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在能源互聯(lián)網(wǎng)的背景下，針對(duì)高比例可再生能源并網(wǎng)后城市電、熱、氣系統(tǒng)間的互補(bǔ)協(xié)調(diào)及調(diào)節(jié)能力弱的問題，一方面，多源轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)裝置所構(gòu)成的多源儲(chǔ)能系統(tǒng)接入，可作為一種靈活性資源為城市多能源系統(tǒng)提供較大的調(diào)節(jié)能力；另一方面，隨著垃圾能源化利用技術(shù)的發(fā)展，考慮城市垃圾的處理及堆存能力，利用垃圾供能具有成為靈活性資源的潛力。而如何利用垃圾能源化利用特性與城市多能源供給、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)間協(xié)同運(yùn)行，以提高城市能源利用效率和系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，是城市多能源系統(tǒng)研究的一個(gè)關(guān)鍵問題。

目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)垃圾再利用供能的研究主要集中在垃圾供能系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生物質(zhì)垃圾處理供能特性分析及優(yōu)化運(yùn)行等方面。但大多是對(duì)垃圾能源化利用后自身供能特性與效率的研究，并沒有考慮在城市的垃圾堆存及處理能力約束下與多能源系統(tǒng)間的協(xié)同。

而目前對(duì)于多源儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究，多是儲(chǔ)能系統(tǒng)中多源轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)間的優(yōu)化運(yùn)行。考慮城市存在的電、熱、氫、氣等多種能源類型，目前，國(guó)內(nèi)外研究人員在多能源網(wǎng)規(guī)劃、建模以及多能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行與調(diào)度等方面開展了較多研究。

上述有關(guān)垃圾能源化利用、多源儲(chǔ)能及多能源系統(tǒng)優(yōu)化的研究有些問題需要解決：

（1）對(duì)于垃圾處理系統(tǒng)的研究多是考慮垃圾處理系統(tǒng)自身的供能特性與效率，而對(duì)于一個(gè)城市，垃圾所產(chǎn)生的能量占城市能源供能總量的比例較小，進(jìn)而考慮其城市垃圾的堆存與處理能力，在一定程度上可當(dāng)作一種調(diào)節(jié)資源。但如何與城市能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)與消費(fèi)協(xié)同運(yùn)行，以及在完成垃圾處理任務(wù)的同時(shí)，能夠給予多能源系統(tǒng)一定的調(diào)節(jié)彈性，是本文要解決的關(guān)鍵問題之一。

（2）垃圾能源供給的調(diào)節(jié)能力取決于城市垃圾的處理量和堆存量，在可再生能源并網(wǎng)比例不斷提高后，對(duì)于如何協(xié)調(diào)城市垃圾供能與多種類能源供需間的關(guān)系，并提高城市能源利用效率，有待進(jìn)一步研究。

（3）在考慮電、熱、氣三網(wǎng)間安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下兼容多源儲(chǔ)能與垃圾能源化利用供能系統(tǒng)，將使現(xiàn)有城市能源系統(tǒng)構(gòu)架與形態(tài)特征發(fā)生根本變化，如何協(xié)同多能源系統(tǒng)與這兩種調(diào)節(jié)資源間的優(yōu)化運(yùn)行，對(duì)整個(gè)城市能源系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和調(diào)節(jié)能力將面對(duì)更高挑戰(zhàn)。

針對(duì)上述問題，沈陽工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院等單位的科研人員同時(shí)考慮城市多能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、廢物處理能力，構(gòu)建了多源儲(chǔ)能模型與垃圾能源化供能系統(tǒng)（Waste Resourceful Energy Supply System, WRESS）模型，并提出了垃圾能源化供能、多源儲(chǔ)能及多能源系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行策略。然后，建立了垃圾能源利用與城市多能源系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化的模型。

圖1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

他們以中國(guó)某城市實(shí)際垃圾處理與多能源運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過三個(gè)場(chǎng)景仿真驗(yàn)證所提模型的有效性，得到以下結(jié)論：

1）本研究利用WRESS與多源儲(chǔ)能系統(tǒng)作為靈活性資源參與多能源系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，充分利用WRESS與多源儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)能力，同時(shí)提高垃圾處理能力與城市能源利用率。

2）考慮城市的垃圾處理與能源系統(tǒng)運(yùn)行的差異性，提出WRESS、多源儲(chǔ)能與多能源系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行策略，利用城市垃圾的能源利用特性與多源儲(chǔ)能系統(tǒng)和多能源系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，可減少熱電機(jī)組的煤耗量及外購(gòu)電量、氣量，有效降低了城市能源系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

3）本研究提出的WRESS、多源儲(chǔ)能與多能源系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化模型，在滿足城市能源供需平衡的基礎(chǔ)上，可提高城市內(nèi)電網(wǎng)、氣網(wǎng)的調(diào)節(jié)靈活性并減少上級(jí)電網(wǎng)、氣網(wǎng)的壓力，在未來能源互聯(lián)網(wǎng)及城市垃圾資源化的建設(shè)中提供一定理論支持。

本文編自2021年第21期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“垃圾能源利用與城市多能源系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化模型”，作者為王澤鏑、滕云 等。