应对微网群大规模接入的互联互动新方案及关键技术-第2页-北极星输配电网

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综合能源微网通常含有多种能源及相互转换形式，目前微网中能源相互协调和转化主要有以下2 种：

1)电能与热能相互协调与转化。热能是分布式燃气发电、太阳能热发电等的重要副产品，以热电联产系统为纽带，通过热电转换和存储，可以提高系统的整体能效和经济性，如可利用供电系统低谷时段或可再生能源无法消纳时，使用电能产生冷/热能并存储，而在电力高峰等合适时段使用[10-11]，并利用热能变化缓慢的特性，为电网提供优化运行和平衡服务等[12-14]。同时通过将电力网络和供热网络将多个微网相互互联和协调，可以进一步提升整体网络对微网群接入能力和运行柔性[15]。

2)电能和化学能相互协调与转化。目前微网电能与化学能转化主要集中在燃机轮机、燃料电池、多种储能电池及电动汽车等的能源转换和协调优化度[16-17]。随着电转气(power to gas, P2G)技术的发展，未来在可再生能源转化成电能后，可以再利用电能和水产生氢气以及利用氢气和二氧化碳合成甲烷，最终将过剩可再生能源以氢气和甲烷的气体形式进行存储，或者再注入给现有的燃气管道网络[18-19]。这使得未来电力网络和天然气网络之间的能量流动将由单向变为双向，能够进一步扩大能源供需平衡能力。

因此，从目前的研究发展趋势来看，未来大规模微网群将不仅是在电力上互联，更重要的趋势将是在能源上互联，如图 1 所示[5]，微网间不仅通过电力网络互联，而且天然气网络、供热网络等也根据实际需求相互连接，并且根据各个微网内部机组和用能特点，从微网群整体上协调能源生产与需求的平衡。

由于微网群的能源互联与单纯的微电网电力互联相比，其能源网络间的耦合不能被忽略，在规划设计、建设集成、运行控制、运营机制等各个方面都需要进行统一协调，目前学术界关注的关键技术及其难点包括：

1)能源互联微网群的建模和计算分析：能源互联微网群系统存在多种能源输入(风能，太阳能，天然气，生物质能，氢能)与多种能源输出(冷，热，电，海水淡化)，能源之间通过能量转换单元的相互转化导致不同能源网络在系统潮流上发生耦合。在这一情形下，基于电力系统最优潮流的微网群经济调度模型需要依据能源特性做出相应调整与扩展。

文献[20-21]基于 Energy Hub 的概念建立了电气混合网络的稳态潮流模型，在原始模型的基础上加入天然气网络的节点流量平衡约束与管道容量约束，构建耦合矩阵(Coupling Matrix)描述多能源之间的转换效率，并通过多个算例验证了能源互联系统的经济性与稳定性;为研究电气混合网络的动态交互，文献[22]采用偏微分方程与微分代数方程分别描述天然气管道中的气体质量与动量守恒和电力网络中的功率平衡，两暂态网络模型通过热电联产的微燃机单元联立求解，进一步分析了在不同时间尺度上2 者的互动程度; 文献[23]在此基础上提出了多能源微网的分层控制策略;文献[24]提出了热电混合网络的潮流计算方法。

总体来看，能源互联微网群是一个极为复杂的动态系统，输配利用存储等各个环节都存在秒、分钟甚至小时级的多时间尺度动态，而且不同能源间还有相互影响和制约，存在大量的切换、时滞等不连续环节，目前研究主要是在电网基础上加入一些耦合因子等方法，较为全面和完整的理论体系尚未建立，同时能源互联微网群的建模和计算分析仍需进一步加强学科交叉和融合，以更好地解决复杂能源特性的耦合建模和计算、多时间尺度动态特性计算等一系列问题。

原标题：应对微网群大规模接入的互联和互动新方案及关键技术

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