清華新聞網8月14日電 近日，IEEE旗艦期刊《電氣與電子工程師協會會報》（Proceedings of the IEEE）刊出了由清華大學電機系智慧能源實驗室撰寫的26頁研究長文「多能源網絡分析：標準化建模、優化及碳排放流計算」（「Multienergy Networks Analytics: Standardized Modeling, Optimization, and Low Carbon Analysis」）。論文第一作者為電機系博士生黃武靖，通訊作者為電機系康重慶教授和張寧副教授。
《電氣與電子工程師協會會報》期刊實行邀稿制，本期圍繞「多能源系統（Multi-Carrier Energy Systems）」主題向全球14個科研團隊邀請稿件，作為專輯集中出刊，電機系智慧能源實驗室康重慶教授和張寧副教授團隊是此次唯一被邀請的中國科研團隊。此次多能源系統專輯的聯合主編是綜合能源系統資深專家、美國物理學會會士、洛斯·阿拉莫斯國家實驗室的Michael Chertkov教授和能量樞紐（Energy Hub）理念的創始人、瑞士蘇黎世聯邦理工學院的Göran Andersson教授。此次專輯一同被邀請的科研團隊還有美國國家可再生能源實驗室的Mark O'Malley院士團隊、墨爾本大學的Pierluigi Mancarella教授團隊、蘇黎世聯邦理工學院Roy Smith教授團隊、美國俄亥俄州立大學的Antonio J. Conejo教授團隊、美國喬治亞理工學院的Pascal Van Hentenryak教授團隊、俄羅斯科學院西伯利亞分院梅倫蒂耶夫能源系統研究所的Nikolai N. Novitsky團隊等。
多能源系統能夠利用多種能源之間的耦合來提升能源系統的靈活性，進一步提高整體能源利用效率，促進可再生能源的消納。電機系智慧能源實驗室的長文從網絡分析理論的角度探討了如何對多能源系統進行標準化建模、運行和規劃優化以及碳排放流分析。
多能源網絡建模、分析與優化研究框架
該文將多能源網絡劃分為兩個層次，即：1）以能源轉換為重點的，園區、社區等地理範圍相對較小的區域級多能源網絡，以及2）以能源傳輸為重點的，大城市、省、國家等地理範圍相對較大的跨區級多能源網絡。該文首先分析了多能源網絡標準化建模方法，包括：1）區域級能源網絡的能量樞紐模型，介紹了基於圖論的能量樞紐標準化建模方法，實現區域綜合能源系統穩態能量流的計算機自動化建模，討論了如何採用矩陣化建模方法描述能量樞紐中非線性能量轉換關係；2）跨區級能源網絡的網絡模型，介紹了電力、熱力、燃氣網絡廣義電路分析理論，深入分析了如何利用拉普拉斯變換以及電力網絡分析理論研究熱力與燃氣網絡動態過程及其外部埠等值模型；3）電、熱、氣負荷預測模型。其次，分別探討了區域級和跨區級能源網絡的規劃和運行方法。然後介紹了多能源網絡中的碳排放流模型，用於精確分析與能量流相關聯的各類終端能源等效碳排放，並分析了碳排放流如何在多能源網絡規劃和運行中促進碳減排。最後，該文展望了多能源網絡領域的幾個關鍵研究方向，包括韌性分析、拓撲辨識和模型聚合等。
上述研究成果作為清華大學-國家電網新一代電力系統聯合研究院三項代表成果之一，於8月5日在國家電網公司「國網科技大講堂」活動中進行線上宣講交流，上千人通過國網大學網絡直播在線觀看，宣講產生強烈反響。
區域級綜合能源網絡和跨區級綜合能源網絡
《電氣與電子工程師協會會報》是IEEE旗艦期刊，主要發表電氣、電子和計算機領域技術發展的深度綜述（review）、調研（survey）以及指導性（tutorial）論文。
論文連結：https://ieeexplore.ieee.org/document/9113254
供稿：電機系
編輯：李華山
審核：程曦