多能互補集成優化工程發展前景分析

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個多能互補集成優化示范工程項目。建設多能互補集成優化示范工程是國家構建“互聯網+”智慧能源系統，實現能源體系現代化轉型的重要任務之一，其未來發展主流是綜合能源服務，發展模式是供需互動協同優化，發展重點是產業園區。既快又好地推進多能互補集成優化示范工程建設，必將為我國能源現代化轉型及建設能源強國作出重大的貢獻。

關鍵詞： 多能互補；發展前景；供需互動協同優化

一、研究背景

能源是支撐國民經濟發展的基礎，在建設社會主義現代化強國的偉大進程中，加快建成現代能源強國是先決條件。當前，我國能源生產和消費革命深入推進，正從以化石能源為主體的傳統能源體系向清潔低碳、安全高效的現代能源體系轉型。如何盡快實現能源體系的現代化轉型，必然要從安全性、經濟性、可持續性、清潔低碳四個維度進行考量，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。

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

二、多能互補集成優化工程概況

（一）多能互補工程地區與類型分布

從中國第一批多能互補集成優化示范工程地區分布來看，主要還是分布在傳統的能源大省。排名第一的是陜西省，首批共有5個項目入選多能互補集成優化示范工程。其次是河北省，數量達到4個。青海省、內蒙古和江蘇省數量均為2個，其他幾個省市數量均保持在1個。

從首批多能互補集成優化示范工程項目來看，目前主要集中在終端一體化集成供能系統方面，數量為17個，占比74%，而風光水火儲多能互補系統建設項目較少，數量為6個，占比26%。

（二）多能互補工程建設類型

（1）終端一體化集成供能系統

面向終端用戶電、熱、冷、氣等多種用能需求，因地制宜、統籌開發、互補利用傳統能源和新能源，優化布局建設一體化集成供能基礎設施，通過天然氣熱電冷三聯供、分布式可再生能源和能源智能微網等方式，實現多能協同供應和能源綜合梯級利用。

在既有產業園區、大型公共建筑、居民小區等集中用能區域，實施供能系統能源綜合梯級利用改造，有利于推廣應用上述供能模式，同時加強余熱、余壓以及工業副產品、生活垃圾等能源資源回收和綜合利用。

（2）風光水火儲多能互補系統

利用大型綜合能源基地風能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優勢，推進風光水火儲多能互補系統建設運行。

開展風光水火儲多能互補系統一體化運行，有利于提高電力輸出功率的穩定性，提升電力系統消納風電、光伏發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光等新能源長期存在棄風棄光棄水等頑疾的重要手段。

三、多能互補發展前景分析

（一）綜合能源服務

隨著經濟發展進入新常態，電力供求也進入新常態，電力消費呈現下降趨勢，在此背景下，多能互補成為發展的方向，今后電力短缺、電力增速兩位數增長的現象或將消失。

多能互補集成優化工程作為能源行業的新業態，國內尚無成熟的建設運營經驗，所有市場主體處在同一起跑線，綜合能源服務業將成為主流。通過綜合能源服務商實現面向用戶的冷熱電綜合供能服務，對用戶用能需求分析，結合各分布式供能系統的固有生產成本、轉換效率以及外部能源交易價格信號，選擇整個系統能源生產成本最低、用戶用能成本最低的開機組合方式，以此滿足用戶的各類用能需求。這樣就直接實現分布式電源和用戶的關聯，使售電服務完全耦合電能生產端和銷售端，實現了多能互補系統的運行優化。

（二）供需互動協同優化

供需互動協同優化模式是一種兩側共同進行優化，效益實現共享的模式。協同優化與集成優化存在巨大的不同。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，產生相互聯系，構成一個有機整體。而“協同”，就是指協調兩個或多個不同資源或者個體，協調一致地完成某一目標的過程或能力。

在以分布式能源構建的多能互補工程系統中，在需求側不僅可以將各種分布式能源協調起來，而且可將供給側和需求側協調呼應起來。讓需求響應供給，而不是供給側單方面應對需求側的波動變化。結合分布式儲能，共同實現資源的協同優化配置。能源互聯網就是通過信息系統實現有效的需求響應，解決供需互動協調配置。

在需求端建設充足的分布式儲能系統，就可以實現異步協同優化。儲能電池和各種儲電技術的進步，在用戶需求側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占煤炭總消費量的45.2%，用于供熱和終端能源消費占34.3%，其中終端能源消費也主要集中在采暖和熱力系統上，而相當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，儲熱可將系統的供需實現異步協同優化。

多能互補集成優化工程項目中，電、熱、冷三種終端二次能源相互之間因為儲能實現了異步協同優化，大大提升了能源系統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展到供暖、供生活熱水和制冷上。地熱專家汪集旸院士將這種模式稱為“地熱+光伏+”。實際上，更準確地說是“光伏+儲電+地熱+儲能+電動車+需求側響應”模式的多能互補互動協同優化。

（三）產業園區

“十三五”期間，“因地制宜、就地取材”的分布式供能系統將越來越多地滿足新增用能需求。《能源發展“十三五”規劃》還將終端一體化集成供能系統作為能源系統優化的重點工程之一，并以專欄形式提出具體實施方案。因此，在多能互補集成優化工程中，終端一體化集成供能系統又是重中之重。

根據初步統計，全國現有200余個國家級產業園區，1300余個省級產業園區，逾萬個縣級產業園區。若全國三分之一的產業園區實施終端一體化集成供能系統，市場空間將達萬億以上。

四、結語

既快又好地推進多能互補集成優化示范工程建設，使其發揮出最大的功效，是國家能源電力行業企業乃至全社會的共同使命，更是當前能源電力領域貫徹落實黨的十九大精神關于建設現代化經濟體系、加快生態文明體制改革和建設美麗中國的切實行動。我們相信，多能互補工程的建設與發展必將為我國能源現代化轉型及建設能源強國作出巨大的貢獻。

參考文獻

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