簡介
如何通過“多能互補、源網荷協同”實現安全供能前提下的效益最大化，這是在能源網際網路示範項目的實施中，專家們都很關心的一個焦點問題。這實現起來並不容易，從技術層面來看，這個焦點問題可歸結為複雜的多能流網路的最優控制問題。這個最優控制問題是要追求效益的最大化，效益=收入-費用，約束前提是安全供能。這裡的收入包括了售能、售服務，費用有購能、購服務等。最佳化的手段分布在冷、熱、氣、電、水、交通，源、網、荷、儲等各個環節。約束條件包括供需平衡、運行的物理範圍，以及供能安全等。這個焦點問題最終是通過一套系統來實現的，這套系統就叫做多能互補綜合能量管理系統。
意義
多能互補集成最佳化示範工程主要有兩種模式：一是面向終端用戶電、熱、冷、氣等多種用能需求，因地制宜、統籌開發、互補利用傳統能源和新能源，最佳化布局建設一體化集成供能基礎設施，通過天然氣熱電冷三聯供、分散式可再生能源和能源智慧型微網等方式，實現多能協同供應和能源綜合梯級利用；二是利用大型綜合能源基地風能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優勢，推進風光水火儲多能互補系統建設運行。
建設多能互補集成最佳化示範工程是構建“網際網路+”智慧能源系統的重要任務之一，有利於提高能源供需協調能力，推動能源清潔生產和就近消納，減少棄風、棄光、棄水限電，促進可再生能源消納，是提高能源系統綜合效率的重要抓手，對於建設清潔低碳、安全高效現代能源體系具有重要的現實意義和深遠的戰略意義。
多能互補系統的主要功能
（1）多能流SCADA
用於實現完整、高性能的準穩態實時數據採集和監控功能，是後續預警、最佳化和控制等功能的基礎，並利用系統軟體支撐平台提供的服務。多能流SCADA是I多能互補系統的“感官系統”，基於能源物聯網，採集多能流數據（採樣頻率：電為秒級，熱/冷/氣為秒級或分鐘級），完成相應的監控功能，並將數據提供給狀態估計及後續高級套用功能模組，接收系統運行調控指令，並通過遙控/遙調信號下發給系統設備執行。多能流SCADA的功能界面包括能流分布、場站接線、系統功能、綜合監視、操作信息、分析評估、智慧型報警等。
（2）多能流狀態估計
由於多能流感測網路測點分布廣、量測種類多、數據質量低、維護難度大、成本敏感度高，所以出現採集數據不全、錯誤的情況在所難免。因此多能流網路需要狀態估計技術提供實時、可靠、一致、完整的網路狀態，為IEMS的評估和決策提供基礎。多能流狀態估計通過補齊量測數據、剔除壞數據，可以實現壞數據的可估計、可檢測、可辨識，最終達到減少感測器安裝數量、降低通信網路複雜程度、降低感測網路的投資和維護費用的效果，通過提高基礎數據的可靠性來提高評估與決策的可靠性，降低能源網路運行事故風險。
（3）多能流安全評估與控制
安全的重要性不言而喻，而能源系統的安全尤其關乎生命和財產安全。一方面需要建立“N-1”安全準則的概念，這個概念就是去關注最薄弱的環節，並且做出預案。上午我們成果的發布會上舉了一個例子，是說台灣近期的一次大停電是由氣的閥門故障導致的，那么那個閥門就是氣-電耦合綜合能源系統的一個薄弱環節。所以一定要時刻關注薄弱環節，出現問題一定要有預案，否則會面臨巨大的風險。另一方面要關注園區交易關口的安全控制，園區關口的容量配置和運行的成本是個關鍵問題，一方面是容量越大變壓器的投資成本越高，另一方面容量越大電網公司收取的容量費也越高。比如：50兆瓦容量和100兆瓦容量投資和運行的總成本相差很大，如果設計成50兆瓦的容量，萬一實際容量超過了，會燒掉變壓器。該怎么將關口潮流控制在50兆瓦以內，這就是安全控制問題。在多能流系統中，不同能源系統相互耦合和影響，某一部分的故障和擾動會影響到多能流系統的其他部分，有可能造成連鎖反應，因此需要進行耦合分析。可以利用熱、氣等系統的慣性提供的靈活性，為電系統的安全控制提供新手段，可以利用這些新手段，做協同安全控制。
（4）多能流最佳化調度
這裡有幾個重要的概念：啟停計畫、日前調度、日內調度、實時控制。一個園區或者是城市的三聯供、燃氣機組、電鍋爐都是可以啟停的，有一些設備停下來可以降低成本，這就可以根據確定日前的最優啟停計畫進行啟停。然後在啟停基礎上調節多少出力，這是日前調度。而日內調度是由於風光出力變了、負荷變了，所以日內需要再調度，以此來適應新的適合的發電出力，維持最優的出力和負荷的平衡。最後到了秒級還要進行控制，如對於網路安全問題、調壓問題、調頻問題，都需要進行實時控制。調度的時間尺度較長，一般以15分鐘為單位，控制是以秒為單位，時間尺度較短。在多能流系統中，其可調控的手段比單一能源系統要多，從源網荷儲的角度出發，可實現冷、熱、氣、電等的綜合調度和控制。
（5）多能流節點能價
一個園區或者是智慧城市，一定要考慮建設一個非常好的內部的商業模式。內部的商業模式不是對外的，不是對上的，而是對園區內用戶的，這樣的一個商業模式應該是什麼樣？最科學的模式就是節點能價的模式。節點能價的模式首先需要通過計算確定各個地方的用能成本是多少，用能成本包括四個部分：一是能量發出來的成本；二是傳輸損耗的成本；三是網路阻塞的成本；四是多能耦合的成本。然後需要科學精準地計算各個結點的能價，包括冷價、熱價、氣價和電價，不同時刻、不同地點的價格，只有通過精準計算，才能使園區總的用能成本顯著下降，因為可以用價格的信號來引導用戶用能。這樣整個園區的用能成本則可以通過柔性的能價手段得到顯著下降。
節點能價根據供應商的生產邊際成本制定，當線路出現阻塞時，各節點的價格根據所在位置的不同而呈現不同的價格，實時價格可以激發用戶側的靈活性。節點能價科學體現了成本，有利於建立公平的內部市場機制。
