綜合能源系統(tǒng)綜合效益分析

邵鵬　楊宇全　魏巍　李禹曈　魯?shù)さ?/p>

摘要：近年來，可再生能源替代傳統(tǒng)能源的浪潮正在全世界范圍內(nèi)興起，構(gòu)建覆蓋全社會范圍的綜合能源系統(tǒng)成為了經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要。在國內(nèi)，構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)的步伐正在穩(wěn)步向前，不斷促進(jìn)傳統(tǒng)的不可再生能源和可再生的新能源之間的協(xié)同互補(bǔ)發(fā)展。綜合能源系統(tǒng)在環(huán)境、社會、經(jīng)濟(jì)等多方面具有的良好效益，使得綜合能源系統(tǒng)的相關(guān)研究越來越受到重視。基于以上分析，本文對綜合能源系統(tǒng)的環(huán)境效益、社會效益、經(jīng)濟(jì)效益等方面效益進(jìn)行說明。

Abstract： In recent years， the wave of renewable energy replacing traditional energy is rising around the world. Building a comprehensive energy system covering the whole society has become a need for economic and social development. In China， the pace of building an integrated energy system is steadily moving forward， continuously promoting the coordinated and complementary development between traditional non-renewable energy sources and renewable new energy sources. The comprehensive energy system has good benefits in many aspects， such as environment， society， and economy， so that the related research on integrated energy systems has been paid more and more attention. Based on the above analysis， this article explains the environmental， social， and economic benefits of the integrated energy system.

關(guān)鍵詞：綜合能源系統(tǒng);經(jīng)濟(jì)效益;社會效益;環(huán)境效益

Key words： integrated energy system;economic benefits;social benefits;environmental benefits

中圖分類號：TU83? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）05-0087-02

0? 引言

伴隨著當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)文化的飛速發(fā)展，人類社會對能源資源的需求不斷增加，傳統(tǒng)的化石能源由于其不可再生的特性正在不斷衰減，由于化石能源而導(dǎo)致的環(huán)境問題日益嚴(yán)重。與此同時，自然資源的分布和人類經(jīng)濟(jì)中心的逆向分布的矛盾也在不斷激化，傳統(tǒng)的供能模式已經(jīng)無法滿足當(dāng)今社會發(fā)展的需要。因此，如何促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，推動可再生能源的規(guī)?；瘧?yīng)用，促進(jìn)可再生能源消納以及多種能源協(xié)調(diào)利用成為了迫在眉睫的問題。目前，我國正在推進(jìn)“源-網(wǎng)-荷-儲”一體化建設(shè)，積極推進(jìn)新能源微網(wǎng)和多能互補(bǔ)區(qū)域綜合能源系統(tǒng)示范項目的建設(shè)，從而促進(jìn)傳統(tǒng)的不可再生能源和可再生的新能源的協(xié)同互補(bǔ)發(fā)展。其中，區(qū)域綜合能源能源系統(tǒng)指的是利用先進(jìn)的信息感知和傳輸技術(shù)，整合電力系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)，實現(xiàn)多種異質(zhì)能源系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)規(guī)劃、優(yōu)化運行、協(xié)同管理和多能互補(bǔ)，從而有效的提升能源的利用效率[1]。

1? 經(jīng)濟(jì)效益

綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益包括促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級、電費收益、供暖收益、信息服務(wù)收益和削峰填谷收益等。

1.1 促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長

在促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長方面，能源互聯(lián)網(wǎng)不僅可以促進(jìn)能源輸入地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，還可以增加能源輸出地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。對于能源輸出地區(qū)，構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)可以促進(jìn)當(dāng)?shù)赜行У南{豐富的能源資源，為當(dāng)?shù)卣畡?chuàng)造更多的財政稅收，從而促進(jìn)當(dāng)?shù)刎斦杖氲脑鲩L。同時，在能源輸出地區(qū)構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)可以有效地改善當(dāng)?shù)氐哪茉窗l(fā)展結(jié)構(gòu)，促進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)環(huán)境協(xié)同發(fā)展。此外，構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)還可以增加當(dāng)?shù)氐木蜆I(yè)機(jī)會，提升當(dāng)?shù)厝嗣竦纳钏健?/p>

1.2 電費收益

從綜合能源系統(tǒng)的電費收益來看，系統(tǒng)運營商在綜合能源系統(tǒng)內(nèi)開展分布式電站建設(shè)，并為用戶提供電能供應(yīng)，應(yīng)當(dāng)向用戶收取電費?？紤]到分布式電站的出資方式不同，獲利方式主要包括三類：一是系統(tǒng)運營商全額出資時，運營商將項目初期發(fā)生的全部投資額在若干年內(nèi)攤銷至每一度電，再加上自身的合理收益，向用戶收取電費;二是用戶自己全額投資分布式發(fā)電時，系統(tǒng)運營商可根據(jù)在項目投資建設(shè)階段自身在技術(shù)、原料方面的投資，向用戶一次性或者分批次收取費用;三是分比例投資時，與第一種情況相同，運營商根據(jù)自身的出資情況進(jìn)行攤銷，向用戶收取電費[2]。

1.3 供暖收益

從綜合能源系統(tǒng)的供暖收益來看，綜合能源系統(tǒng)運營商應(yīng)以用戶為單位建設(shè)分布式熱泵供暖，積極探尋其他分布式供暖模式。如果該地區(qū)的綜合能源系統(tǒng)是電采暖方式，則電費收益就涵蓋了供暖收益;如果該地區(qū)仍然從公共供暖網(wǎng)絡(luò)中獲取熱能，則這部分供暖收益屬于供暖公司。

1.4 信息服務(wù)收益

從綜合能源系統(tǒng)的信息服務(wù)收益來看，此部分費用遵循用戶自訂制原則，按照用戶訂制能源信息服務(wù)的情況進(jìn)行收費。需注意，這部分信息費用應(yīng)當(dāng)小于用戶節(jié)省的電費支出，否則用戶訂制該服務(wù)將無法獲得收益，也就失去了使用該服務(wù)的動力。

2? 社會效益

綜合能源系統(tǒng)社會效益包括碳減排效益、減少系統(tǒng)備用成本的社會收益、延緩配電網(wǎng)改造的社會收益、帶動清潔能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展與就業(yè)增長、改善社會福利水平、實現(xiàn)不同供用能系統(tǒng)間的有機(jī)協(xié)調(diào)、提高社會供能系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的利用率、各類能源的優(yōu)化利用等。

2.1 減少系統(tǒng)備用成本的社會收益

從減少系統(tǒng)備用成本的角度來看，綜合能源系統(tǒng)將是分布式能源發(fā)展的重要的形式，分布式光伏具有波動性和隨機(jī)性的特點，為了滿足高峰時期的用電需求，系統(tǒng)需要準(zhǔn)備近乎相等的備用裝機(jī)容量。發(fā)展儲能系統(tǒng)可以減少常規(guī)機(jī)組和配電網(wǎng)在調(diào)峰調(diào)頻時所產(chǎn)生的備用容量成本，大幅提升發(fā)電的自用比例，有利于減少系統(tǒng)備用成本的社會收益。

2.2 延緩配電網(wǎng)改造的社會收益

從延緩配電網(wǎng)改造來看，風(fēng)能、太陽能等的波動性而產(chǎn)生的電力諧波使得分布式能源并網(wǎng)后將不可避免地影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，隨著分布式能源在電網(wǎng)中的占比不斷增加，這種影響會越來越嚴(yán)重。儲能系統(tǒng)可以緩解這種危害，從而降低了對配電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行改造所帶來的成本。

2.3 帶動清潔能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展與就業(yè)增長

從帶動清潔能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展與就業(yè)增長來看，全球能源互聯(lián)網(wǎng)是清潔能源在全球范圍大規(guī)模開發(fā)、配置、利用的基礎(chǔ)平臺，既能保證全球經(jīng)濟(jì)在持續(xù)發(fā)展中實現(xiàn)低碳化，又能推動經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長。清潔能源作為資金和技術(shù)密集型戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)業(yè)鏈長，涉及電源、電網(wǎng)、裝備、科研、信息等領(lǐng)域，具有顯著的技術(shù)擴(kuò)散效應(yīng)、就業(yè)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)乘數(shù)效應(yīng)[3]。

2.4 改善社會福利水平

從改善社會福利水平來看，與能源相關(guān)的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)成本與能源價格息息相關(guān)，綜合能源系統(tǒng)所帶來的能源價格的降低可以有效的降低其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的成本從而影響社會整體價格水平。同時，綜合能源系統(tǒng)所帶來的就業(yè)機(jī)會可以提升地區(qū)居民人均可支配收入，從而提升人民生活水平和生活質(zhì)量。最后，綜合能源系統(tǒng)可以有效的改善能源供給結(jié)構(gòu)，降低能源供給成本，從而影響政府的財政支出，使財政經(jīng)費能更有效的應(yīng)用于提高社會福利水平上。

2.5 提高社會供能系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的利用率

從提高系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的利用率來看，在目前供電、供熱/冷、供氣系統(tǒng)等各供能系統(tǒng)只能依據(jù)其自身峰值負(fù)荷單獨設(shè)計和建設(shè)的狀況下，各供能系統(tǒng)的負(fù)荷需求卻均存在明顯峰谷交錯現(xiàn)象，因此，低下的設(shè)備利用率則成為一個必然會產(chǎn)生的問題。設(shè)備利用率低下問題同樣存在于供氣供熱/冷系統(tǒng)，已造成社會資金的極大損失，用于各供用能系統(tǒng)的運行維護(hù)費用也顯著增長。而上述問題的緩解或消除，則需要綜合能源系統(tǒng)內(nèi)部有機(jī)協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)[4-5]。

3? 環(huán)境效益

綜合能源系統(tǒng)環(huán)境效益包括減少大氣污染物排放、節(jié)省損耗減少碳排放、提高能源利用效率節(jié)約能源、節(jié)約水資源利用、節(jié)省燃料減少運輸排氣等。

3.1 減少大氣污染物排放

從發(fā)電過程減少大氣污染物排放上來看，綜合能源系統(tǒng)相比于集中式的燃煤火電廠大量減少了CO2、SO2、NOx、顆粒物等大氣污染物。對于綜合能源系統(tǒng)而言，由于天然氣幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，以天然氣燃料的燃?xì)廨啓C(jī)為動力裝置的綜合能源系統(tǒng)能減少二氧化硫和粉塵排放量近100%;燃燒時產(chǎn)生二氧化碳少于煤，同時氮氧化物排放量亦可以明顯削減，因此以天然氣為主要一次能源的綜合能源系統(tǒng)在大氣污染物減排量方面，相比集中式能源系統(tǒng)、特別是火電機(jī)組仍有明顯減排效益。而綜合能源系統(tǒng)中的光伏、小型風(fēng)電機(jī)組由于利用的一次能源均為可再生能源，在運營階段更是沒有直接的大氣污染物排放。故綜合能源系統(tǒng)生產(chǎn)的電力、熱力等能源，相比仍有污染排放的集中式火電機(jī)組而言，大氣污染物減排效益明顯[6]。

3.2 節(jié)省損耗減少碳排放

從節(jié)省損耗減少碳排放上來看，綜合能源系統(tǒng)布置在能源負(fù)荷中心的相關(guān)園區(qū)內(nèi)，輸電距離近，輸配電線損幾乎為零，保證了能源使用的高效率。集中式電站發(fā)電和大電網(wǎng)輸配電到終端用戶，電力生產(chǎn)和最終消費是分離的，電網(wǎng)輸配電的損耗通常在5%～7%，面向終端的基層低壓配電網(wǎng)絡(luò)的損耗則更高，約8%～12%，部分農(nóng)村地區(qū)低壓輸配線路損耗則更高。綜合能源系統(tǒng)設(shè)置在用能負(fù)荷中心的產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)，電力生產(chǎn)和最終消費存在于同一中心，輸配電便捷迅速且距離近，輸配電損耗幾乎為零。

3.3 提高能源利用效率節(jié)約能源

在提高能源利用效率節(jié)約能源方面，常規(guī)燃煤火電廠汽輪機(jī)的能源轉(zhuǎn)換率僅僅能夠達(dá)到15%～45%，而天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)供能技術(shù)60%～90%的能源轉(zhuǎn)換率則具有顯著優(yōu)勢，將實現(xiàn)一次能源的大幅節(jié)省。能源利用效率，也可以衍生出綜合能源系統(tǒng)相比集中式能源的節(jié)能率的評價指標(biāo)。不同項目之間的橫向比較，則需要考察不同項目能源利用效率的高低;效率越高的項目，其能源使用率越高。

4? 結(jié)論

近年來，在環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會、技術(shù)和政策等諸多驅(qū)動力的背景訴求下，能源互聯(lián)網(wǎng)得以提出和發(fā)展。能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將從根本上推動傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)向以信息網(wǎng)絡(luò)和可再生能源為基礎(chǔ)的新興產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變，從而改變依賴傳統(tǒng)能源利用模式的狀態(tài)，是一次根本性的人類社會生活方式的革命。本文分別從經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益三個方面對綜合能源系統(tǒng)的綜合效益進(jìn)行了分析。作為國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的創(chuàng)新前沿和關(guān)注焦點的能源互聯(lián)網(wǎng)，隨著其理念探索不斷付諸于實踐的進(jìn)程，綜合能源服務(wù)的發(fā)展將不斷成為提升人民生活品質(zhì)的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

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