站通过二次管网将低温水传递至热用户。

⬆ 图1 电-热综合能源系统结构图

虽然电力系统稳态潮流计算相对成熟，但是现代电网具有多区域电网广义互联和大量可再生能源并网2个显著特点。如图2所示，多区域互联电力系统通过联络线交换功率，不同区域能源协调优化，实现电网安全经济运行的目标。

⬆ 图2 多区域互联电力系统

分布式优化算法可以保证多主体信息隐私，不同主体间只是交互少量边界信息，实现电-热综合能源系统的分布式优化调度。分布式求解的框架如图3所示，一般将热电联合调度分为电网调度和热网调度。电网向热网传递耦合变量，热网调度问题更新最优解，将相应的信息传给电网。电网调度和热网调度反复迭代求解，直至原来热电联合调度问题收敛，达到最优解。

⬆ 图3 分布式优化框架

本文引文信息

朱浩昊，朱继忠，李盛林，董瀚江，何晨可，蓝静. 电-热综合能源系统优化调度综述[J]. 全球能源互联网，2022，5(4)：383-397.

ZHU Haohao, ZHU Jizhong, LI Shenglin, DONG Hanjiang, HE Chenke, LAN Jing. Review of Optimal Scheduling of Integrated Electricity and Heat Systems [J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2022, 5(4): 383-397 (in Chinese).

研究团队

团队负责人朱继忠教授是IEEE/IET/CSEE Fellow，英国皇家学会客座研究员，担任IEEE PES智慧楼宇、负载及客户系统技术委员会（中国）主席，MPCE等国际期刊编委，IEEE P2781和P2783两个标准工作组主席，IEEE SMC标准委员会委员和IEEE SMC智能电力与能源系统专委会委员，全国电力需求侧管理标委会委员。曾任首届全国创新争先奖评审委员会委员、IEEE电力负荷专委会主席、IEEE SBLC亚太地区工作组主席等。

团队正茁壮成长，目前有教授1名，副教授2名，博士后、博士与硕士研究生共30余名。近年来，参与和承担了国家自然科学基金等国家级课题6项、省部级科学基金4项、国家电网公司与南方电网公司科技项目8项。近三年来发表SCI论文30余篇，EI收录论文60余篇，主持和参与制定国际国内相关标准5项，获省部级科技奖3项。

朱继忠教授团队也长期诚聘优秀人才加入共同从事相关研究。更多团队介绍请查看网页链接：

http://www2.scut.edu.cn/ep/2021/0617/c18739a433374/page.htm

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