华体会备用网在线讯:近年来，能源互联网和综合能源系统已成为新的研究热点和前沿，而多能流耦合是其区别于智能电网的关键特征之一。传统面向电网的能量管理系统（EnergyManagementSystem,EMS）已较成熟，在保障电网安全和高效运行方面发挥了核心作用，被公认为电网运行的“神经中枢和大脑”。而多能流系统显然更为复杂，为了保证多能流系统的安全高效运行，实现提高综合能效和可再生能源消纳的目标，亟需发展面向多能流的能量管理系统。
一、技术挑战
与传统智能电网的能量管理相比，多能流能量管理面临新的技术挑战，主要体现在以下三个方面：
1）多能流耦合
多能流系统最基本的特点就是由多类异质能流系统耦合（图1）形成复杂的大系统，各系统模型各异，特性差异大，有不同的建模、分析和控制方法。随着耦合的不断增强，耦合带来的系统特性变化越来越明显和复杂，传统单能流系统的方法已无法直接应用。因此需要深入研究多能流耦合下的建模、分析、优化和控制方法，发挥多能流协同的作用，避免耦合带来的不利影响。
图1多能流耦合示意图
2）多时间尺度
不同能流系统在时间尺度上具有显著不同的动态过程（图2），电力系统的惯性最小，调节速度快；天然气系统次之；热力等系统再次之。这使得不同能流间的相互作用变得复杂，这是传统单能流系统中没有的特点。需要深入研究不同能流间相互作用的时间尺度关系，进而提出时间尺度配合最佳的能量管理方法，提高供能安全性评估的科学性，同时挖掘综合能量管理的效益潜力。
图2多时间尺度示意图
3）多管理主体
未来能源系统中仍会存在多个管理主体分别管理不同层级、不同类型、不同环节的能源和设备（图3），从而存在信息隐私、操作权限和目标差异等问题。因此需要深入研究分布式的能量管理方法，在信息分布的情况下，通过交换必要的边界信息，实现多能流的自律-协同控制，满足全局安全和高效的目标。
图3多管理主体示意图
二、国内外研究现状
虽然近几年国内外在多能流领域做了不少研究，但与电网能量管理问题不同，多能流能量管理问题尚未形成研究体系，主要还是在某些方面做了部分理论研究，尚未形成EMS的整个架构，EMS的不少基本概念和方法在多能流系统中尚处于空白，研究空间很大。
1）建模和计算方面
单能流系统和单设备的建模已经比较成熟，未考虑网络具体特性约束的模型已得到大量应用，多能流网络的联合建模取得初步成果，但在具体应用问题中有待改进，如多能流的高效求解、仿真。
2）状态估计方面
电网状态估计的研究已经比较成熟，而热网、天然气网络的状态估计研究还比较初步，多能流状态估计基本处于空白状态。
3）安全分析与安全控制方面
在电力系统领域比较成熟，而在供热/冷和天然气网络方面相对薄弱，已有研究关注不同系统间的相互影响和最优能流，但适用于在线运行的系统性的多能流安全分析和安全控制的概念和方法还比较初步，有待深入研究。
4）优化调度方面
多能流优化调度的研究相对比较丰富，部分研究考虑了不同能流系统的网络约束和动态过程，但还比较初步，尚未充分考虑多时间尺度特性和多管理主体对优化调度方法的影响。
5）能量管理系统架构方面
电网的集中式EMS已经很成熟，分布式EMS正在发展中，而供热/冷系统和天然气系统的EMS还不够完善，缺乏适应多能流特点的EMS功能架构设计，尚无成熟的多能流EMS问世。
三、研究展望
针对多能流能量管理的“多能流耦合、多时间尺度和多管理主体”三方面挑战，需要将传统电网能量管理问题拓展到包含电力、天然气和冷热等多能流系统的综合能量管理问题，包括以下几个方面：
1）多能流实时建模与状态估计
建立多能流耦合的综合量测方程和多能流耦合的综合状态估计模型；应对多能流量测类型、数值、精度和时间尺度的差异，提出多能流耦合的可观测性分析、数值求解、坏数据辨识、抗差状态估计、动态状态估计等方法；由于多主体管理不同能流和不同供能区域的实际需求，需要研究分布式状态估计算法。
