电热

针对传统非侵入负荷辨识技术中电热细分能力不足的问题，文中提出了一种基于先验知识与统计学习模型的居民非侵入式负荷辨识算法。文中对洗衣机辅热、电水壶、电饭锅、电热水器等设备进行了电热细分研究，通过设备运行关联算法实现了辅热设备的细分，并在用户有限反馈信息和专家标注的基础上，实现了非辅热设备分类的模型训练。实验结果表明，文中所提技术框架在事件检测负荷辨识算法的基础上实现了电热设备的细分，且在运行状态分解的F1分数指标中取得了0.9以上的优异效果。

发展海上风电是实现 “双碳”目标的重要举措。直流海缆是海上风电输电工程的重要装置，而海缆稳态载流量等研究对推动远海风电大规模开发具有重要意义。近年来高压直流海缆稳态载流量的相关研究考虑海洋环境因素较为单一且未充分考虑绝缘层温差的限制。文中建立了500 kV直流海缆与海水系统的电-热-流耦合模型，研究了单根和双极海缆在不同敷设方式下垂直洋流(垂直于海缆长度方向流动的洋流)流速，考虑绝缘层温差限制、双极不同间距等对载流量的影响。结果表明，相较于仅考虑线芯温度70 ℃限制，综合考虑绝缘层温差20 ℃限制的载流量更小，且相较于其他敷设方式，直埋敷设时绝缘层温差20 ℃限制对载流量的影响更小；双极海缆的载流量随双极间距增大而增加，流速为0.1 m/s时涡旋对海缆载流量有较小的提升作用；在绝缘层温差为6 ℃附近，电场发生翻转。研究结果可为敷设方式的选择以及载流量的预测和评估提供重要指导和参考。

总体来看，世界各国在核能供热领域已经有了较长的历史和相当范围的应用，但应用还很不充分。核能供热技术研究在核电热电联产技术、供热堆技术、多功能小堆技术方面都取得了长足的发展，从投产项目来看，核电热电联产技术的工程可行性及商业可行性都得到了一定程度的验证。

随着能源耦合的发展及我国碳市场的不断完善，传统电力需求响应已不满足双碳背景下多能耦合的综合能源系统(integrated energy system, IES)发展现状。为提高IES的综合需求响应(integrated demand response, IDR)能力，建立了考虑碳市场与电−氢储能的园区−用户双层模型。其中上层模型为考虑电−氢储能投资成本、碳市场履约成本及电/气/热多能耦合的IES模型；下层为包含可转移、可削减电热负荷的用户模型。然后引入运营商作为园区管理者，以运营商净收益最大、用户成本最小为目标函数，构建了运营商−用户主从博弈框架。最后算例仿真分析了碳市场环境下园区的需求响应效果，以及园区碳排放强度对IES系统碳排放的影响，并配置了不同情况下园区的电−氢储能，结果验证了所建双层模型及其互动方法的有效性。

随着综合能源系统逐渐向智能化、清洁化、去中心化转型，发用电一体的产消者应运而生。为实现综合能源系统可再生能源的充分消纳，提高各主体的交互效益，提出基于三层博弈的社区综合能源系统电热交易策略。首先，建立基于社区合作博弈嵌套的综合能源运营商与能源社区主从博弈模型，运营商以最大化自身效益为目标制定分时电价、热价并传递给能源社区。能源社区响应运营商的电热决策，以消费剩余最大为目标制定与其他社区的交互策略，确定购能需求并传递给运营商。其次，为降低综合能源运营商碳排放，充分消纳各运营商的资源剩余，建立多综合能源运营商的纳什谈判模型。然后，利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件将模型进行转化，并利用McCormick法进行凸松弛。最后，采用交替方向乘子分布式算法对模型进行求解，通过算例验证了所提策略能够有效提升各主体交互效率、降低综合能源系统碳排放、提高各主体效益。

未来，电力需求将会显著增长（电动车、电热器）。仅靠绿色能源能否满足日益增长的需求尚存疑问。任何情况下，安装的重要变压器的数量都会增加。可靠性取决于各种参数及故障根因分析后的系统改进速度。为了优化在运系统的可靠性，诊断方法及监测的需求将会增长。未来电网仍然是一项特殊的挑战。

储能技术与风电相结合实现电能的时空平移是解决系统运行稳定性问题的有效手段。氢储能具有储存容量大、可实现电热联产联供的优点，具有很大的发展潜能。然而由于风电存在不确定性，氢储能系统在频繁切换工作模式时面临着不确定的热能需求。因此，文中综合考虑氢储能在间歇模式下的热能需求，首先，介绍了氢储能系统接入的电-热综合能源系统基本结构，将风电场与氢储能相结合构成风-氢混合系统；然后，提出考虑风-氢混合系统热平衡需求不确定性的电-热综合能源系统鲁棒区间优化调度模型；最后，基于对偶理论，对所提出的模型转化求解，通过算例对比分析各类情况优化结果，验证了氢储能在促进风电消纳、提高系统能源综合利用率方面的有效性，并证明了考虑电解槽和燃料电池工作温度能提高系统的工作效率并提高风电场并网功率。

为有效提高风电入网的经济性和可行性，文中提出一种考虑风电典型场景概率的电热混合储能优化配置方案。首先通过场景分析，利用K-means聚类法将大量风机历史出力数据简化为6个典型出力场景，确定各场景发生的概率，其中聚类数目由肘部曲线法和Dunn指数法综合确定；其次提出电热混合储能系统控制策略，建立适用于多场景的风储联合系统模型；最后，以经济性成本最低与弃风量最小为目标，建立包含电、热负荷综合响应的容量配置优化模型，并将场景概率以权值的形式加入到目标函数中，采用粒子群算法求解模型。通过仿真分析和与其他储能配置场景对比，发现所提配置策略能够提高风电利用率约16.12%，同时减少系统综合成本约43.76%，验证了所提策略的合理性和有效性。

针对综合能源系统（integrated energy system，IES）中各主体间交互关系复杂、利益冲突显著的问题，提出了基于主从博弈的电热氢综合能源系统优化调度模型。首先，在分析氢能“产消一体化”传输特性的基础上，构建计及氢能全过程充分利用的能源生产商（energy producer，EP）模型；其次，分析EP、负荷聚合商（load aggregator，LA）及能源销售商（energy system operator，ESO）之间的价格信息交互关系，考虑负荷聚合商在需求响应机制下的资源整合效用，建立IES中各利益主体的收益模型；最后，引入“主从博弈”思想，建立以ESO为主导者，采用遗传算法和二次规划相结合的方法，对以EP和LA为跟随者的一主多从Stackelberg博弈模型进行求解。以中国北部某地区的园区IES为例，验证了该模型在促进各主体间利益均衡及共同获利方面的有效性。

为解决光储型电热协同系统（electric-thermal system, ETS）协作参与电网削峰填谷问题，并减小负荷预测误差和新能源波动对调节效果的影响，提出一种多代理削峰填谷策略。该策略依托由配网代理、区域代理、ETS/光伏发电（PV）代理和执行单元构成的多代理系统实施，包含集中式能量优化和分布式能量管理环节。在集中式能量优化过程中，配网代理可通过求解以自身运行成本最小为优化目标的模型预测控制（model predictive control，MPC）优化模型，为区域代理及其内部的光伏系统提供日内有功功率上限计划。分布式能量管理过程中，区域代理和ETS/PV代理基于多智能体一致性算法获取供暖设备的有功功率修正值，从而减小实际区域代理有功功率与其计划值间的偏差。仿真结果表明：该策略可使系统协同参与削峰填谷且结果更精确。