创新点

     电热综合能源系统充分挖掘具有互补性的电热资源，通过电力系统和热力系统灵活资源的协调配合以提高系统整体灵活性，形成电热综合优化调度策略，可有效促进风电消纳。具体来说，通过引入多元的电热系统连接桥梁，解耦CHP机组“以热定电”的约束，从而提升CHP机组的运行灵活性与调峰能力，并使之与风电形成有效的协调互动。例如，热力系统可通过优化包括热源侧、热力网络、热负荷侧等各类资源的配置，并协同电力系统各组分参与电热综合能源系统调度，为风电消纳提供机会。

     针对我国风电难以足额消纳的问题，本文从电热综合能源系统的角度出发，首先介绍促进风电消纳的电热综合能源系统的框架，然后从产能侧、储能侧和负荷侧3个角度分析系统的灵活性资源，其次讨论系统的需求响应调度策略和源荷储协同调度策略及相关应用，最后对目前的系统优化调度策略进行总结，并对未来的研究方向进行展望。

     摘要：近年来，我国风电装机大规模增长，但由于电力系统灵活性不足，风电难以足额消纳的困境始终存在，尤其是在我国“三北”地区，风力资源丰富但“弃风”问题严重。电热综合能源系统作为一种有效的解决方案，通过协调电力和热力系统的运行，可显著提高系统灵活性和风电消纳能力。首先，介绍了电热综合能源系统框架，分析了促进风电消纳的电热综合能源系统研究思路；然后，从系统的产能侧、储能侧和负荷侧3个角度出发，介绍了可用于促进风电消纳、提高系统调节能力的灵活性资源；其次，探讨了包括电热综合需求响应调度策略和电热源荷储协同调度策略2种系统优化调度策略的运行机制、有效措施和应用场景；最后，对促进风电消纳的电热综合能源系统优化调度现阶段的研究内容进行了总结，并对未来如何在高比例新能源供应、高比例电气化负荷、元素多元复杂化的新型能源系统结构下实现风电的有效消纳进行了展望。

     关键词：风电消纳；电热综合能源系统；灵活性资源；优化调度策略

     随着国家能源结构的转型和风电的大规模开发，促进风电消纳的电热综合能源系统仍将是当前能源领域的研究热点之一。学者们考虑充分利用电热综合能源系统产能侧、储能侧和负荷侧的灵活性资源，结合宏观经济政策，形成了风电最大消纳、经济最高效益、环境最低排放的多元系统优化调度策略，优化了风电消纳途径。尽管现阶段有关促进风电消纳的电热综合能源系统研究已较为成熟，但未来如何在高比例新能源供应、高比例电气化负荷、元素多元复杂化的新型能源系统结构下，实现风电的有效消纳，可从以下2个方面进一步思考。

     1）推进人工智能开发利用。人工智能和机器学习等先进技术可用于提高气象预测精度，进而提高风电预测精度，便于提前制定应对风电的波动性和间歇性的策略；开发基于机器学习的智能优化调度方法，将显著减少调度模型计算时间，且便于寻找优化调度的全局最优策略。

     2）发挥政策和市场导向。促进风电消纳的电热综合能源系统优化调度不仅需要技术层面的突破，还需要政策和市场机制的支持。如何制定合理的电价政策、补贴政策及市场机制以激励风电消纳的问题亟待解决。

图1 电热综合能源系统框架

图2 储能侧资源分类

表1 电热综合需求响应场景及应用

表2 电热源荷储协同运行场景及应用

通讯作者

     陈新宇，工学博士，博士生导师，华中科技大学电力系教授，管理学院兼职教授，哈佛大学客座研究员，国家杰出青年科学基金获得者（2023年）。

     担任华中科技大学电力能源系统转型研究中心主任。担任国际电工电子工程师(IEEE)学会低碳能源系统与政策工作组主席、低碳技术分委会副主席、IET期刊编委等。在电力市场、综合能源系统、可再生能源及其并网、能源政策以及负荷预测等领域开展了有创新的研究工作并做出了贡献。

     先后主持/参与哈佛大学全球研究院“中国2030/2050”低碳发展研究、南方电网智能电网战略研究，主持国家重点实验室海外研究课题、国家自然科学基金委、国家电网与南方电网调度交易规划等多项课题。共发表期刊论文50余篇，以第一作者、通信作者在包括《自然》杂志子刊Nature Energy，Nature Communications,《科学》杂志子刊 Science Advances，《细胞》杂志姊妹刊Joule等高水平SCI期刊发表论文多篇，曾被华盛顿邮报、金融时报等国际主流媒体报道。

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