下一代能源社會體系的基本細胞單元：綜合能源微網(wǎng)

■ 文/任洪波

“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源不僅是信息技術與能源技術的交叉，更是“平等、開放、協(xié)同、共享”的互聯(lián)網(wǎng)思維在能源領域的廣域滲透與深度融合。其根本宗旨是對既有能源生態(tài)體系、服務和商業(yè)模式、消費理念和行為進行系統(tǒng)重構，在能源的產(chǎn)、供、銷諸環(huán)節(jié)全面貫徹“人人為我、我為人人”的價值思想，構建人與自然協(xié)同共生的下一代能源社會體系。

下一代能源社會體系并不是宏大的主觀臆想，而是立足于區(qū)域社會空間，以能源為核心，以基于分布式能源的綜合能源微網(wǎng)為基本細胞單元。分布式能源的去中心化理念和按需供能的本質(zhì)，從技術層面推動了能源生產(chǎn)和消費革命，而分布式能源的網(wǎng)絡化應用則從商業(yè)層面促進了能源體制和機制革新，從而催生電—氣—冷—熱互補融合、源—網(wǎng)—荷—儲互動協(xié)調(diào)的“綜合能源微網(wǎng)”理念，使得下一代能源社會體系從夢想走進現(xiàn)實。

下一代能源社會體系構想

下一代能源社會體系是結(jié)合能源互聯(lián)網(wǎng)與智慧城市建設，將區(qū)域全體的能源和資源的有效配置、可再生能源的充分利用，以及區(qū)域空間形態(tài)和居民生活方式的合理變革融于一體，達成“環(huán)境友好”和“生活舒適”兩立的多元共生型能源社會體系。該理念的提出基于4點核心思想：（1）充分考慮自然協(xié)調(diào)性及用戶適應性，綜合能源供給側(cè)分布式能源及能源需求側(cè)節(jié)能手段的生態(tài)智慧型能源管理系統(tǒng)；（2）促進人與人、物與物、人與物交流的多元智慧型互動網(wǎng)絡；（3）融合能源管理系統(tǒng)與智能交通系統(tǒng)的環(huán)境友好型智能交通體系；（4）舒適和節(jié)能兩立的生態(tài)智能型城市和區(qū)域規(guī)劃。

從能源供給源的角度上看，沒有哪一種能源可以起到絕對低碳的效果，也沒有哪一種能源能夠獨立支撐全部能源需求。因此，我們有必要在推進傳統(tǒng)化石能源高效清潔利用的同時，“上天入地”地尋覓新型清潔能源，因地制宜選取多種能源和技術，通過優(yōu)化組合配置，構建基于多能源互補利用的立體能源供給體系。

在能源技術層面，我們要構建節(jié)能、創(chuàng)能、蓄能三位一體的多層次遞進式能源技術研發(fā)與應用體系。在充分挖掘現(xiàn)有技術節(jié)能潛力的基礎之上，開拓各類新型能源利用技術。同時，研究方向從側(cè)重技術向側(cè)重能源管理的角度拓展，從系統(tǒng)高度上統(tǒng)籌安排各種技術之間的配合關系。

在能源利用層面，我們要突破傳統(tǒng)“點狀用能”的局限性，從城市或區(qū)域?qū)用娼y(tǒng)籌協(xié)調(diào)，構建區(qū)域能源面域利用體系，實現(xiàn)能源利用的網(wǎng)絡化、系統(tǒng)化、高效化。

正所謂“你的存在，就是我之所以存在的原因”，系統(tǒng)思考的理念必將貫穿下一代能源社會體系的始終。多能源互補、多技術耦合、多用戶融通的多元立體能源利用體系的提出，正是為了促進能源、技術和用戶間的合作與互動，提高綜合能效，創(chuàng)造利益增益。

基于分布式能源產(chǎn)消者的綜合能源微網(wǎng)

為深入推進城市和區(qū)域節(jié)能減排，以梯級利用、集成增效為核心理念，集電、熱、冷等多種能源聯(lián)合供應于一體的分布式能源系統(tǒng)受到廣泛關注。分布式能源系統(tǒng)的應用與推廣將在城市內(nèi)部催生眾多個性化“分布式能源產(chǎn)消者（Prosumer）”，實現(xiàn)能源的自給自足。另一方面，城市能源供求體系亦呈現(xiàn)多元化、復雜化發(fā)展態(tài)勢，傳統(tǒng)的單向、孤立的能源服務模式已不能適應城市可持續(xù)發(fā)展需求。在此背景下，通過對既有能源供應系統(tǒng)（如供電、供氣、供冷、供熱等）進行整體協(xié)調(diào)、配合和優(yōu)化，綜合能源系統(tǒng)應運而生。綜合能源系統(tǒng)與分布式能源系統(tǒng)的耦合，將進一步促進多源—多網(wǎng)—多荷互聯(lián)共融的“綜合能源微網(wǎng)”理念的形成與發(fā)展，從而為下一代能源社會體系在城市和區(qū)域?qū)用娴木呦蠡峁┯辛χ巍?/p>

綜合能源微網(wǎng)是以分布式能源產(chǎn)消者為節(jié)點，以電、氣、冷、熱能源網(wǎng)絡為紐帶，連接能源生產(chǎn)、輸配、儲存和使用等諸環(huán)節(jié)而形成的多元、立體的能源網(wǎng)絡系統(tǒng)。綜合能源微網(wǎng)可以看成是傳統(tǒng)單體分布式能源系統(tǒng)與以區(qū)域供熱、供冷系統(tǒng)為主體的區(qū)域供能系統(tǒng)的耦合與集成。提出綜合能源微網(wǎng)的根本動因是解決區(qū)域內(nèi)供能側(cè)與用能側(cè)存在的多元能源的實時匹配與平衡問題。在區(qū)域綜合能源微網(wǎng)中，每個節(jié)點均為分布式能源產(chǎn)消者，起源于常規(guī)能源用戶，通過配置分布式供能設備而兼具能源（特別是電力）供應功能。多元產(chǎn)消者借助連接彼此的能源網(wǎng)絡進行能量融通，將產(chǎn)生的余電、余熱在區(qū)域內(nèi)消化，實現(xiàn)電力和熱力的互聯(lián)互通、互相補償，提升區(qū)域整體能效。

從供能體系來看，綜合能源微網(wǎng)體現(xiàn)了一種互通、互動、互助的立體能源解決方案。橫向多能互補、多戶共享、互為備份；縱向源、網(wǎng)、荷、儲一體，相互協(xié)調(diào)。源可以是基于化石能源的冷熱電聯(lián)供，也可以是太陽能、風能等可再生能源；網(wǎng)包括電網(wǎng)、熱網(wǎng)、氣網(wǎng)等；荷包括電力負荷、熱力負荷等；儲包括蓄電、蓄熱、蓄冷等。

從供能范疇來看，綜合能源微網(wǎng)依托城市能源網(wǎng)，滿足商務區(qū)、住宅區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等特定區(qū)域的電、熱、冷等多種能源需求。網(wǎng)內(nèi)各單體產(chǎn)消者可自備多種分布式電源、熱源設備，在滿足自身消費的同時，剩余能源通過區(qū)域微電網(wǎng)、微熱網(wǎng)融通至域內(nèi)其他用戶，以充分利用本地資源，提高能源利用效率，確保供能可靠性。

從供能目的來看，能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、傳輸，其終極目標都是為了滿足人類的生產(chǎn)、生活需求。因此，綜合能源微網(wǎng)的建設需要充分發(fā)揮人的主觀能動性，通過理念共享、共感，構建促進生產(chǎn)、生活方式變革的需求側(cè)響應機制。本著以人為本的基本思想，將能源使用的決定權交給消費者，由他們決定何時、何地，以何種形式使用何種能源。

此外，就產(chǎn)權歸屬而言，雖然綜合能源微網(wǎng)著重強調(diào)整體利益，但是電源、負荷資產(chǎn)均歸產(chǎn)消者個體所有。無論從物理還是商業(yè)層面，各產(chǎn)消者均相對獨立，有著不同的利益訴求、技術特性、用能需求、控制手段等，但彼此之間關系密切且存在一定的利益關聯(lián)。一方面，產(chǎn)消者個體要以各自利益最大化為目標，確立自身產(chǎn)能、購能、用能策略；另一方面，考慮到區(qū)域內(nèi)眾多能源產(chǎn)消者在能源供需層面所呈現(xiàn)的異質(zhì)特性，可以充分挖掘它們間的互補和互利功能，通過合作實現(xiàn)物理層面的節(jié)能增效和商業(yè)層面的減支降費，從而達到共贏。顯然，節(jié)點局部目標與網(wǎng)絡整體目標可能存在沖突，需要進行有效的協(xié)調(diào)管理。

綜上所述，多種能源的源、網(wǎng)、荷深度融合、緊密互動是綜合能源微網(wǎng)的本質(zhì)屬性，綜合能源微網(wǎng)有望成為未來城市能源的主要承載形式。此外，終端消費層面能源體系的自我革新，也正自下而上倒逼上層能源供給側(cè)變革。國內(nèi)外發(fā)展實踐表明，隨著能源體制改革的深入推進，傳統(tǒng)能源企業(yè)將逐步向區(qū)域綜合能源服務商轉(zhuǎn)型，以城市和區(qū)域為基本立足點，以終端用戶需求為導向，提供電、氣、冷、熱全方位、一站式綜合能源服務。

因此，在以一體化、智能化和人性化為基本特征的下一代能源社會體系中，綜合能源微網(wǎng)將起著黏合劑和調(diào)節(jié)劑的作用，可以有效協(xié)調(diào)市場化環(huán)境下能源供需生態(tài)系統(tǒng)的上下游關系，重塑能源生產(chǎn)和消費體系，推動生態(tài)文明建設進程。