随着全球经济的快速发展,人类社会面临全球变暖、石油危机和环境污染等诸多挑战,推动着能源的生产、转化和利用方式朝着高效、清洁、多能源综合利用的方向发展。分布式冷热电联供系统(Distributed Energy System and Combined Cooling,Heating,and Power Generation,DES/CCHP)是将制冷、供热及发电过程集一体化的多供能系统,解决了电能与冷热能的联合供应问题,是实现节能减排的有效途径。传统的DES/CCHP系统的供能方式通常是以独立分散的形式向某一个楼宇或者园区供能。而对多个相互连接的DES/CCHP系统同时向多个区域供能的方式未有研究。并且对可再生能源接入下的区域供能系统与大电网的协同互补运行方式考虑较少。为此,以基于DES/CCHP的多区域供能系统为背景,考虑风能、太阳能等可再生能源的接入,重点研究满足多种能源需求的多区域供能结构和运行方式。最终实现DES/CCHP系统与大电网协同优化运行和能源的高效、清洁和安全供应。首先,介绍了采用母线结构(电能、冷能、热能母线)来描述能量汇集和交换的含多种能源互补的DES/CCHP结构。多源区域型DES/CCHP系统由源(如电、液化天然气、光能、风能)、能源传输(如电力网、冷热输送管道)、能源生产和转换设备(如燃气轮机,冷能发电机,蒸汽轮机,换热装置,电制冷机,吸收式制冷机、光伏发电机组、风力发电机组、电锅炉)、储能装置(如插电式混合动力车、热储能装置)四部分组成。该系统充分利用液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)释放的冷能发电,同时耦合了天然气网、分布式可再生能源和大电网。在此基础之上,以最小化天然气购买成本、购电成本和环境成本之和为目标,构建了多能源互补的DES/CCHP系统优化运行模型。以IEEE-15节点系统为例,详细分析了考虑冷能发电对系统运行成本的影响以及分时电价和固定电价对独立运行的DES/CCHP系统的影响。对比分析了考虑可再生能源接入与不虑可再生能源接入对独立运行的DES/CCHP系统的影响。结果表明分时电价机制下考虑可再生接入的多能源互补DES/CCHP系统具有更好的经济效益和环境效益。其次,针对不同区域的供能差异性特点,为了提高供能区域内DES/CCHP的运行可靠性和经济性,考虑冷/热环网和电力辐射网的多种能源网的耦合,构建了基于多源区域型(包括工业区、商业区、办公区、住宅区、大学城等为空间范围)DES/CCHP互联系统。多源区域型DES/CCHP互联系统是以DES/CCHP单元为衔接点,通过环状冷/热网和电力辐射网连接成一个整体,使各个区域型DES/CCHP单元之间相互连接、互为备用。该系统将DES/CCHP与冷热网、可再生能源系统(太阳能,风能)、储能系统(插电式混合电动汽车、热储能装置)和大电网联合集成,以实现多种能源的高效、梯阶、互补利用。在此基础之上,以最小化天然气购买成本、购电成本和碳排放成本之和为目标,构建了多个区域型DES/CCHP彼此相互连接的协同优化运行模型。在满足整个互联系统总冷热电负荷需求和设备运行约束下,通过DES/CCHP与大电网之间的协同优化运行,合理安排设备出力,实现多能源网互联系统的经济运行。以IEEE-15节点系统为例开展数值仿真,详细分析了正常和故障运行情况对系统运行的影响以及天然气价格变化对系统运行成本的影响。通过互联系统与独立运行的DES/CCHP系统的比较分析,表明DES/CCHP互联系统比独立运行的DES/CCHP系统具有更好的经济效益、环境效益、调峰效果和运行可靠性。