DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.201942 文章编号：0258-8013 (2022) 02-0573-16 中图分类号：TM 73 文献标识码：A 考虑冷热电需求耦合响应特性的 园区综合能源系统优化运行策略研究 赵海彭，苗世洪 *，李超，张迪，涂青宇 (强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院)，湖北省 武汉市 430074) 性响应模型推导建立了考虑冷热电需求耦合响应特性的精 细化综合需求响应模型。在此基础上，以综合能源系统运行 成本最小为目标，建立了园区综合能源系统优化运行模型， 该模型通过优化能源需求侧的售能价格和能源供给侧的设 备运行参数等，实现能源供给侧和需求侧的协调优化。最后 基于一个典型综合能源系统对所建综合需求响应模型和园 区综合能源系统优化运行模型进行仿真计算，计算结果表 明，所提考虑冷热电需求耦合响应特性的综合需求响应模型 明，所提考虑冷热电需求耦合响应特性的综合需求响应模型 可以准确描述多种用户参与需求响应的耦合响应过程，所提 园区综合能源系统优化运行模型实现综合能源系统经济性 的提升，促进可再生能源的消纳。 关键词：综合能源系统；能量枢纽；综合需求响应；弹性矩 阵；耦合响应 0 引言 随着传统化石能源短缺问题和环境污染问题 的日益严重，大力发展清洁可再生能源成为了各国 政府解决能源危机和构建环境友好型社会的重要 手段[1-

园区内可实现不同部门之间的相互协同，例如 能源部门（供暖、制冷、电力、交通）与终端 与单体建筑层面相比，园区可以通过整合基础 设施的规划、建设、采购及使用来实现规模经 用户部门（住宅、工商服务、工业、交通运 输）之间的部门耦合。 济。提高系统效率可以降低成本，进而提高企 业的竞争力和利润率。 . 资源最优利用 . 规模经济效益 充分利用本地资源潜 力 降低成本 ，提升竞争 力 深度协同 ，优化资 ，优化资 源 气候中和先 行者 新商业模 式 工业园区零碳转型指南 实施挑战与注意事项 . 高密度城市地区内的园区难以完全独立实现气候中和，需要与周边区域资源和更高层级基础设施进行耦合。 园区与外部基础设施运营商需了解并参考更高层级基础设施转型的总体规划。 需要从中长期角度对转型规划进行跟踪，保持与国家层面气候目标及措施规划的一致。 在本指南中， 气候中和园区被定义为实现温室气体（ 风能等，满足园区能源需求，减少对化石能源 的依赖，实现能源供应的低碳化。 气候中和园区的定 义 工业园区零碳转型指南 实现气候中和的关键要素 多方协作：各利益相关方的共同参与与承诺 部门耦合：能源部门与终端用户部门的协同优化 数字化工具：模拟分析与能源管理系统的应用 明确空间边界、能源系统边界，确定全生 命周期评估范围。 探索绿色债券、绿色贷款等金融工具，为

90%以上城市居民工作生活在园区中，80%以上的 GDP和90%以上的创新在园区内产生 园区：碳中和的天然试验田 物理界限分明：园区边界清晰，便于碳排放核算和管理 生态系统独立：园区内外碳排放流的耦合和建模清晰 运营管理权明晰：行业壁垒问题弱化，便于系统协同运行 分布式资源丰富：园区内多种分布式资源可为减碳提供多种途径 零碳园区的定义与发展阶段 零碳园区的三个发展阶段 零碳园区是所有园区迭代升级的最终目标 节能 五大方面的交互与融合共同推动园区零碳化进程 园区通过五大方面的协同作用，形成完整的零碳减排体系 4 / 18 能源 主要从"源-网-荷-储-市场"各环节积极减排，包括分布式能源、多能 耦合、能量梯级利用，在市场引导下提高净零碳能力。 建筑 采用节能材料和技术，在各建筑上安装智能碳表和电表，通过能源 管理对建筑碳排放进行控制。 交通 全面推动电气化，配置充电站，实现灵活储能和需求侧响 放强度为零的能力。以下是园区净零碳能力的四个主要特点： 园区净零碳能力为碳中和目标实现提供了基础支撑 5 / 18 物理界限分明，生态系统独立 园区的物理边界使碳排放流的耦合和建模非常清晰 对外部碳排放流可通过碳耦合接口表示 对内部碳排放流可精细建模分析 需明确核算边界统一问题，防止园区物理界限和经营界限矛盾导致多 计、漏计情况 运营和管理所有权明晰 园区作为一体化运营单位，可整体参与碳交易市场和绿电市场

青海大学 零碳园区 研究现状、挑战与未来展望 2025 年 7 月 13 日 园区 ：碳中和的天然试验田 物理界限分明 ：园区边界清晰，便于碳排放核算和管理 生态系统独立 ：园区内外碳排放流的耦合和建模清晰 运营管理权明晰 ：行业壁垒问题弱化，便于系统协同运行 分布式资源丰富 ：园区内多种分布式资源可为减碳提供多种途径 园区 ：碳排放关键源头 能源角度 ：工业园区耗能占全国耗能 69% 综合能源系统运行全过程减碳 管理 数字化、精细化、智能化管控 建筑 节能材料与智能能源管理 能源 主要从 " 源 - 网 - 荷 - 储 - 市场 " 各环节积极减排，包括分布式能源、 多能 耦合、能量梯级利用，在市场引导下提高净零碳能力。 建筑 采用节能材料和技术，在各建筑上安装智能碳表和电表，通过能源 管理对建筑碳排放进行控制。 交通 全面推动电气化，配置充电站，实现灵活储能和需求侧响 ，以及储 能技术的低成本 化 逐步淘汰高耗能产业，通过智能化手段改造基础设备，引进低碳技 术 . 物理界限分明 ，生态系统独立 园区的物理边界使碳排放流的耦合和建模非常清晰 对外部碳排放流可通过碳耦合接口表示 对内部碳排放流可精细建模分析 需明确核算边界统一问题，防止园区物理界限和经营 界限矛盾导致多 计、漏计情况 运营和管理所有权明晰 园区作为一体化运营单位，可整体参与碳交易市场和绿电市场

精准率低 测不准 痛点 难点 不敢用 无法有效业务化 新的要求 抓不住 P6 模型的区域属性强、 且缺少多模型耦合工作机制 ， 需要提出大范围精细化 产流模拟方法 传统模型复用难度大 ，在多模型耦合工作机制方面较为薄弱 ，在大范围地区产流模拟存在一定 的 不足 ，需要建立一套统一的模型开发和映射标准规范 ，在此基础上研发大流域尺度精细化的产 流 水文 维修简单方便 高度集成化插拔式收发组件 信号处理器 故障实时响应 到达设备现场 2 小时内恢复工作 P12 技术成果： 延长预见 期 融合短临预报和实测数据的降水空间分布计算方法 提出了耦合深度学习和时空地理加权回归的数据融合方法（ GTWR-LSTM ） ； 融合站点观测数据与雷达回波反演或模式短临预报数据 ，提供精细化降水时空数据； 降低短临预报平均绝对误差减小 10% 产流空间异质性规律 P15 将水文学原理和数据驱动模型相耦合 ，构建物理函数约束的深度学习模型 ，在深度学习模型中考虑了 流域产汇流的物理机制 ，使深度学习模型测预测结果更符合物理规律。 耦合物理机制的深度学习： 产汇流机制约束的深度学习洪水预报模 型 技术成果： 提高模拟精 度 在损失函数中嵌入物理机制 在模型训练模式中考虑物理机制 P16 耦合物理机制的深度学习： 产汇流机制约束的深度学习洪水预报模型

园区的主要排放来源于能源系统，因此，主要 减排途径也针对于“源-网-荷-储-市场”各环节。在 源侧，典型园区综合能源系统除了向外界购电/热 等，还将包括各种分布式能源；在网端，主要通过 多能耦合和能量梯级利用，并与交通网融会贯通， 提高消纳绿电的能力；在荷端，主要有电/热/冷/气/ 氢等用能需求；储侧需要配置储电、储热、储氢、 冰蓄冷等储能设备；市场侧构建园区在各大碳市场 下的碳资产管理系统，园区能源系统在市场引导下 气负荷 氢网 交通负荷 电动/燃气汽车 交通网 源 网 储 荷 园区综合能源系统 园区零碳操作系统 信息交互 模拟仿真平台 调度管理平台 交易分配平台 互联监管平台 碳商品-能源耦合市场 碳配额交易市场 绿电交易市场 绿证交易市场 能源交易市场 商品 交易 政府引导 政策保证 CCUS\CCS 碳汇 藻类生物反应器 林业碳汇 碳交互 建筑 建筑选材 使得其动态碳排放强度为零的能力。园区的净零碳 能力具有以下 4 个特点： 1）园区本身物理界限分明，生态系统独立。 园区作为社会的基本单位，分明的物理边界使得其 内外碳排放流的耦合和建模非常清晰，对外部碳排 放流可通过碳耦合接口表示，对内部碳排放流可精 细建模分析。但同时要明确核算边界的统一问题， 防止园区物理界限和经营界限矛盾导致多计、漏计 情况发生，从而为园区碳排放计量提供数据支撑[9]。

点。然而，园区级综合能源系统具有源-网-荷-储一体化、多 能互补、供需方动态博弈等特点，其优化运行技术面临强不 确定性和耦合机理不明等诸多挑战。为此，对零碳园区级 IES 优化运行的研究现状、关键技术与未来发展趋势等方面 进行综述至关重要。该文首先聚焦于多类型能源耦合能效提 升，系统阐述了零碳园区级综合能源系统架构；进一步，从 零碳园区实施路径入手，对零碳园区级综合能源系统优化运 行 综合能源系统(integrated energy system，IES) 是一种新型能源供应/管理技术，它具有源网荷储一 体化、多能互补、供需协调等特点[2]。同时，可充 分利用各种能源子系统在时间和空间上的耦合特 性，促进可再生能源消纳、减少区域内化石能源用 量、降低温室气体排放强度，实现绿色低碳发展[3]。 这些特点为零碳园区的实现提供了可能性。一方 面，IES 可为零碳园区提供清洁、高效、可靠的能 间隔进行优化调度的目的；文献[8]为实现园区 IES 供需双侧协调优化运行，建立了精细化的综合需求 响应模型，综合考虑了冷-热-电需求耦合响应特性， 实现了系统经济性的提升。 高效率的求解算法是 IES 优化运行的关键。文 献[9]针对电-气-冷-热耦合的综合园区给出一种供 需互动的园区 IES 日前优化方法。该方法考虑的能 源侧较为全面，可用来评估园区的经济效益及在低 碳运行模式下的减排能力。针对园区

................. 2 3.2 样地调查 ............................................................. 2 3.3 数据耦合 ............................................................. 2 4 总则 ............................ 地（样方）、样木因子， 获取森林草原湿地资源储量、质量、结构和荒漠化沙化、石漠化状况及其动态变化信息的过 程。 3.3 数据耦合 data coupling 以图斑监测和样地调查数据为基础，采用抽样回归和关联耦合技术相结合的方法，将面 积数据和储量数据进行耦合，实现调查数据以点推面、点面衔接的过程。 4 总则 4.1 目的任务 在上年度变更调查成果和全国森林草原湿地荒漠化普查成果（以下简称林草湿荒普查） 开展调查监测理论与技术攻关，优化林草湿荒综合调查监测体系。研究建立草原产草量、林 草生物量等模型，完善林草生态服务功能与价值监测评估技术。 （4）汇总分析。汇交调查监测数据，开展遥感反演、数据耦合和数据库建设，进行统 计分析评价，产出林草湿荒调查监测成果。 4.2 调查对象及内容 以森林草原湿地资源和荒漠化沙化、石漠化土地变化图斑为调查监测对象，调查更新林 地、草地、湿地及荒漠化范围

提 出“加快规划建设新型能源体系”的战略部署，通过提高可再 生能源消纳比例，推进能源系统形态、产业体系、供应链与治 理体系的全面革新，统筹推进能源安全保障与绿色转型。 新型能源体系将呈现多能耦合、多网协同、多元互动的高度复 杂形态。在新型能源体系下，能源供给由煤炭为主的能源系统 转向煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供 应体系，电、氢、热、气等多种能源网络的高效灵活转换、互 新型电力基础设施的部署与新型输配电技术的应用，持续提升 灵活性，并以数据驱动对海量设备资源的整合协同以及精准决 策，在保障系统安全高效运转的基础上，打造电力资源优化配 置的枢纽平台，并与油、气、热、氢等能源网络深度耦合，驱 动能源体系的清洁低碳转型。 为了达成碳中和的宏伟目标，关键路径之一在于打造包含六个 核心要素——源、网、荷、储、碳、数的全新电力系统。这个 系统将利用数字化技术的力量，协调和整合电力生产、输送、 定性、推动能源消费的绿色转型，并提升能源利用的经济性。 在这一过程中，数字化技术发挥着至关重要的作用，它是构建 一个全面互联互通、智能化的未来电力世界的基础。通过高效 的管理与挖掘，碳流、数据流将与能量流高度耦合，共同驱动 能源与资源的高效转化、合理配置与绿色消费。 图2：中国能源数字化关键政策 来源：远景智能，德勤，《数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统》 按发布时间排序 《“十四五”数字经济