随着社会经济的快速发展和人民生活水平的逐步提高，能源利用总量急剧攀升。虽然在利用多种新能源（如太阳能、潮汐能、生物质能等）方面进行了技术尝试，但总体上仍需以石油、煤炭、煤炭等传统化石能源为主。和天然气，对环境的影响更大。显然，传统化石能源的枯竭只是时间问题。因此，有必要改变传统的能源利用体系，有效应对能源危机和环境保护问题。

关于综合能源系统

能源是人类生存的物质基础，是文明进步的前提。可以认为，人类社会发展的历史伴随着能源利用系统的变迁历史。现代工业革命以来，科技一步步提高，让人上天上地，彻底颠覆了以往的存在状态。但也带来了一些严重的问题，比如能源利用遇到瓶颈：近一百年来，成倍增长的能源需求主要靠传统化石能源来解决。传统化石可以很容易地加工和利用，但它们最终是不可再生的，并且对环境具有重大破坏性影响。因此，为了人类的可持续发展，迫切需要拓展能源利用方式。在这种形势下，智能电网、能源互联网、综合能源系统等新型能源利用系统应运而生，其中综合能源系统的发展尤为迅速。

综合能源系统的本质是依靠先进的物理信息技术和管理模式，将一定区域内的异构能源子系统进行整合，实现它们之间的交互响应和互补，最终大大提高能源利用效率。早在本世纪初，美国、德国、加拿大等发达国家就已出台相关政策和命令，推动综合能源系统的发展。随着互联网的普及，综合能源系统中供需双向互动明显增强。各类能源用户（空调/热泵/电动汽车/分布式发电等）往往有积极参与能源系统实时平衡和能源管理的意愿。这样一来，综合能源系统的重心必然会向用户侧转移，即系统将从垂直垂直分层系统转变为平面水平平台。

面向用户的综合能源系统特征分析

综合能源系统是综合性、综合性的新一代能源系统。其总体结构包括：供能网络（供电网络、供气网络、供冷网络、供热网络）、能量交换环节（CCHP机组、发电机组、空调、热泵、锅炉） 储能环节（蓄电、供气）储、蓄热、冷库）、终端综合能源共享单元、终端用户。以用户为导向的综合能源系统也应用了上述定义的框架，也追求多种能源的交叉互补，但更侧重于能源的转换和消耗。面向用户的综合能源系统特点分析：互联网的普及为多个用户积极参与综合能源系统交互提供了可能，用户侧柔性资源的海量普及提供了素材为多用户积极参与综合能源系统互动提供基础。我国综合能源系统呈现扁平化、分布式布局体系。以用户为中心的综合能源系统具有供需双方智能交互的特点。以用户为中心的综合能源体系将促进端到端能源交易的发展。

随着互联网覆盖范围的扩大，大量用户可以全面掌握系统全景信息，有利于积极参与能源管理和优化。用户侧灵活资源的开发提高了综合能源系统各耗能组件之间的耦合度，有利于多用户与系统的双向协同交互。为适应能源用户的指数级增长，以用户为中心的能源系统将朝着平等、开放、即插即用、智能交互的方向发展。随着众多微电网的形成，传统能源系统中供应者和消费者的概念将被淡化，即过去的能源用户也可以转变为能源服务提供者。用户侧新兴的能源服务商具有更高的灵活性和适应性，可以适应P2P（端到端）甚至C2C（用户对用户）等商业模式，从而大大提高能源效率。综上所述，以用户为导向的综合能源系统将从纵向和横向两个方向促进各种能源形式的交叉互补和优化管理。

用户侧综合能源系统协同优化与能源管理研究

面向用户的综合能源系统覆盖面广，涉及技术节点多。为了优化系统的能源管理，需要明确用户侧综合能源现状，积累各种基础核心数据：用户能源消费结构。主要是指各种传统化石能源和新能源的体积和比重。便于分析能源相互作用关系，为能源结构调整优化确定方向；用户用能项目及用能特点。指用户各类生产生活所需能源的比重。为深挖节能潜力、合理调度能源奠定基础；用户能源成本和经济效益分析。主要采用替代分析法估计能源结构转型带来的减排效果和预期的能源消耗减少；评估灵活资源的可调度潜力。主要是指协调一系列可再生能源的电价信号、可中断负荷、激励政策等多种需求侧响应机制，并考虑不确定因素，建立多时间尺度的源-负荷交互响应调度模型。总之，必须以大数据技术为基础，依靠科学全面的数学模型，做出兼顾经济效益、供需平衡、环境保护改善的管理决策。

显然，在综合能源系统的协同优化中，数据是基础，建模是关键。以下是不同场合的建模探索： 电、热、气都占用，不能简单地忽略某一类能源 对于综合能源系统，要注意不同能源类型在不同时期的使用特点，以多个时间尺度为出发点能耗综合管理系统，以连接热电联产电厂、热泵、燃气锅炉等各种能源子系统的耦合元件为出发点，出发点是利用能源枢纽的思想（图< @2) 建立协同潮流分析模型（网络的耦合部分可以通过多向量转换效率矩阵表示），研究判断各种异质能量的稳态相互作用关系，得到在投资决策、运营优化等核心决策中；对于以电、气为主的综合能源系统，需要多次尺度为建模基础，考虑安全约束，追求燃煤机组和燃气机组系统运行成本的最小化。为了满足经济调度，满足不同类型能源的运行特性，天然气管道的动态过程应该用偏微分方程表示，电力系统的动态过程应该用微分方程表示。业务流和信息流，然后进行综合管理架构的设计，并进行如图3所示的业务功能和相应的配置细化。这样就可以根据信息生成用电管控策略如环境参数、历史用电量和电价结构等。 ，使家庭能量达到最佳状态。

面向用户的综合能源系统耦合关系复杂，控制变量多。上述描述虽然提供了一个通用的研究结构，但在实际实施中，仍需重点关注以下难点并注意改进： 面向用户的综合能源系统包含许多异构能源子系统。一方面，在进行协同建模时要考虑它们之间的协同交互作用和作用机制。能源系统强调供需双方的智能互动，供需互动不能局限于单个用户、建筑或社区的范围，应重点探索灵活资源间的能源互补性多用户方面（即大规模用户同时参与交互。整体性和连贯性考虑）。综上所述，以用户为导向的综合能源系统的协同优化和能源管理最终可以概括为图5所示的流程，可以作为参考，突破各种问题。

对于面向用户的综合能源系统的管理优化，协同建模是第一步，也是核心工作，但除此之外，还需要相关软硬件的支持：软件平台层面。面向用户的综合能源优化管理系统应依托互联网技术，将物理能源网络与控制通信网络相结合。自动分析各种能源消耗的特征和相互作用，协调需求侧响应、电价互动和能源管理策略，生成追求综合优化（经济/环保）的自适应控制方法；终端硬件级别。主要基于智能化和交互的理念，实现大量用户能耗的实时测量和设备运行的全面监控，使软件平台生成的自适应控制策略得以快速实施。总而言之，能量计量和设备监控是核心模块，可以获取能量流的状态，为信息交换奠定物理基础。

随着能源利用的深入，实施综合能源体系势在必行。用户是能源的唯一接受者，综合能源系统的发展方向必须以用户为中心。面向用户的综合能源系统管理优化是充分考虑用户能源消费行为特征，研究电、气、冷、热等多种异质能源的运行特点，采用多时段划分作为标准。 , 环保是追求，实现区域能源流动的合理化，实现用户侧各种灵活资源的消耗和利用，最终形成整体能耗降低、能源效率提高的局面。