首页、玩家时代注册*首页摘要：近年来，我国的基于互联网技术的多能应用广泛涉及到电力与能源行业 中。多能应用多能运用作为能源互联网的主要组成部分，实现了多种能源形式的 转换以及多种能源网络的互联互通，是未来的重点研究方向之一。以能源形式以 及能源输送网络的网架模块性为基础定义了能源互联网的概念，并对多能应用的 研究现状进行了阐述。详细描述了应用于能源互联网的多能应用的基本情况，并 从系统架构特性、清洁性以及互动性等方面总结了多能应用的特点。详述了现有 的主要模型以及以系统复杂度划分的两类多能应用模型，即基于能源转换效率的 模型以及基于储能、能源转换和负荷一体化的模型。最后对多能应用的研究方向 以及未来的研究重点进行了展望和分析。

　　引言 在全球性能源危机以及环境污染的背景下，大力发展可再生清洁能源已成为 推进社会转型及能源产业发展的必然趋势。能源互联网是能源和互联网思维深度 融合的结果，旨在提高能源利用率，并降低对传统能源的依赖，转变能源生产方 式及消费模式。而多能应用多能应用作为一种新型能源一体化的开放型系统，是 能源互联网的主要载体。能源集线器是多能应用的集成表现形式，不同中提到的 能源路由、多载能体、能源枢纽等均为同一概念。本文从多能应用的概念出发， 总结了多能应用多种能源内部的耦合关系及功能特点。同时，根据系统复杂程度 划分了两种多能应用模型，并对多能应用未来的研究方向进行了展望。 1 多能应用多能应用的基本情况 1.1 简介 多能应用作为新一代能源系统，是源、网、荷深度融合、紧密互动的集成化 能源系统，一般由以下几部分组成:供能网络单元(如供电、供气、供冷、供热等 网络)，能源交换单元(如冷热电联产机组、发电机组、锅炉、空调、热泵等)，能 源存储单元(如储电、储气、储热、储冷等)，终端综合能源供给单元(如微网)和终 端用户。多能应用组成结构如图 1 所示。

　　多能应用的各级子系统之间存在多重耦合关系，能源集线器作为多能应用的 功能性集成，更为形象地体现了能源间的耦合关系，使得各类能源之间可以互联、 互通以及互补。各能源之间耦合关系如表 1 所示，表中所述能源均为可储能源。

　　1.2 多能应用具有以下特点。 1.2.1 灵活性。当某类能源供给因故障中断时，系统可利用其他能源实现连续 供能。时间尺度上，不同能源形式的运行时间有快有慢，且能源供应存在惯性， 系统启停时间存在延迟，多能应用可在时间及能源获取的难易程度上进行互补， 形成良性互动。 1.2.2 可扩展性。以模块式划分的多能应用可根据各适用区域面积，形成单独 的多能应用或多个多能应用联合供应，多个多能应用之间可实现互联，对于各类 供能网络、能源交换及存储模块有较强的适应性及融合度，以满足更大规模的用

　　户需求。 1.2.3 高度集成性。多能应用内部网络化的集成中具有不同分工，可实现能量

　　的产生、传输、转换、存储、使用等多种功能，所集成的互联物理系统实现了各 产业及用户之间的深度融合。

　　1.2.4 低碳性。多能应用源侧利用清洁能源代替传统的煤炭能源，以塑造有利 于节能低碳的城市空间环境为目标，从源头上控制碳排放量。

　　1.2.5 多能源协调控制。多能源之间的协调控制可极大地提高系统的安全性， 使各级子系统在技术性与经济性最优的状态下运行，并可在发生事故时及时制定 有效措施。

　　1.2.6 有利于“电能替代”。相比其他能源形式，电能具有清洁、安全、便捷等 优势，实施电能替代对于推动能源消费革命、落实国家能源战略、促进能源清洁 化发展具有重大意义。

　　2 多能应用的数学模型 2.1 基于能源转换效率的多能应用模型。能源传输、转换及存储过程存在一 定能耗损失，此类模型用效率函数描述转换过程的损耗，并以此获得输入输出接 口的函数关系，可表述为: L=CP(1) 式中:L 和 P 分别为以矩阵形式表示的输出与输入能量，包含电能、热能、燃 气能以及其他各类形式能量;C 为输入输出关系的耦合系数矩阵，其由中转设备的 效率以及能量分配比例决定。多能源系统输入输出模型如图 2 所示。

　　这类模型的优点是模型较为简化，方便相关数据的计算，并可根据具体情况 进行相应调整。其缺点在于仅用效率函数描述转化过程缺乏实际数据的支撑，结 构类型过于简单，无法确保切实可行，同时不适用于对动态系统的模拟。

　　2.2 基于储能、能源转换、负荷一体化的多能应用模型。储能设备除去广义 上的储电，还包括储热、储气、储氢等多能源形式的储存，同时交通网的融入使 得电动汽车亦可作为储能单元参与协调系统运行。这类模型将传统的、可体现系 统单一截面特性的模型加以扩展，形成考虑系统动态特性的实用型模型，接口输 入输出关系可描述为:

　　在现有多能应用相关技术不明确的情况下，很难建立一个准确的动态模型，因此该技术 还有待进一步的完善和发展。此外，一些考虑了新的因素，提出了新的多能应用建模方式。

　　3 多能应用的研究方向 3.1 考虑系统动态和多种能源的特性，进行多能应用数学建模。考虑能源转换与传输的 动态变化规律及各类负荷的变化特性，并利用各能源自身的特性，实现能源之间的相互补充。 例如:考虑到电能易传输、难存储，而热能则易存储、难传输的特点，加入储热和电热转换单 元，可实现热电之间的互补。 3.2 开展潮流计算和其他电力系统计算。传统的潮流计算仅用于电力系统，多能源综合 系统则需考虑混合能量流的计算。根据不同运行模式，以及各能源网络之间的耦合关系，可 对以往的统一求解方式以及顺序求解法作出改进，实现多能应用的并行求解，快速准确地求 解相关潮流问题。同时，在多能源系统的背景下，可仿照电力系统的计算方法进行求解计算。 3.3 考虑时间尺度问题。各种能源自身的时间尺度不一致，如电能是瞬时的，气是需要 时间传输的，需考虑能源转换、传输、存储等时间，以此更准确地描述整个系统变化特性。 3.4 考虑综合系统的不确定性。如何评估各类不确定因素对综合系统的影响，是预测系 统安全性和可靠性至关重要的问题。未来的系统模型应考虑输入、传输、转换等部分的不确 定性，更加全面地描述系统特性。