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面向双碳目标的综合能源系统智慧运行大脑

1.痛点问题能源绿色低碳转型是当今世界共同面临的重大课题，能源互联网是支撑以新能源为主体的新型能源系统的重要手段，也是实现我国能源转型和碳达峰碳中和目标的重要途径。综合能源系统是能源互联网的基本物理载体。在传统能源系统中，电网、热网、天然气网、交通网等分属不同公司管理和运营，不同能源系统相对独立，存在能源竖井，能源使用效率总体不高。综合能源系统通过电、热、冷、气等多种能源的互联互通，通过科学化管理实现多能互补及源网荷储协同，打破传统不同能源系统之间相互割裂的情形，在安全供能前提下最大化不同类型的效益，从而提升综合能源效率，促进可再生能源消纳，降低用能成本、提高用能可靠性，减少或延缓投资和建设等。当前国内开展了许多综合能源系统的示范和应用，但由于综合能源系统横跨多个学科、多个系统和设备厂家、多个管理运营主体，许多项目存在“综合有余、智慧不足”的特点，其运行控制仍然以“被动式数字监控”为主，没有给予运行人员足够的分析决策帮助，没有实现“主动式智能调控”，未能够充分发挥多能互补的效益。主要原因在于缺乏一个智慧能源大脑——综合能量管理系统（IntegratedEnergyManagementSystem,IEMS）对实时运行中的电、热、冷、气进行智慧化的分析和决策。城市在能源转型发展过程中面临着能源科技创新相对割裂、缺乏实证，能源产业数字化、智慧化滞后，能源行业壁垒众多，可再生能源送出和消纳困难等诸多挑战。由于城市范围大，尤其是海量分布式资源接入，需要进行协调优化调度的对象的种类繁多、数量庞大、控制方式多样。因此如何在保证系统安全运行的基础上协同多能流，适应多参与主体的需求，需要跳出电力行业边界，挖掘热、气、氢、煤与电能之间的互补性，激活多能间的灵活性，面对灵活性资源呈现出巨量、分布和异质的新特征，迫切需要突破能源互联网技术，实现横向的多能互补和纵向的源网荷储协同。在能源互联网的顶层方案设计中，涉及到各种能流（电、煤、气、热、交通等）的综合分析、溯源计算、综合减排和协同优化问题等，各种能流间相互耦合，其中专业性、综合性较强的多能流、溯源、优化、管理等工作，都需要能够支撑城市级大规模综合能源系统分析和优化的多能流能量管理技术支持。 2.解决方案基于统一能路理论，突破大规模综合能源系统能量管理系列关键技术，开发了城市级多能流能量管理系统，支撑城市级多能系统破解“互通不足、缺乏智慧”的运行现状，将城市级多能系统运行管理从“孤立的被动式数字监控”提升到“互联的主动式智能调控”。基于该技术研制了IEMS系统，支撑新能源、分布式能源、电动汽车、氢能源汽车等发展，形成统一性、规范性、科学性的管理体系，构建绿色低碳、安全高效、开放共享的城市能源生态，赋能众多参与者共同推动城市能源系统的升级。合作需求受让方可基于本项技术，结合所应用地点实际情况，设计并研发（IEMS）软件产品，并在城市/园区能源互联网中心取得应用。在以IEMS及家族产品作为核心产品进行开发的同时，受让方还可开发部分延伸产品，包括多能系统规划评估、大数据挖掘分析、AI技术应用等，并提供咨询服务、售后服务、技术培训服务等。具体需求包括： 1、提供技术工程化、产品化所需的资金、场地、实验条件、团队等，帮助孵化资源； 2、寻找合适的园区、城市等应用场景； 3、寻求资源对接。本项技术目前正在与山西省朔州市进行对接，借由山西能源互联网建设大背景，向朔州市产业研究院进行转化。

清华大学 2022-05-31