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可再生能源技术,分布式发电供能技术,综合能源利用技术以及能源监视、控制和管理等技术的快速发展,为城市提升用能品质和降低能源消耗提供了重要支撑手段。区域综合能源系统(Integrated Community Energy Systems,ICES)和终端楼宇综合能源系统(简称为智能楼宇),作为未来智慧型城市发展的重要基础受到越来越多的关注。本文以集成智能楼宇的ICES为研究对象,通过模型构建、特性分析、运行优化和协调控制等研究,以期挖掘ICES内部不同能源间的互补替代潜力,实现ICES系统中多种能源的协调优化,降低运行成本和提高能源利用效率,并最大限度地实现可再生能源安全消纳。本文主要工作如下:(1)针对终端楼宇综合能源系统:经优化协调后的终端楼宇综合能源系统,可视为ICES中的一种调控源。本文深入分析了楼宇围护结构的热动态特性,在此基础上构建了终端楼宇虚拟储能系统模型,以充分挖掘智能楼宇建筑围护结构的蓄热能力;进一步,采用模型预测及多时间尺度调度等方法,提出了融合虚拟储能的单体智能楼宇及智能楼宇集群优化调度方法,在保持用户用能舒适性前提下对楼宇室温进行优化调节,实现对虚拟储能环节的充放电管理,在降低楼宇能耗的同时提高了ICES的能源利用效率。(2)针对区域综合能源系统:首先,为对ICES中的多能源耦合设备进行协调优化,基于能源集线器理论,给出了能量转换环节的建模方法。进而,为实现ICES的灵活调度,构建了考虑多能源网络复杂约束的最优潮流数学模型,其优化结果能有效反映ICES中不同能源网络经协调优化后所带来的系统运行灵活性的提升。最后,构建了ICES系统的“源-网”优化调度模型,实现对不同供用能单元及多能源网络的优化调度。算例表明,所提模型可有效降低ICES的运行成本和提高系统的综合用能效率。(3)针对集成智能楼宇的区域综合能源系统:为实现ICES和智能楼宇系统的协调配合和优化调度,构建了考虑“源-网-荷”全环节的ICES多阶段优化调度模型;进一步,基于二阶锥规划方法给出了适用的求解算法;算例表明,所提方法可有效挖掘ICES各环节之间的互补优化能力,实现综合能源利用效率的提升和降低系统运行成本。(4)针对区域综合能源系统的运行灵活性:提出了一种基于ICES灵活运行能力的输电线路过载控制策略,在输电网发生线路过载时,通过灵活调整ICES的运行方式和对“源-网-荷”各环节的优化调控,帮助电网从紧急状态过渡到正常运行状态,通过提升系统的灵活性来提高其运行安全性。