摘要:用户侧碳排放指标的精确计算是引导用户低碳用能的关键。目前，综合能源系统的碳轨迹追踪方法仅停留在稳态，无法精准计算负荷变化大且动态过程长的气、热系统的碳排放指标。为此，基于叠加原理对动态气、热系统进行了潮流追踪与碳熵分析。首先，建立了基于气、热系统叠加特性的动态潮流模型，计及气网管存与热网传热时延，对系统进行动态潮流追踪，明确了系统内的源-荷潮流关系。然后，基于碳熵理论提出了气、热系统的动态碳熵分析方法，进一步明确了源-荷碳排放关系，形成了用户侧精细化碳指标。最后，以中国吉林省某地区综合能源系统为例进行动态潮流分析和碳熵分析，验证了模型的有效性，并与稳态碳轨迹追踪方法对比，验证了动态碳轨迹追踪的必要性。

摘要:利用电-气-热多元负荷节点碳势引导需求响应是实现综合能源系统(IES)低碳运行的有效手段。IES中多能流耦合关系复杂、动态特性交织，碳排放特性难以准确表达。文中针对IES中低碳运行潜力挖掘不足的问题进行了研究，提出了一种基于节点碳势-能源价格双响应的经济调度方法，用于IES源-荷协同，实现低碳运行。一方面，通过剖析气、热动态特性对碳排放流的影响机理，引入动态特性等价替换思想，得出计及动态特性的碳排放流模型，进而得到负荷节点的碳势，实现碳排放责任的分摊；另一方面，从碳视角出发，考虑多元负荷的碳排放责任，设计了基于多元负荷节点碳势-能源价格双响应的IES源-荷低碳互动机制，充分挖掘IES中多元负荷的低碳潜力。通过对IES中碳排放产生、传输、消费全过程的追踪与计量，制定兼顾经济性与低碳性的调控策略。以电网14节点-热网6节点-天然气网6节点(E14-H6-G6)和E57-H12-G12测试系统为例，验证了所提模型和方法的有效性。

摘要:综合能源系统(IES)熵态机理与分析方法为面向可再生能源集成的IES能量品质分析提供了一种新的理论基础。针对不同的能源系统规模和场景，如何系统性求解大规模能源系统熵态分布是后续系统规划、运行和能量管控等亟须解决的基础问题之一。在IES熵态理论的基础上，进一步梳理了系统熵态分布的计算体系与思路；根据熵增流求解的需要，定义了一些关键计算矩阵与计算列向量；结合IES㶲流模型和熵态网络的定义，考虑能量枢纽(能源站)熵增流转化与分配机制，建立了基于顺序求解和联立求解的IES熵态计算模型，通过算例验证了两种计算模型的正确性与有效性，并讨论了两种计算方法的异同与适用性。

摘要:随着电力行业碳减排任务的推进，电-碳耦合愈加紧密，为综合能源系统优化运行带来了新机遇、新挑战。根据新型电力系统多能互补、清洁低碳、安全可控、灵活高效、开放互动的基本特征，提出需求侧动态电-碳双响应的日前多级市场交易方法。首先，基于碳排放流理论，将源侧碳排放信息传递至各园区，实现差异运行方式下电力系统源-网-荷的精细化“电-碳”联动。然后，构建需求侧电-碳-绿证多元交易市场，鼓励更多主体参与市场，充分挖掘需求侧在经济、环境等方面的价值。最后，建立主网与各园区间的双层综合能源系统优化调度模型。上层主网发布动态电价与动态碳排放因子，下层需求侧的各园区生成有效的减排方案，使得源荷双侧形成有效互动，综合能源系统整体实现低碳经济运行。仿真结果表明，所提策略能够在较为精确表征碳排放的基础上，通过完善需求侧多元交易市场，深度挖掘园区的碳减排潜力，提高新能源的消纳率，有效平衡系统的经济性、安全性和低碳性。

摘要:建模和仿真将真实系统及其物理性质抽象化为适当的数学形式，并采用数学方法求解以模拟真实系统行为或性能。为综合能源系统在各时间尺度的物理过程建立恰当的数学模型并进行仿真验证，是分析系统运行规律、优化运行策略以及评估运行性能的基础。文中围绕电气热综合能源系统建模和仿真问题，首先介绍了电、气、热子系统和耦合设备的机理模型，总结了建模的研究进展与技术难点。进一步，从仿真框架、算法以及改进策略3个方面介绍了综合能源系统仿真技术所取得的研究进展。特别地，总结了仿真算法中数值法、半解析法、解析法的原理、应用现状及其难点。最后，围绕现存技术难点，从建模和仿真算法2个方面对未来研究进行了展望。

摘要:在“双碳”目标下，设计合理的碳交易机制使源网荷共同参与碳市场，对节能减排具有重要意义。在此背景下，提出了考虑双层奖惩型碳交易机制的源网荷分布协同低碳经济调度策略。首先，建立双层奖惩型碳交易机制下综合能源供应商-园区协同的低碳调度模型，综合能源供应商直接参与外部奖惩型阶梯碳交易市场，园区通过向综合能源供应商支付碳费用或获取碳收益间接参与碳市场，从而激发各主体积极参与节能减排。其次，建立奖惩型阶梯碳价格模型，并提出奖惩型阶梯碳价格机制下综合能源供应商-多园区的碳成本/收益分摊方法，保证了碳成本/收益分摊的有效性与合理性。再次，分别构建综合能源供应商与多园区低碳调度模型，并基于纳什协商刻画园区间的合作博弈，通过各园区间功率互济降低碳排放并提高社会效益。然后，提出了基于自适应调节机制的嵌套交替方向乘子法的双层分布式求解方法。最后，以IEEE 14节点配电网与12线路热管网组成的源网荷综合能源系统为例，验证了所提模型和方法的有效性。

摘要:考虑到现有综合能源系统多目标优化存在主观性，文中提出一种基于非合作博弈理论的单主体多目标协同优化方法。首先，建立耦合配电网络、配气网络和能源站的电-气互联综合能源系统模型。为使优化调度结果更贴近现实，在配气网模型中采用可变压缩比的压缩机模型，并考虑其非线性耗量特性。其次，基于非合作博弈理论，将能源站单一利益主体的经济性目标和环保性目标视为完全平等且理性的虚拟博弈者，其策略空间由系统内各设备约束组成。再次，为确保博弈模型存在纳什均衡解，在新增辅助变量和约束作用下将收益函数（目标函数）转为拟凸的可微函数。采用凸松弛方法处理模型中非凸非线性约束，并提出非线性迭代策略加速松弛收紧。为便于求解出纳什均衡，使用Nikaido-Isoda函数重构收益函数，将原模型转变为全局最优问题。最后，通过算例验证了所提方法的有效性。

摘要:在建筑群与社区综合能源系统(ICES)协同运行中，绝热性能不同的建筑具有差异化的热需求响应能力。为充分调动其差异化的需求响应潜力，文中构建了考虑绝热性能差异的建筑群与ICES协同优化框架。首先，基于采暖建筑的蓄热特性，采用热阻-热容网络对热量在建筑围护结构的热动态过程进行建模。其次，基于建筑的热动态模型，构建了含可调散热器的建筑用户差异化的热需求响应模型。然后，提出了基于双层优化的建筑群与ICES的协同优化框架，并在协同优化框架中进一步采用真实反映建筑用户热量消耗的精细化供热价格方案。最后，通过算例验证了所提方法的有效性。

摘要:高效准确的状态估计(SE)技术是电-气综合能源系统(IEGS)安全稳定运行的关键。现有的IEGS-SE方法常采用有限元差分模型描述气网动态特性。该模型需引入冗余的时空微元，难以兼顾SE精度和计算复杂度。为此，提出一种基于时域模型的IEGS分布式鲁棒SE方法，在保证精度的前提下提升计算效率。首先，基于时域模型推导出以真实节点压强为状态量的气网状态空间模型，实现气网模型的简化和降维。在此基础上，以卡尔曼滤波算法为框架，提出有限边界信息交互的分布式IEGS-SE策略，以解决不同子系统多管理主体之间的信息壁垒问题。最后，利用噪声自适应算法准确跟踪时变噪声参数，提升所提方法的鲁棒性。仿真算例证明，所提方法在保护各子系统隐私的条件下，有效提高了SE精度，抑制了坏数据影响，且计算效率远高于传统有限元差分法。