近期，“电网安全”全国重点实验室专项项目“考虑不同时间尺度的综合能源系统状态估计研究”通过正式验收，研究成果攻克了综合能源系统态势感知的核心技术难题，为综合能源系统优质高效运行打通了“最后一公里”。
聚焦提效目标，让“多能合一”真正“做加法”
据中国电科院研究团队专家介绍，工业生产中的各类能源转化设备，比如热电联产、冷热电联产、电采暖、热泵、电制氢等，为各类能源的互联提供了手段。与此同时，传统的电力系统、热力系统和天然气系统单独规划、单独设计、独立运行，能源综合应用效率不高。
电力系统、热力系统和天然气系统物理特性天然具备互补性强的特点，其中电能易传输、难存储，热能难传输、易存贮，天然气易传输、易存贮，而且电、气、热/冷等各类用能负荷之间存在明显的峰谷交错现象，这使得电、气、热/冷等联合系统控制手段更多、调整空间更大、联合运行的经济性更好。
潜心科研攻关，打造“智慧大脑”核心技术优势
专家介绍，为了保证综合能源系统安全、可靠、优质、经济运行，需要构建多能流统一管理和科学调度的综合能源系统——能量管理系统（简称IES-EMS）。该系统的运行依赖于对综合能源系统全面、实时和精确的态势感知，既需要有灵敏的“大脑”，同时也要有观察系统运行状态的锐利“眼睛”。面向多能流的综合能源系统状态估计可剔除量测数据中的“坏数据”，从而为系统提供可信的“熟数据”。
据介绍，目前，国内外针对综合能源系统建模和状态估计开展了大量研究，总体来说，还面临着“可用数据不足”“计算不稳定”“结果不准确”和“计算速度慢”等一系列问题。
为此，中国电科院研究团队依托“电网安全”全国重点实验室强大的技术支撑能力和电力系统状态估计领域数十年深耕的理论基础以及丰富的实践经验，在电—热—气综合能源系统建模和状态估计可观测性、收敛性、数值稳定性、抗差性能和计算效率等方面开展了全面的基础性、前瞻性研究，攻克了综合能源系统状态估计的多项关键技术。
基于综合能源系统运行特性，研究团队构建了多能流物理系统稳态及动态状态估计模型，经过大量的基础性研究和理论分析，采用更为合理的技术路线，提出了多种高性能的状态估计方法，通过大量仿真算例测试验证了方法的有效性，与传统的算法相比，具有良好的抗差性、数值稳定性，大幅度提升了计算效率，可以给出精准的状态变量估计值，为综合能源系统多种高级应用提供精准可靠的“熟数据”。
树立前沿示范，提升综合能源系统互补高效运行能力
今年以来，我国加快推进实现“碳达峰、碳中和”目标，综合能源系统或多能流系统具备多能互补、双向互动的特点，能够发挥提升可再生能源消纳能力、能源综合应用效率高、供能可靠性高等优势，是助力国家“双碳”战略实施的重要技术手段，已经成为能源领域的发展趋势。
中国电科院研究团队已开始实施下一步攻关计划，继续深入优化算法，利用数据驱动算法进一步提升状态估计建模的水准和估计精度，后续将在工业园区开展示范应用，助力综合能源系统的“眼睛”雪亮、“大脑”聪慧。
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