綜合能源系統(tǒng)可按其供能范圍分為區(qū)域級、園區(qū)級、建筑級系統(tǒng)。其中園區(qū)綜合能源系統(tǒng)是能源互聯(lián)網與智慧城市在地理和功能上的重要載體，當前綜合能源系統(tǒng)的相關研究與工程示范也大多圍繞著園區(qū)級系統(tǒng)展開。
具體來看，園區(qū)綜合能源系統(tǒng)一般以供能網絡為骨架，以能源站為樞紐，在園區(qū)內實現源、網、荷、儲互動，電、氣、冷、熱各類異質能源互補。
近十年來，大量理論研究及工程實踐證明，系統(tǒng)規(guī)劃方案極大程度地影響未來系統(tǒng)運行性能。而系統(tǒng)規(guī)劃需考慮園區(qū)功能、能源政策、能源價格、負荷水平、資源稟賦等一系列影響因素，是一項宏觀統(tǒng)籌與微觀優(yōu)化相結合的復雜綜合性工作。
通過數學計算與經驗決策相結合實現綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃，是目前一種切實可行的實施路徑。
一方面通過數學方式刻畫園區(qū)能源系統(tǒng)的基本特征，并采用優(yōu)化算法確定系統(tǒng)供能技術路線與設備容量的理論最優(yōu)值；另一方面通過能源政策、園區(qū)特征等宏觀標準來判斷數學規(guī)劃方案的適用性，通過反饋完善，導出符合實際園區(qū)發(fā)展需求的最佳規(guī)劃方案。
而基于數學優(yōu)化的園區(qū)綜合能源系統(tǒng)多能協(xié)同規(guī)劃輔助決策方法，便是其中一項關鍵技術。其應用需突破如下幾點關鍵子技術：
多能負荷預測與資源稟賦評估技術是“輸入保障”。多能負荷預測與資源稟賦評估技術實質上是利用數學方法來描述系統(tǒng)規(guī)劃的外部環(huán)境，負荷與資源預測的精準與否將直接影響最終規(guī)劃方案的合理性。綜合能源系統(tǒng)負荷預測的難點在于系統(tǒng)涉及電、氣、冷、熱等多種能源形式，一方面各類能源的物理特性存在差異；另一方面不同能源負荷之間會相互影響。傳統(tǒng)單一能源系統(tǒng)采用的負荷預測方法往往難以直接套用在綜合能源系統(tǒng)上。而資源稟賦評估技術則更加依賴歷史數據挖掘與大數據分析，從而找到風能、輻照強度、地熱等本地資源的規(guī)律。
分布式能源設備建模技術是“數學基礎”。園區(qū)綜合能源系統(tǒng)可看作不同能源設備的有機結合。而系統(tǒng)規(guī)劃輔助決策技術本質上是利用數學建模，將實際物理系統(tǒng)轉化為數學模型，并通過數學分析計算找到物理系統(tǒng)特征的過程。綜合能源系統(tǒng)中能源設備可視作為不同能源形式間的“轉換器”，能源轉化效率是其中的關鍵參數。目前多數研究為簡化計算，將設備能源轉化效率設置為定值。由于設備在不同的工作點具有差異化的效率，也有研究進一步建立了設備效率與運行狀態(tài)間的關系。
系統(tǒng)多能協(xié)同優(yōu)化規(guī)劃模型是“決策助手”。該模型以系統(tǒng)未來預測數據、能源供用設備參數、能源價格等數據為輸入，在系統(tǒng)投資經濟性、碳排放指標、綜合能效等不同目標下，考慮區(qū)域內源、網、荷、儲不同環(huán)節(jié)的相互影響，計算系統(tǒng)設備及網絡的最優(yōu)配置方案，其本質為數學優(yōu)化問題。一般而言，園區(qū)能源系統(tǒng)規(guī)劃分為設備規(guī)劃與網絡規(guī)劃兩個部分，二者統(tǒng)一優(yōu)化才可獲得理論最優(yōu)方案。但由于綜合能源系統(tǒng)網絡模型相對復雜，并且實際工程的要求也難以完全嵌入數學模型中。因此目前的主流規(guī)劃方法是首先根據系統(tǒng)能量平衡來選擇供能設備并確定其容量，再根據實際工程要求確定各設備地理位置與電網、管網的分布。該方法目前尚不能直接分析園區(qū)集中式供能與分布式供能的區(qū)別，部分與網絡之間關系密切的特殊供能設備，如第五代供熱技術，也難以采用該方法分析。
運行策略優(yōu)化及仿真評估技術是“細節(jié)管理”。在系統(tǒng)規(guī)劃方案確定后，還應對系統(tǒng)的運行策略進一步優(yōu)化，從而充分體現系統(tǒng)的多能互補優(yōu)勢和供能靈活性。綜合能源系統(tǒng)由于囊括了多種不同類別的能源設備，因此其運行優(yōu)化的難點在于如何合理安排各類設備的配合原則以及設備和供能網絡間如何銜接。傳統(tǒng)能源站運行模式一般為以熱定電或以電定熱，此類運行策略往往限制了系統(tǒng)的功率調節(jié)能力。而近期相關研究均打破了以熱定電或以電定熱的約束，轉而采用數學優(yōu)化模型來計算系統(tǒng)中各設備的最佳工作狀態(tài)?？梢哉J為系統(tǒng)運行策略優(yōu)化是在多能協(xié)同規(guī)劃優(yōu)化基礎上的精細化處理，二者均不可缺失。由于在優(yōu)化過程中，設備與網絡模型均進行了一定程度的簡化,因此在解得系統(tǒng)運行方式后，還應采用專業(yè)的運行仿真工具來檢驗結果的可靠性，并對系統(tǒng)性能進行綜合評估。
綜上所述，園區(qū)綜合能源系統(tǒng)多能協(xié)同規(guī)劃輔助決策是一項包含負荷預測、資源評估、設備建模、規(guī)劃優(yōu)化、運行優(yōu)化、仿真模擬等子領域的復雜技術。在未來能源互聯(lián)的大背景下，園區(qū)綜合能源系統(tǒng)作為城市能源精細化管理的重要載體，將會是社會持續(xù)關注的熱點話題。系統(tǒng)多能協(xié)同規(guī)劃輔助決策技術與經驗決策的結合運用將成為園區(qū)綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃的典型方法，服務城市能源系統(tǒng)整體發(fā)展。
（作者供職于國網（蘇州）城市能源研究院城市能源規(guī)劃咨詢中心）
