多能互補(bǔ)集成優(yōu)化工程發(fā)展前景分析

楊文材 張笑顏 袁夢媛 趙傳帥

摘 要： 國家能源局于2017年1月公布了23個多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程項(xiàng)目。建設(shè)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程是國家構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源體系現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型的重要任務(wù)之一，其未來發(fā)展主流是綜合能源服務(wù)，發(fā)展模式是供需互動協(xié)同優(yōu)化，發(fā)展重點(diǎn)是產(chǎn)業(yè)園區(qū)。既快又好地推進(jìn)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程建設(shè)，必將為我國能源現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型及建設(shè)能源強(qiáng)國作出重大的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞： 多能互補(bǔ)；發(fā)展前景；供需互動協(xié)同優(yōu)化

一、研究背景

能源是支撐國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，在建設(shè)社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國的偉大進(jìn)程中，加快建成現(xiàn)代能源強(qiáng)國是先決條件。當(dāng)前，我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命深入推進(jìn)，正從以化石能源為主體的傳統(tǒng)能源體系向清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系轉(zhuǎn)型。如何盡快實(shí)現(xiàn)能源體系的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型，必然要從安全性、經(jīng)濟(jì)性、可持續(xù)性、清潔低碳四個維度進(jìn)行考量，更要與我國能源資源稟賦和人民日益增長的美好生活需要相適應(yīng)。

為提高我國能源系統(tǒng)效率，增加有效供給，滿足合理需求，帶動有效投資，國家發(fā)改委、國家能源局在2016年7月出臺《關(guān)于推進(jìn)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程建設(shè)的實(shí)施意見》（簡稱意見）。根據(jù)《意見》的部署，國家能源局于2017年1月發(fā)布了《首批多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程的通知》，公布了首批“十三五”期間23個多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程項(xiàng)目。自此，在國家政策及政府部門的強(qiáng)力推動下，多能互補(bǔ)集成優(yōu)化國家級示范工程建設(shè)拉開了大幕。

二、多能互補(bǔ)集成優(yōu)化工程概況

（一）多能互補(bǔ)工程地區(qū)與類型分布

從中國第一批多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程地區(qū)分布來看，主要還是分布在傳統(tǒng)的能源大省。排名第一的是陜西省，首批共有5個項(xiàng)目入選多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程。其次是河北省，數(shù)量達(dá)到4個。青海省、內(nèi)蒙古和江蘇省數(shù)量均為2個，其他幾個省市數(shù)量均保持在1個。

從首批多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程項(xiàng)目來看，目前主要集中在終端一體化集成供能系統(tǒng)方面，數(shù)量為17個，占比74%，而風(fēng)光水火儲多能互補(bǔ)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目較少，數(shù)量為6個，占比26%。

（二）多能互補(bǔ)工程建設(shè)類型

（1）終端一體化集成供能系統(tǒng)

面向終端用戶電、熱、冷、氣等多種用能需求，因地制宜、統(tǒng)籌開發(fā)、互補(bǔ)利用傳統(tǒng)能源和新能源，優(yōu)化布局建設(shè)一體化集成供能基礎(chǔ)設(shè)施，通過天然氣熱電冷三聯(lián)供、分布式可再生能源和能源智能微網(wǎng)等方式，實(shí)現(xiàn)多能協(xié)同供應(yīng)和能源綜合梯級利用。

在既有產(chǎn)業(yè)園區(qū)、大型公共建筑、居民小區(qū)等集中用能區(qū)域，實(shí)施供能系統(tǒng)能源綜合梯級利用改造，有利于推廣應(yīng)用上述供能模式，同時加強(qiáng)余熱、余壓以及工業(yè)副產(chǎn)品、生活垃圾等能源資源回收和綜合利用。

（2）風(fēng)光水火儲多能互補(bǔ)系統(tǒng)

利用大型綜合能源基地風(fēng)能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優(yōu)勢，推進(jìn)風(fēng)光水火儲多能互補(bǔ)系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行。

開展風(fēng)光水火儲多能互補(bǔ)系統(tǒng)一體化運(yùn)行，有利于提高電力輸出功率的穩(wěn)定性，提升電力系統(tǒng)消納風(fēng)電、光伏發(fā)電等間歇性可再生能源的能力和綜合效益，同時也是解決我國風(fēng)光等新能源長期存在棄風(fēng)棄光棄水等頑疾的重要手段。

三、多能互補(bǔ)發(fā)展前景分析

（一）綜合能源服務(wù)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，電力供求也進(jìn)入新常態(tài)，電力消費(fèi)呈現(xiàn)下降趨勢，在此背景下，多能互補(bǔ)成為發(fā)展的方向，今后電力短缺、電力增速兩位數(shù)增長的現(xiàn)象或?qū)⑾А?/p>

多能互補(bǔ)集成優(yōu)化工程作為能源行業(yè)的新業(yè)態(tài)，國內(nèi)尚無成熟的建設(shè)運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，所有市場主體處在同一起跑線，綜合能源服務(wù)業(yè)將成為主流。通過綜合能源服務(wù)商實(shí)現(xiàn)面向用戶的冷熱電綜合供能服務(wù)，對用戶用能需求分析，結(jié)合各分布式供能系統(tǒng)的固有生產(chǎn)成本、轉(zhuǎn)換效率以及外部能源交易價格信號，選擇整個系統(tǒng)能源生產(chǎn)成本最低、用戶用能成本最低的開機(jī)組合方式，以此滿足用戶的各類用能需求。這樣就直接實(shí)現(xiàn)分布式電源和用戶的關(guān)聯(lián)，使售電服務(wù)完全耦合電能生產(chǎn)端和銷售端，實(shí)現(xiàn)了多能互補(bǔ)系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化。

（二）供需互動協(xié)同優(yōu)化

供需互動協(xié)同優(yōu)化模式是一種兩側(cè)共同進(jìn)行優(yōu)化，效益實(shí)現(xiàn)共享的模式。協(xié)同優(yōu)化與集成優(yōu)化存在巨大的不同。所謂“集成”就是將一些孤立的事物或元素，通過某種方式集中在一起，產(chǎn)生相互聯(lián)系，構(gòu)成一個有機(jī)整體。而“協(xié)同”，就是指協(xié)調(diào)兩個或多個不同資源或者個體，協(xié)調(diào)一致地完成某一目標(biāo)的過程或能力。

在以分布式能源構(gòu)建的多能互補(bǔ)工程系統(tǒng)中，在需求側(cè)不僅可以將各種分布式能源協(xié)調(diào)起來，而且可將供給側(cè)和需求側(cè)協(xié)調(diào)呼應(yīng)起來。讓需求響應(yīng)供給，而不是供給側(cè)單方面應(yīng)對需求側(cè)的波動變化。結(jié)合分布式儲能，共同實(shí)現(xiàn)資源的協(xié)同優(yōu)化配置。能源互聯(lián)網(wǎng)就是通過信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效的需求響應(yīng)，解決供需互動協(xié)調(diào)配置。

在需求端建設(shè)充足的分布式儲能系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)異步協(xié)同優(yōu)化。儲能電池和各種儲電技術(shù)的進(jìn)步，在用戶需求側(cè)將用電低谷時段的電力儲存起來，在用電高峰時段輸出滿足用戶需求，削峰填谷，均衡用電，優(yōu)化配置。

人們對于能源的需求不單是電力，還有熱力和制冷需求。中國用于電力的煤炭消費(fèi)占煤炭總消費(fèi)量的45.2%，用于供熱和終端能源消費(fèi)占34.3%，其中終端能源消費(fèi)也主要集中在采暖和熱力系統(tǒng)上，而相當(dāng)一部分電力也是在終端用于采暖和生活熱水上。熱是可以短期儲存的，儲熱可將系統(tǒng)的供需實(shí)現(xiàn)異步協(xié)同優(yōu)化。

多能互補(bǔ)集成優(yōu)化工程項(xiàng)目中，電、熱、冷三種終端二次能源相互之間因?yàn)閮δ軐?shí)現(xiàn)了異步協(xié)同優(yōu)化，大大提升了能源系統(tǒng)的靈活性和對于終端需求的適用性。在馬斯克三位一體的分布式能源模式上，再配置一個地源或空氣源熱泵以及蓄能水罐，就可以將能源自給自足擴(kuò)展到供暖、供生活熱水和制冷上。地?zé)釋＜彝艏瘯D院士將這種模式稱為“地?zé)?光伏+”。實(shí)際上，更準(zhǔn)確地說是“光伏+儲電+地?zé)?儲能+電動車+需求側(cè)響應(yīng)”模式的多能互補(bǔ)互動協(xié)同優(yōu)化。

（三）產(chǎn)業(yè)園區(qū)

“十三五”期間，“因地制宜、就地取材”的分布式供能系統(tǒng)將越來越多地滿足新增用能需求。《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》還將終端一體化集成供能系統(tǒng)作為能源系統(tǒng)優(yōu)化的重點(diǎn)工程之一，并以專欄形式提出具體實(shí)施方案。因此，在多能互補(bǔ)集成優(yōu)化工程中，終端一體化集成供能系統(tǒng)又是重中之重。

根據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，全國現(xiàn)有200余個國家級產(chǎn)業(yè)園區(qū)，1300余個省級產(chǎn)業(yè)園區(qū)，逾萬個縣級產(chǎn)業(yè)園區(qū)。若全國三分之一的產(chǎn)業(yè)園區(qū)實(shí)施終端一體化集成供能系統(tǒng)，市場空間將達(dá)萬億以上。

四、結(jié)語

既快又好地推進(jìn)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程建設(shè)，使其發(fā)揮出最大的功效，是國家能源電力行業(yè)企業(yè)乃至全社會的共同使命，更是當(dāng)前能源電力領(lǐng)域貫徹落實(shí)黨的十九大精神關(guān)于建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系、加快生態(tài)文明體制改革和建設(shè)美麗中國的切實(shí)行動。我們相信，多能互補(bǔ)工程的建設(shè)與發(fā)展必將為我國能源現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型及建設(shè)能源強(qiáng)國作出巨大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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