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在能源互聯網的背景下，針對高比例可再生能源并網后城市電、熱、氣系統(tǒng)間的互補協調及調節(jié)能力弱的問題，一方面，多源轉換與存儲裝置所構成的多源儲能系統(tǒng)接入，可作為一種靈活性資源為城市多能源系統(tǒng)提供較大的調節(jié)能力；另一方面，隨著垃圾能源化利用技術的發(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、轉換、存儲間協同運行，以提高城市能源利用效率和系統(tǒng)運行經濟性，是城市多能源系統(tǒng)研究的一個關鍵問題。

目前國內外針對垃圾再利用供能的研究主要集中在垃圾供能系統(tǒng)設計、生物質垃圾處理供能特性分析及優(yōu)化運行等方面。但大多是對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)間的協同。

而目前對于多源儲能系統(tǒng)的研究，多是儲能系統(tǒng)中多源轉換與存儲間的優(yōu)化運行。考慮城市存在的電、熱、氫、氣等多種能源類型，目前，國內外研究人員在多能源網規(guī)劃、建模以及多能源系統(tǒng)優(yōu)化運行與調度等方面開展了較多研究。

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

（1）對于垃圾處理系統(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，而對于一個城市，垃圾所產生的能量占城市能源供能總量的比例較小，進而考慮其城市垃圾的堆存與處理能力，在一定程度上可當作一種調節(jié)資源。但如何與城市能源生產、轉換、存儲與消費協同運行，以及在完成垃圾處理任務的同時，能夠給予多能源系統(tǒng)一定的調節(jié)彈性，是本文要解決的關鍵問題之一。

（2）垃圾能源供給的調節(jié)能力取決于城市垃圾的處理量和堆存量，在可再生能源并網比例不斷提高后，對于如何協調城市垃圾供能與多種類能源供需間的關系，并提高城市能源利用效率，有待進一步研究。

（3）在考慮電、熱、氣三網間安全穩(wěn)定運行的前提下兼容多源儲能與垃圾能源化利用供能系統(tǒng)，將使現有城市能源系統(tǒng)構架與形態(tài)特征發(fā)生根本變化，如何協同多能源系統(tǒng)與這兩種調節(jié)資源間的優(yōu)化運行，對整個城市能源系統(tǒng)運行的經濟性和調節(jié)能力將面對更高挑戰(zhàn)。

針對上述問題，沈陽工業(yè)大學電氣工程學院等單位的科研人員同時考慮城市多能源系統(tǒng)的經濟性、廢物處理能力，構建了多源儲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、多源儲能及多能源系統(tǒng)協同運行策略。然后，建立了垃圾能源利用與城市多能源系統(tǒng)協同優(yōu)化的模型。

圖1 拓撲結構

他們以中國某城市實際垃圾處理與多能源運行數據為基礎，通過三個場景仿真驗證所提模型的有效性，得到以下結論：

1）本研究利用WRESS與多源儲能系統(tǒng)作為靈活性資源參與多能源系統(tǒng)進行協同優(yōu)化，充分利用WRESS與多源儲能的調節(jié)能力，同時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)運行的差異性，提出WRESS、多源儲能與多能源系統(tǒng)協同運行策略，利用城市垃圾的能源利用特性與多源儲能系統(tǒng)和多能源系統(tǒng)進行協同優(yōu)化，可減少熱電機組的煤耗量及外購電量、氣量，有效降低了城市能源系統(tǒng)的運行成本。

3）本研究提出的WRESS、多源儲能與多能源系統(tǒng)協同優(yōu)化模型，在滿足城市能源供需平衡的基礎上，可提高城市內電網、氣網的調節(jié)靈活性并減少上級電網、氣網的壓力，在未來能源互聯網及城市垃圾資源化的建設中提供一定理論支持。

本文編自2021年第21期《電工技術學報》，論文標題為“垃圾能源利用與城市多能源系統(tǒng)協同優(yōu)化模型”，作者為王澤鏑、滕云 等。