Optimal Operation of Integrated Energy Systems Based on Multi-energy Complementarity
Authors: Kang Ch. , Zhang Z. , Kudashev S. , Liu M. , Zhang Q. , Pan J. 
Published: August 2022

Complementary multi-energy operation is an inevitable trend in the development of integrated energy systems, and the construction of a fair and reasonable distribution method among multiple stakeholders is the key to realizing complementary multi-energy operation. Integrated energy systems have important applications for achieving sustainable energy development and building a green, low-carbon society, while the complex internal energy structures and equipment coupling relationships pose challenges for their operational optimization. Taking advantage of the interactive and complementary relationship between power and heat on both the supply and demand sides, energy storage devices are used on the supply side to realize the thermo-electrolytic coupling of the combined supply equipment and to enhance the multi-energy supply capacity of the system through each energy conversion device. On the demand side, load types are classified, and the elasticity of electrical loads and the diversity of system heating methods are used to construct a comprehensive energy demand response model with time shifting and curtailment responses of electrical loads and responses of heating load supply methods, and to propose a response compensation mechanism. On this basis, with the objective of minimizing the sum of system operation cost and response compensation cost, the mathematical model for optimal operation of integrated energy systems based on multi-energy complementarity is established, taking into account the equipment operation and dispatchable load resource constraints on both the supply and demand sides. Simulation results and comparative analyses based on arithmetic examples show that: synergistic optimization of both supply and demand, taking into account multi-energy complementarities, can effectively improve the flexibility and operational economy of the system.

Взаимодополняющая мультиэнергетическая работа является неизбежной тенденцией в развитии интегрированных энергетических систем. Построение справедливого и разумного метода распределения среди множества заинтересованных сторон является ключом к реализации взаимодополняющей мультиэнергетической работы. Интегрированные энергетические системы имеют важные приложения для достижения устойчивого развития энергетики и построения зеленого общества с низким уровнем выбросов углерода, в то время как сложные внутренние энергетические структуры и взаимосвязь оборудования создают проблемы для их операционной оптимизации. Используя интерактивные и взаимодополняющие отношения между мощностью и теплом как на стороне предложения, так и на стороне потребления, устройства накопления энергии используются на стороне предложения для реализации термоэлектролитической связи комбинированного оборудования подачи и увеличения мощности подачи нескольких источников энергии системы через каждое устройство преобразования энергии. Со стороны спроса классифицируются типы нагрузки, а эластичность электрических нагрузок и разнообразие методов нагрева системы используются для построения комплексной модели реагирования на спрос на энергию со сдвигом во времени и реакцией сокращения электрических нагрузок и реакцией методов снабжения отопительной нагрузки, и предложить механизм компенсации ответа. На этой основе с целью минимизации суммы стоимости эксплуатации системы и стоимости компенсации срабатывания устанавливается математическая модель оптимальной работы интегрированных энергетических систем на основе мультиэнергетической комплементарности с учетом ограничений по ресурсам работы оборудования и диспетчерской нагрузки как со стороны предложения, так и со стороны спроса. Результаты моделирования и сравнительный анализ, основанный на арифметических примерах, показывают, что: синергетическая оптимизация спроса и предложения с учетом взаимодополняемости нескольких источников энергии может эффективно повысить гибкость и экономичность системы.