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DOI: 10 3969 / j. issn. 1000-7229 2017 12 013

0  引言

      能源是人类赖以生存与发展的基础, 保证人类社会能源的可持续供应, 降低用能过程中的
环境污染, 是目前全球各国共同关心的热点问题。 随着冷热电联供( combined cooling, heat and
power, CCHP) 、 热泵、 微型燃气轮机等多能源转换技术的推广和应用, 原本各个区域供能系统
独自规划、 设计与运行的既存模式慢慢被打破, 进行区域能源系统的整体化规划设计和运行控
制, 并且完成构建统一的区域综合能源系统( integrated community energy system, ICES) , 成为日
后人类社会能源改革的方向。 通过 ICES 内多种能源之间的科学调度, 能够高效使用能源, 符合
用户多种能源需求且增强社会供能可靠性。 而随着 ICES 中能源转换设备的增加、 能源耦合程度
的加深以及负荷需求的多样化, 使得分析不同能源特性及能量转换过程, 量化计算事故状态下
的最优负荷削减量, 成为实现 ICES 可靠性评估的前提条件。 因此, 对 ICES 提出合理有效的可
靠性评估方法, 能够有助于 ICES 充分发挥其能源耦合优化分配的潜能。

      对 ICES 的 合 理 建 模, 是 对 其 进 行 可 靠 性 评 估 的 基 础。 苏 黎 世 联 邦 理 工 学 院 的 Goran
Anderson 等人提出的能源集线器概念[1] 将能源供应与用能需求高度抽象并分类[2] 。 文献[ 3 - 4]
基于能源集线器对多种能源能量流模型进行了细致的建模探讨。 文献[5] 类比电力系统潮流分析
技术, 对电力、 燃气系统能量流建模与求解方法进行分析。 基于以上混合潮流的研究基础, 一
些源自电力系统分析的研究思路被扩展到综合能源系统中, 文献[6] 计算了考虑天然气系统静态
安全约束的电力系统可用输电能力, 并进行了电、 气联合系统的连续潮流分析。

      在最优负荷削减量的优化算法方面, 文献[7-8]在电力系统最优潮流模型的约束条件中增加
其他能源系统的潮流等式约束、 不等式约束以及能源耦合约束, 构成综合能源系统中的混合优
化潮流模型。 文献[8]讨论了综合能源系统中的单个能源集线器的最优分配问题, 并进一步提出
了能源集线器的能量等值与分配方法。 文献[9] 采用分段线性化技术将燃气系统进行线性化等
值, 并在此基础上提出一种基于混合整数线性规划的综合能源系统优化算法, 该方法可以明显
改善综合能源系统优化计算的效率, 但分段线性化方法也为系统模型带来了额外的误差。 文献
[10] 针对耦合能源系统, 结合能源集线器对混合优化潮流进行系统解耦, 通过对能源集线器的
分配系数分析探究能源互补的协同效应, 但该研究采用多代理遗传算法, 效率低, 难以满足可
靠性评估要求。

      ICES 以其复杂的耦合特性, 对可靠性评估理论和方法提出了新的要求。 区别于传统单一能
源系统可靠性评估, ICES 可靠性评估的难点在于如何模拟不同能源系统运行特性以及彼此间的
耦合和相互影响, 已有研究多数集中在以大型燃气发电机作为耦合单元的天然气-电力能源传输
网络, 并提出了相应的潮流计算模型和优化潮流模型[11-14] 。 文献[ 15] 利用能源集线器模型, 研
究了多能源耦合环节对 ICES 可靠性的影响, 发现合理的能源集线器运行模式有助于实现不同能
源系统的相互支撑, 有利于提高系统整体可靠性。 文献[ 16] 分析了基于微型燃气轮机的 CCHP
对微型能源系统可靠性的影响, 发现 CCHP 系统能够为微型能源系统提供更多的事故备用, 进
而提高其供能可靠性。 文献[17] 采用马尔可夫链模型对楼宇小型 CCHP 系统进行建模和可靠性
分析, 结果显示 CCHP 系统能够有效提高楼宇电、 冷、 热负荷的供能的可靠性。

      上述研究表明, ICES 的可靠性评估问题已得到国内外学者的广泛关注, 但仍存在以下问题:
(1) 当前研究大多是从 ICES 可靠性评估的理论角度入手, 缺少对具体评估流程、 算法的研究;
(2) 现有的可靠性评估算法过程繁琐, 若将其直接应用于实际大规模系统中, 会令计算复杂程

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