1、现状
多能源系统建模是分析能源系统集成的基础工作。MES中能量转换和存储组件的可变能量效率给模型带来了非线性，从而使MES的分析和优化变得复杂：
电、气、热/冷系统之间的相互作用提高了能源利用效率，使可再生能源利用更加间歇。多能系统耦合建模(MES)近年来已经得到了越来越多的重要性为基础的行动和计划市场经济地位,可以解锁的灵活性将跨多个能源向量和导致减少成本和降低排放比独立运营和规划的能源系统。MES中不同能源部门之间的耦合关系以及MES与外部网络/负载之间的交互特性是建模方法需要解决的关键问题。能量中心(EH)的概念被引入到MES模型中，作为一个单元，其中多个能量载体可以被转换、调节和存储。EHs在输入端口消耗能量，这些输入端口连接到外部能源基础设施，如电网和燃气网络。它们在其输出端口提供所需的能源服务，如电力、热量和冷却。基于EH的模型的紧凑性和有效性为能量的计算提供了方便。不同层次的MES流动，例如三代系统、住宅消费者、商业建筑、工业园和国家能源系统。
虽然已有大量的论文讨论了基于EH模型的MES的最优规划和操作，但很少有论文研究MES的标准化、自动化建模。基于EH的概念，在参考[7]中提出了多载流子转换和存储能量系统的非线性建模框架。在该建模框架中，转换器和存储耦合矩阵是根据给定的EH布局手工编制的。参考[8]提出了一种利用调度因子自动生成小规模三联系统耦合矩阵的方法。该公式涉及调度因子和能量流的乘积，导致非线性优化问题，而不是线性优化问题。因此，该方法更适用于规模小、结构简单的MES。参考[9]介绍了一个线性和自动建模工具，Hubert，它利用了一个简洁的ASCII描述格式的EH能源“输入，输入存储，转换器，输出存储，输出”结构。参考文献[10]改进了Hubert，在“转换器”块和“输出存储”块之间添加了一个“导出”分支，以便于将光伏发电能量出售给外部电网。参考[11]通过引入增广变量的概念，提出了EH的线性耦合关系的概念。在此基础上，设计了无调度因子耦合矩阵的标准化建模程序，方便了任意EH构型的计算机化计算。参考[12]提出了一种针对任意构型EH的自动化、标准化的矩阵建模方法。该方法利用图论将能量变换器的拓扑结构和特性转化为矩阵形式，并在不考虑调度因子的情况下，利用线性方程组进行能量流的调度。然而，在上述研究中，所有的能量效率都被视为常数。在现实中，能源转换和储存元件的能源效率因其工作条件的不同而不同。变效率和能量流的产物给元件和系统带来了非线性。在额定工况下不工作时，变换器的能量转换效率明显降低;因此，具有高非线性的MES恒效率近似模型很可能是不准确和不切实际的。
已经有一些方法考虑到能量转换和存储组件的可变效率。在[13]中，非线性能量转换器直接采用高度非线性的部分负载效率曲线进行建模。所得到的模型是一个非线性规划问题，不能保证得到全局最优解，也很少有数值鲁棒解存在。为了避免NP问题，采用了几种线性化方法对非线性变换器进行建模。第一个是基于二进制变量的逐级逼近，它保证在每个时间步(例如[14][15])中只选择一个操作点。这种公式的缺点是只允许选择单个的表格值，它们之间没有插值。第二种方法是使用特殊有序集(SOS)变量(如[16])进行分段线性逼近(PWL)。一个特殊的有序集是一组连续的变量，其中不超过一个(命名为SOS1)或两个(命名为SOS2)相邻成员在一个可行解中可能是非零的。通过引入SOS2变量作为加权变量，任何操作点都可以写成两个预先定义的操作点的线性组合。虽然这些方法能够处理可变的效率，但公式很难由计算机自动生成。参考[17]改进了Hubert，使非线性转换器的建模使用PWL近似。运行点定义为与不同压水堆段相关的一系列连续变量的和，广泛用于电力系统运行规划中近似二次燃油成本和输电损耗。然而，该模型仍然只能处理假设的MES结构，即储能元件等元件位置固定，EH中只考虑一个能量转换块。此外，这些方法不能处理具有多输出、运行特性复杂的非线性能量变换器，如热电联产抽采冷凝运行方式，即产电产热比可在一定范围内调节。
所以我们最终选择了参考[1].这篇论文提出了一种标准化的矩阵建模方法用于EH的可变能源效率。利用分段线性化方法，将能量分量的非线性能量转换或充放电过程分解为多个具有恒定效率的线性过程。将分离器和集中器作为标准化部件，以促进分段线性化所产生的能量流的分离和合并;将非线性能量分量转化为“分离器、线性能量分量、集中器”三层结构。因此，EH中的非线性能量转换和存储关系可以在线性建模框架下使用矩阵进一步建模。这样的建模技术有助于对任意具有非线性能量分量的EH进行自动建模。与常效率模型和非线性模型相比，所提出的标准化矩阵模型分别显著提高了EH运行优化的精度和计算效率。
2、多能源系统综合评价技术
多能源系统设计方案是否合理，需要综合考虑各方面因素进行评价，并引入合适的评价分析准则和评价方法。多能源系统的能量输出形式较多，涉及到冷热电中的一种或几种，而且其具有的间歇性、不稳定性以及具有环保效益等特点使得设定系统的评价准则和评价方法成为难点。多能源系统综合评价指标包括技术性指标、经济性指标、环保性指标和社会性指标等。所以我们根据其经济型指标，将目标系统模型的一个运行模式设置为经济模式，根据其环保型指标，将另一运行模式定义为绿色模式。
经济模式选取的参数为冬季、夏季和中间期的每小时电、热、冷的能源需求以及每兆瓦时电力和天然气小时价格。目标是尽量减少一天的总能源成本；绿色模式选区的参考参数为CO2排放量，其中CO2的排放包括消耗天然气的排放、购电的排放两部分。目标函数为CO2排放量的最小值。
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