DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.181058 文章编号：0258-8013 (2019) 23-6791-13 中图分类号：TM 73 园区型综合能源系统多时间尺度模型 预测优化调度 王成山 1，吕超贤 1，李鹏 1，李树泉 2，赵鲲鹏 2 (1．智能电网教育部重点实验室(天津大学)，天津市 南开区 300072； 2．国家电网公司客户服务中心，天津市 进行详细建模基础上，建立包含滚动优化环节和动态调整环 节的两阶段多时间尺度模型预测控制调度策略：滚动优化阶 段以系统运行费用和机组启停罚金最小为目标，结合分时电 价并考虑多系统互补运行，通过多步滚动求解制定系统大时 间尺度调度计划；动态调整阶段以滚动优化阶段调控计划为 基准，对设备的运行状态进行调整，应对可再生能源及负荷 小时间尺度的不确定性变化。分析结果表明，该文调度方法 可协调供能、蓄热装置的运行，发挥多种设备互补运行的优 可协调供能、蓄热装置的运行，发挥多种设备互补运行的优 越性，有效降低运行成本，减少主机启停次数；动态调整阶 段的引入可快速响应可再生能源和系统负荷小时间尺度变 化，经济可靠地满足系统用能需求。 关键词：园区型综合能源系统；蓄热装置；启停罚金；模型 预测控制；多时间尺度；优化调度 0 引言 随着化石燃料的枯竭和全球环境污染问题的 日益突出，开发和利用可再生能源，提高终端能源 消费的效率、清洁化水平至关重要[1-3]。园区型综合

实现负荷预测及发电 预测 能力 ， 放大售电公司 5 关键技术 关键技术 2 ：能源利用技 术 收益。 5 关键技术 采集源荷储 运行实时信 息 ， 实现长 时间尺度协 同优化控制 。 开展源网荷 储协同互济 控制策略与 优化运行。 结合园区用 电负荷 、 分 布式发电出 力 ， 合理利 用储能实现 + + 面对高密度分布式能源接入 ，为光伏、风电等新能源安全稳定接入提供保障 ，实现全岛多个发电、新能 源接入、储能、负荷节点进行全面监控、保障全站系统的动态稳定控制；具备解决全岛较长时间尺度下系统 电压、频率的稳定等能量平衡控制问题 ，满足电力用户多样性需求。 6 主要应用场景解决方案 储能系统 重要负荷 一般负荷 制淡水、制冰 微网控制 管理系统 岛上风电 光伏发电 祥云化工整体解决方案 基于电网信息实时分析 , 制定合理运行方式 , 实现系统平滑过 渡 ; 基于运行方式制定源、 网、 荷、 储协同优化策略 , 实现区 域功率 自平衡 , 实现电网长时间尺度优化运行。 系统支持新能源接入管理 , 并根据园区实时状态响应上次指令 调 度 , 实现分布式电源的友好并网、 主动支撑。 整个园区运行过程中对新能源发电、

结合 XX 本身算法特点建立新的 基于分布式计算框架的气象数据计算平台。 1.2.5.2 地面常规气象数据统计模块 基于分布式架构的地面常规气象数据统计模块实现多时间尺度和任意时段地面观测数据 的统计计算，并分析多时间尺度的极值，实现统计结果展示，通过监听原始数据变更消息， 自动更新计算统计结果和极值。 表 2-13 气象要素观测数据类别表 气象要素 观测数据类别 风 2 分钟风向、2 不同观测数据统计功能的实现需要区分各要素的不同尺度统计。降水时间尺度包括实时 时间尺度：5 分钟、10 分钟、30 分钟、1 小时、3 小时、6 小时、12 小时、24 小时，以及 长时间尺度：日、候、旬、月、季、年，并支持其他自定义的统计任务；除降水外的其他分 钟观测数据，统计时间尺度包括：小时整点、日、候、旬、月、季、年；气象灾害的统计基 于小时天气现象数据，统计时间尺度包括：日、候、旬、月、季、年，统计结果实时存入数 此功能可人机交互提交任务，也可人工提交自动定时任务，统计结果以图形、表格、GIS 综合展示等形式，满足多种业务需求工作。 （2） 极值分析模块 基于不同观测要素的分钟数据、小时数据，按不同时间窗口滑动计算不同时间尺度的统 计序列，由此分析各类要素极值。 （3） 统计结果展示模块 统计分析展示模块的主要功能是：针对多维度数据统计分析结果，提供多种类型的二三 维数据展示。 第 41 页 共 114 页

“1+5+X”规则体系与配套管理办法 率先建立“中长期 + 现货”市场体系。2018 年广东创新建立全国首 个现货环境下多周期、标准化、高频次的电力中长期市场，覆盖“年 + 月（多月）+ 多日（周）”多时间尺度，提供双边协商、集中竞争、挂 牌等丰富多样的交易形式，构建了场内场外互补、标准化与自定义曲线 兼容的中长期交易体系，发挥压舱石作用。现货市场通过全电量统一出 清，实时反映短期能源价格变化和供求关系，形成连续精准的价格信号， 35 0.453 0.603 0.696 现货市场价格 实时市场均价 日前市场均价 日前价格最大最小值 实时价格最大最小值 图 2-7 现货市场出清价格 辅助服务市场与现货市场衔接实现更细时间尺度的电力供需平衡。辅 助服务市场建设打破了“事前定价、事后按调用量补偿”传统，采用市 场竞争方式确定辅助服务的提供方及对应价格。2018 年 9 月，广东电力 调频辅助服务市场启动试运行，采用日前集中竞价和预安排、日内统一 建立首 个“中长期 + 现货 + 辅助服务”多品种电力市场体系，中长期市场覆盖“年 + 月（多月）+ 多日（周）”多时间尺度，“压舱石”作用充分显现；现 货市场实时反映电力供需状况，显著提高了电力系统快速调节能力价格 “风向标”作用持续凸显；辅助服务市场实现更细时间尺度的电力供需 平衡，“调节器”和“稳定器”作用有效发挥。开展市场化需求响应交易， 激发用户侧灵活调节资源积极性，深入挖掘需求侧资源灵活调节潜力。

尺度个性化建模技术 数据和物理联合驱动模型刻画 考虑多时间尺度的资源建模 灵活性资源 数据聚类 用电习 季 节温 惯 度 环境温湿 度 负荷用户画像 2: 三 a TLI 来 A 中 三 H 资源特性 时间尺度 空间尺度 灵活资源动态建模 ( 分时分类、分层分区 ) 电池使用寿 区域协调优化控制 源网荷储一体化虚拟电厂智慧能源管控及运营平台 微电网区域 1 (MG-1 节 点 ) 下 层 子 微 网 主 体 自 治 平 衡 ( 智 能 体 ) 分级多时间尺度嵌套 日前计划、日内滚动、准实时调整、实时调整 多目标协同优化 经济性、安全性、环保性；多维度帕累托最优 动态边界控制 根据电网状态自适应调整交换功率限值 下层模型 ( 优化调控 ):

败也萧何 0 电力系统动态过程太快 1 Department of Electrical Engineering 电机工程与应用电子技术系 22 传统电力系统仿真与数字孪生 电力系统动态的时间尺度 Department of Electrical Engineering 电机工程与应用电子技术系 23 PLM 规划 空间电 磁场分 布 机组组合 纳秒 微秒 毫秒 小时 月 年 稳态 互联 大系统 电网 设备 装置 元件 电磁暂态 仿真 机电暂态 仿真 中长期动态 仿真 不同层次对象在不同时间尺度上的仿真模拟 硬件在环 硬件在环 仿真 传统电力系统仿真与数字孪生 潮流 计算 Department of Electrical Engineering 电机工程与应用电子技术系 24

能够提供的灵活性资 源的时间尺度上看，主要集中在秒级至小时级的时间尺度。工业负荷、空调负荷、数据中 心、5G 基站、电动汽车（私家车及运营车等）等常规需求侧资源响应速度为分钟到小时级， 满足调峰、爬坡、电力供需平衡等较长时间尺度要求；换电站、分布式储能、电动汽车（重 卡及公交车等）等动态响应资源需求响应性能更为优越且对生产生活影响程度更小，可以 在秒级时间尺度上实现精准控制，适合应用于要求更高的二次调频、紧急备用等场景。

反馈电网，为电网 提高绿色用电，降 低碳排放量 跟踪限电功 率曲线，对 园区负荷分 级管理，保 证园区用电 安全可靠。 采集源荷储 运行实时信 息，实现长 时间尺度协 同优化控制。 开展源网荷 储协同互济 控制策略与 优化运行。 实时跟踪发 电预测功率， 合理调节用 电负荷，实 现新能源最 大化消纳。 结合园区用 一张蓝图 三张网络 面对高密度分布式能源接入，为光伏、风电等新能源安全稳定接入提供保障，实现全岛多个发电、新能 源接入、储能、负荷节点进行全面监控、保障全站系统的动态稳定控制；具备解决全岛较长时间尺度下系统 电压、频率的稳定等能量平衡控制问题，满足电力用户多样性需求。 储能系统 重要负荷 一般负荷 柴油机发电 制淡水、制冰 微网控制 管理系统 15 信息，实现区域监视全景化。 03 系统控制 基于电网信息实时分析，制定合理运行方式，实现系统平滑过渡； 基于运行方式制定源、网、荷、储协同优化策略，实现区域功率 自平衡，实现电网长时间尺度优化运行。 02 新能源接入 系统支持新能源接入管理，并根据园区实时状态响应上次指令调 度，实现分布式电源的友好并网、主动支撑。 04 能效分析 支持分类分项能耗数据统计和分析功能，进行能耗数据的同比、

配件供应商，更快的获取所需配件。严格的准入制度和评价考核， 智慧建筑运维管理平台解决方案 杜绝劣质假冒配件。 7）节能改造 通过标准化、信息采集、大数据技术对建筑总体能耗、系统 能耗、设备能耗分时间尺度的建筑能耗实时数据统计与历史数据 对比，全面深入能耗数据统计结果，理解建筑用能分配，跟踪重 点设备的用能趋势，对整个建筑的各个用电系统进行节能诊断。 二、 平台关键技术 智慧建筑正在逐渐改变着传统建筑管理和服务模式，特别是大 记录，作为能耗分析的依据. 对非智能表部分，以派发工单的方式定期计划抄表读数的任务， 通过手机 APP 记录、反馈数据至设施管理系统完成工单的维护。 6.4 能效统计分析 通过对建筑总体能耗、系统能耗、设备能耗分时间尺度的建筑 能耗实时数据统计与历史数据对比，全面、深入能耗数据统计结果， 理解建筑用能分配，跟踪重点设备的用能趋势。 智慧建筑运维管理平台解决方案 通过各子系统提供的相关采集数据，我们可以对整个建筑的各

NB/T 11554 – 2024 9 容： 1 进行年、月、日及日内不同时间尺度的出力互补特性分析。 2 根据风电、太阳能发电互补后的出力特性，考虑水电站来水量、调节库容、调 节容量、调节时长等因素，分析水电对风电、太阳能发电的补偿特性。对具有日调节能 力以上的水电站，分析水电在年、月、周时间尺度，对风电、太阳能发电的调节补偿特 性。 3 根据水电与风电、太阳能发电补偿后的出力特性，考虑抽水蓄能电站、新型储 7.3.1 风电和光伏发电功率预测，根据涉及范围内风电场或光伏电站所处地理位置的气 候特征、地形地貌、可用数据情况、设备运行状态等信息，采用适当的方法进行风电、 光伏发电功率预测建模，开展不同时间尺度预测；根据所使用的数据，预测模型可选择 基于数值天气预报数据的物理模型、基于历史数据的统计模型及物理模型和统计模型相 NB/T 11554 – 2024 31 结合的组合模型等。 风电或