1)集成智能楼宇的ICES涉及多种能源系统以及形式特性各异的多种能源生产和消费环节，既包含易于控制的能源环节，也包含具有间歇性和随机性的能源环节，因此，其综合建模难度较大，尚未形成具有可扩展性的通用建模理论和方法。
2)楼宇建筑围护结构材料存在蓄热特性，导致其在传递热量时具有一定的时间延迟，进而动态影响智能楼宇室内空气温度，存在一定的储能特性和灵活性。因此，如何对建筑围护结构的蓄热动态特性以及该热动态特性所带来的储能特性进行数学建模，并在ICES优化运行中充分考虑该储能特性，以期进一步促进ICES的优化运行，是面临的难点之一。
3)集成智能楼宇的ICES运行优化不仅涉及到“源”侧的多能源设备与各类分布式能源(DistributedEnergyResources,DERs)的协调优化，“网”侧配电系统、燃气系统以及热力系统的协调优化，“荷”侧智能楼宇中多能源灵活负荷的协调优化以及楼宇集群的能量管理，也涉及到“源-网-荷”全环节的协调灵活调度，这给其优化调度策略的设计及优化问题的建模(包括科学地平衡多种利益关系并考虑更多因素的目标函数及多种约束条件)和求解(包含大量连续和离散变量的混合整数非凸、非线性优化问题)带来了诸多挑战，也构成了其研究的难点。
4)可再生能源出力及多能源负荷的预测数据存在误差，且在不同时间尺度下的预测误差不同，对集成智能楼宇的ICES优化调度结果的适用性和鲁棒性均有一定程度的影响。为此，如何在预测不确定环境下，构建适用于集成智能楼宇的ICES多时间尺度优化运行策略及数学模型，并给出高效的求解方法，是其运行优化的难点之一。
为解决上述问题，本文将以集成智能楼宇的ICES为研究对象，通过多时间尺度建模方法及运行优化技术实现对ICES内部多种能源的协调优化，充分挖掘和利用不同能源之间的互补替代潜力，实现其“源-网-荷”全环节的灵活调度，进而实现整个系统运行特性的改善和优化。集成智能楼宇的ICES的灵活运行示意图如图2所示，本文研究的其灵活性调度体现在以下三个方面：
1)“源”侧灵活调度体现在对ICES中能量转换单元(EnergyConversionUnit,EC)中多能源设备、配电系统的发电单元、区域热力系统的供热单元以及燃气系统供气单元进行优化协调。EC中多能源设备主要包括冷热电联供设备(CombinedCooling,HeatingandPower,CCHP)、燃气锅炉、热泵以及电转气设备等；配电系统的发电单元主要包括CCHP、燃料电池、光伏、风机等；区域热力系统的供热单元主要包括光热装置、工业废热、热泵以及热存储装置等；燃气系统的供气单元主要包括电解装置、储气单元等。
2)“网”侧灵活调度体现在对ICES中各个能源系统自身的优化运行以及对多能源系统进行协调优化调度。
3)“荷”侧灵活调度体现在对ICES的终端用能设备，如可调负荷、可控负荷、热泵、电动汽车(ElectricVehicle,EV)、暖通空调系统(Heating,VentilationandAirConditioning,HVAC)等负荷，进行优化协调。ICES的“荷”侧灵活负荷可以通过群体聚合和需求响应等技术，为整个能源系统提供虚拟储能能力。这些终端用能设备又往往与人类生活、工作和居住的建筑楼宇存在密切联系：一方面，楼宇建筑是多种用能设备直接服务的对象(如热泵和HVAC可配合使用，为楼宇提供冷热服务)，楼宇自身特性会影响这些设备的工作状态，进一步传导并影响不同供能系统的运行；另一方面，楼宇建筑自身可视为一个具有很好调控能力的多用能主体，与电力、热力、燃气系统存在复杂耦合关系，经优化协调后，可对能源供用系统形成有力支援，但需要深入分析不同建筑的单体和楼宇群的运行特性，这也是本文研究
5)第六章将进一步探索利用ICES“源-网-荷”全环节的灵活调度方法，为大电网的安全运行提供辅助服务。所提方法可在输电网发生线路过载的紧急运行状态下，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。
1)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模型；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，在保障用户用能舒适性前提下，实现对虚拟储能环节充放电管理，降低了楼宇能耗并提高了系统能源利用效率。
2)构建了考虑多能源网络复杂约束的最优潮流模型和区域综合能源系统(ICES)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，提升系统运行灵活性的同时，降低系统运行成本。
3)构建了考虑“源-网-荷”全环节的ICES多阶段优化调度模型，实现对ICES和智能楼宇集群的协调优化运行，可有效挖掘ICES各环节之间的互补优化能力并降低全系统运行成本。
4)提出一种基于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，帮助输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。
作者简介靳小龙()，男，博士，于年和年在天津大学电气自动化与信息工程学院分别获学士学位和博士学位，于年至年在英国卡迪夫大学交流学习，目前于丹麦科技大学从事博士后研究，xiajin
elektro.dtu.dk。博士研究生期间发表SCI期刊论文10篇，其中ESI高被引论文1篇，发表EI期刊论文15篇。博士研究生期间主要研究方向：区域综合能源系统及智能楼宇的建模、仿真及能量管理。天津大学贾宏杰团队长期从事电力系统与综合能源系统稳定性分析与运行优化方面的研究。在电力系统安全性与稳定性方面，系统地构建了电力系统小扰动稳定域、广域电力系统时滞稳定性和时滞稳定域的基础理论与分析方法体系，丰富发展了电力系统综合安全域理论，主持研发了大电网安全分析、预警、监控和风险评价系统，成功应用于国家电网公司、南方电网公司和美国Tri-State公司等企业，创造了显著的经济和社会效益。在综合能源系统稳定性分析与运行优化方面，构建了电/气/冷/热微型综合能源系统的通用仿真模型，建立了适用的分层优化协调控制策略及实现框架，研发了多种综合能源系统运行优化和安全调控技术。团队先后承担包括国家项目、国家前期研究专项项目、国家自然科学基金项目及国家重点研发计划等在内的多项重要科研项目，在IEEETrans.PowerSystems、IEEETrans.SmartGrid、AppliedEnergy、IETJournals及中国电机工程学报等期刊发表学术论文余篇。相关研究成果曾获国家技术发明二等奖1项，国家科技进步二等奖2项，中国高校十大科技进展1项，省部级科技奖励一等奖4项。
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