綜合能源系統綜合效益分析

邵鵬　楊宇全　魏巍　李禹曈　魯丹丹

摘要：近年來，可再生能源替代傳統能源的浪潮正在全世界范圍內興起，構建覆蓋全社會范圍的綜合能源系統成為了經濟社會發展的需要。在國內，構建綜合能源系統的步伐正在穩步向前，不斷促進傳統的不可再生能源和可再生的新能源之間的協同互補發展。綜合能源系統在環境、社會、經濟等多方面具有的良好效益，使得綜合能源系統的相關研究越來越受到重視。基于以上分析，本文對綜合能源系統的環境效益、社會效益、經濟效益等方面效益進行說明。

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.

關鍵詞：綜合能源系統;經濟效益;社會效益;環境效益

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

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

0? 引言

伴隨著當前社會經濟文化的飛速發展，人類社會對能源資源的需求不斷增加，傳統的化石能源由于其不可再生的特性正在不斷衰減，由于化石能源而導致的環境問題日益嚴重。與此同時，自然資源的分布和人類經濟中心的逆向分布的矛盾也在不斷激化，傳統的供能模式已經無法滿足當今社會發展的需要。因此，如何促進能源結構轉型，推動可再生能源的規模化應用，促進可再生能源消納以及多種能源協調利用成為了迫在眉睫的問題。目前，我國正在推進“源-網-荷-儲”一體化建設，積極推進新能源微網和多能互補區域綜合能源系統示范項目的建設，從而促進傳統的不可再生能源和可再生的新能源的協同互補發展。其中，區域綜合能源能源系統指的是利用先進的信息感知和傳輸技術，整合電力系統、天然氣系統、供熱系統和儲能系統，實現多種異質能源系統之間的協調規劃、優化運行、協同管理和多能互補，從而有效的提升能源的利用效率[1]。

1? 經濟效益

綜合能源系統經濟效益包括促進經濟增長、促進產業升級、電費收益、供暖收益、信息服務收益和削峰填谷收益等。

1.1 促進經濟增長

在促進地區經濟增長方面，能源互聯網不僅可以促進能源輸入地區的經濟社會發展，還可以增加能源輸出地區的經濟社會發展。對于能源輸出地區，構建能源互聯網可以促進當地有效的消納豐富的能源資源，為當地政府創造更多的財政稅收，從而促進當地財政收入的增長。同時，在能源輸出地區構建綜合能源系統可以有效地改善當地的能源發展結構，促進當地的經濟環境協同發展。此外，構建綜合能源系統還可以增加當地的就業機會，提升當地人民的生活水平。

1.2 電費收益

從綜合能源系統的電費收益來看，系統運營商在綜合能源系統內開展分布式電站建設，并為用戶提供電能供應，應當向用戶收取電費。考慮到分布式電站的出資方式不同，獲利方式主要包括三類：一是系統運營商全額出資時，運營商將項目初期發生的全部投資額在若干年內攤銷至每一度電，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電時，系統運營商可根據在項目投資建設階段自身在技術、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，運營商根據自身的出資情況進行攤銷，向用戶收取電費[2]。

1.3 供暖收益

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

1.4 信息服務收益

從綜合能源系統的信息服務收益來看，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的情況進行收費。需注意，這部分信息費用應當小于用戶節省的電費支出，否則用戶訂制該服務將無法獲得收益，也就失去了使用該服務的動力。

2? 社會效益

綜合能源系統社會效益包括碳減排效益、減少系統備用成本的社會收益、延緩配電網改造的社會收益、帶動清潔能源產業發展與就業增長、改善社會福利水平、實現不同供用能系統間的有機協調、提高社會供能系統基礎設施的利用率、各類能源的優化利用等。

2.1 減少系統備用成本的社會收益

從減少系統備用成本的角度來看，綜合能源系統將是分布式能源發展的重要的形式，分布式光伏具有波動性和隨機性的特點，為了滿足高峰時期的用電需求，系統需要準備近乎相等的備用裝機容量。發展儲能系統可以減少常規機組和配電網在調峰調頻時所產生的備用容量成本，大幅提升發電的自用比例，有利于減少系統備用成本的社會收益。

2.2 延緩配電網改造的社會收益

從延緩配電網改造來看，風能、太陽能等的波動性而產生的電力諧波使得分布式能源并網后將不可避免地影響電網的電能質量，隨著分布式能源在電網中的占比不斷增加，這種影響會越來越嚴重。儲能系統可以緩解這種危害，從而降低了對配電網設備進行改造所帶來的成本。

2.3 帶動清潔能源產業發展與就業增長

從帶動清潔能源產業發展與就業增長來看，全球能源互聯網是清潔能源在全球范圍大規模開發、配置、利用的基礎平臺，既能保證全球經濟在持續發展中實現低碳化，又能推動經濟持續增長。清潔能源作為資金和技術密集型戰略新興產業，其產業鏈長，涉及電源、電網、裝備、科研、信息等領域，具有顯著的技術擴散效應、就業效應和經濟乘數效應[3]。

2.4 改善社會福利水平

從改善社會福利水平來看，與能源相關的產業生產成本與能源價格息息相關，綜合能源系統所帶來的能源價格的降低可以有效的降低其相關產業的成本從而影響社會整體價格水平。同時，綜合能源系統所帶來的就業機會可以提升地區居民人均可支配收入，從而提升人民生活水平和生活質量。最后，綜合能源系統可以有效的改善能源供給結構，降低能源供給成本，從而影響政府的財政支出，使財政經費能更有效的應用于提高社會福利水平上。

2.5 提高社會供能系統基礎設施的利用率

從提高系統基礎設施的利用率來看，在目前供電、供熱/冷、供氣系統等各供能系統只能依據其自身峰值負荷單獨設計和建設的狀況下，各供能系統的負荷需求卻均存在明顯峰谷交錯現象，因此，低下的設備利用率則成為一個必然會產生的問題。設備利用率低下問題同樣存在于供氣供熱/冷系統，已造成社會資金的極大損失，用于各供用能系統的運行維護費用也顯著增長。而上述問題的緩解或消除，則需要綜合能源系統內部有機協調各子系統[4-5]。

3? 環境效益

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

3.1 減少大氣污染物排放

從發電過程減少大氣污染物排放上來看，綜合能源系統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。對于綜合能源系統而言，由于天然氣幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質，以天然氣燃料的燃氣輪機為動力裝置的綜合能源系統能減少二氧化硫和粉塵排放量近100%;燃燒時產生二氧化碳少于煤，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在大氣污染物減排量方面，相比集中式能源系統、特別是火電機組仍有明顯減排效益。而綜合能源系統中的光伏、小型風電機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。故綜合能源系統生產的電力、熱力等能源，相比仍有污染排放的集中式火電機組而言，大氣污染物減排效益明顯[6]。

3.2 節省損耗減少碳排放

從節省損耗減少碳排放上來看，綜合能源系統布置在能源負荷中心的相關園區內，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。集中式電站發電和大電網輸配電到終端用戶，電力生產和最終消費是分離的，電網輸配電的損耗通常在5%～7%，面向終端的基層低壓配電網絡的損耗則更高，約8%～12%，部分農村地區低壓輸配線路損耗則更高。綜合能源系統設置在用能負荷中心的產業園區內，電力生產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約能源

在提高能源利用效率節約能源方面，常規燃煤火電廠汽輪機的能源轉換率僅僅能夠達到15%～45%，而天然氣冷熱電聯供系統供能技術60%～90%的能源轉換率則具有顯著優勢，將實現一次能源的大幅節省。能源利用效率，也可以衍生出綜合能源系統相比集中式能源的節能率的評價指標。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? 結論

近年來，在環境、經濟、社會、技術和政策等諸多驅動力的背景訴求下，能源互聯網得以提出和發展。能源互聯網的發展將從根本上推動傳統能源產業向以信息網絡和可再生能源為基礎的新興產業轉變，從而改變依賴傳統能源利用模式的狀態，是一次根本性的人類社會生活方式的革命。本文分別從經濟效益、社會效益和環境效益三個方面對綜合能源系統的綜合效益進行了分析。作為國內外產業界和學術界的創新前沿和關注焦點的能源互聯網，隨著其理念探索不斷付諸于實踐的進程，綜合能源服務的發展將不斷成為提升人民生活品質的關鍵。

參考文獻：

[1]曾鳴，楊雍琦，劉敦楠，等.能源互聯網“源-網-荷-儲”協調優化運營模式及關鍵技術[J].電網技術，2016，40（1）：114-124.

[2]楊錦成，駱建波，康麗惠，等.區域能源互聯網構架下的綜合能源服務[J].上海節能，2017（03）：137-146.

[3]趙東元.能源互聯網對電力需求側管理變革的影響[J].電力建設，2017，38（5）：11-17.

[4]高澈，牛東曉，馬明，等.大規模新能源區域互聯消納能力分析及綜合評價方法研究[J].中國電力，2017，50（7）：56-63.

[5]馬釗，周孝信，尚宇煒，盛萬興.能源互聯網概念、關鍵技術及發展模式探索[J].電網技術，2015（11）.

[6]嚴太山，陳浩忠，曾平良，馬則良，張立波，田書欣.能源互聯網體系架構及關鍵技術[J].電網技術，2016（1）.