多能互补集成优化工程发展前景分析

杨文材 张笑颜 袁梦媛 赵传帅

摘 要： 国家能源局于2017年1月公布了23个多能互补集成优化示范工程项目。建设多能互补集成优化示范工程是国家构建“互联网+”智慧能源系统，实现能源体系现代化转型的重要任务之一，其未来发展主流是综合能源服务，发展模式是供需互动协同优化，发展重点是产业园区。既快又好地推进多能互补集成优化示范工程建设，必将为我国能源现代化转型及建设能源强国作出重大的贡献。

关键词： 多能互补；发展前景；供需互动协同优化

一、研究背景

能源是支撑国民经济发展的基础，在建设社会主义现代化强国的伟大进程中，加快建成现代能源强国是先决条件。当前，我国能源生产和消费革命深入推进，正从以化石能源为主体的传统能源体系向清洁低碳、安全高效的现代能源体系转型。如何尽快实现能源体系的现代化转型，必然要从安全性、经济性、可持续性、清洁低碳四个维度进行考量，更要与我国能源资源禀赋和人民日益增长的美好生活需要相适应。

为提高我国能源系统效率，增加有效供给，满足合理需求，带动有效投资，国家发改委、国家能源局在2016年7月出台《关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》（简称意见）。根据《意见》的部署，国家能源局于2017年1月发布了《首批多能互补集成优化示范工程的通知》，公布了首批“十三五”期间23个多能互补集成优化示范工程项目。自此，在国家政策及政府部门的强力推动下，多能互补集成优化国家级示范工程建设拉开了大幕。

二、多能互补集成优化工程概况

（一）多能互补工程地区与类型分布

从中国第一批多能互补集成优化示范工程地区分布来看，主要还是分布在传统的能源大省。排名第一的是陕西省，首批共有5个项目入选多能互补集成优化示范工程。其次是河北省，数量达到4个。青海省、内蒙古和江苏省数量均为2个，其他几个省市数量均保持在1个。

从首批多能互补集成优化示范工程项目来看，目前主要集中在终端一体化集成供能系统方面，数量为17个，占比74%，而风光水火储多能互补系统建设项目较少，数量为6个，占比26%。

（二）多能互补工程建设类型

（1）终端一体化集成供能系统

面向终端用户电、热、冷、气等多种用能需求，因地制宜、统筹开发、互补利用传统能源和新能源，优化布局建设一体化集成供能基础设施，通过天然气热电冷三联供、分布式可再生能源和能源智能微网等方式，实现多能协同供应和能源综合梯级利用。

在既有产业园区、大型公共建筑、居民小区等集中用能区域，实施供能系统能源综合梯级利用改造，有利于推广应用上述供能模式，同时加强余热、余压以及工业副产品、生活垃圾等能源资源回收和综合利用。

（2）风光水火储多能互补系统

利用大型综合能源基地风能、太阳能、水能、煤炭、天然气等资源组合优势，推进风光水火储多能互补系统建设运行。

开展风光水火储多能互补系统一体化运行，有利于提高电力输出功率的稳定性，提升电力系统消纳风电、光伏发电等间歇性可再生能源的能力和综合效益，同时也是解决我国风光等新能源长期存在弃风弃光弃水等顽疾的重要手段。

三、多能互补发展前景分析

（一）综合能源服务

随着经济发展进入新常态，电力供求也进入新常态，电力消费呈现下降趋势，在此背景下，多能互补成为发展的方向，今后电力短缺、电力增速两位数增长的现象或将消失。

多能互补集成优化工程作为能源行业的新业态，国内尚无成熟的建设运营经验，所有市场主体处在同一起跑线，综合能源服务业将成为主流。通过综合能源服务商实现面向用户的冷热电综合供能服务，对用户用能需求分析，结合各分布式供能系统的固有生产成本、转换效率以及外部能源交易价格信号，选择整个系统能源生产成本最低、用户用能成本最低的开机组合方式，以此满足用户的各类用能需求。这样就直接实现分布式电源和用户的关联，使售电服务完全耦合电能生产端和销售端，实现了多能互补系统的运行优化。

（二）供需互动协同优化

供需互动协同优化模式是一种两侧共同进行优化，效益实现共享的模式。协同优化与集成优化存在巨大的不同。所谓“集成”就是将一些孤立的事物或元素，通过某种方式集中在一起，产生相互联系，构成一个有机整体。而“协同”，就是指协调两个或多个不同资源或者个体，协调一致地完成某一目标的过程或能力。

在以分布式能源构建的多能互补工程系统中，在需求侧不仅可以将各种分布式能源协调起来，而且可将供给侧和需求侧协调呼应起来。让需求响应供给，而不是供给侧单方面应对需求侧的波动变化。结合分布式储能，共同实现资源的协同优化配置。能源互联网就是通过信息系统实现有效的需求响应，解决供需互动协调配置。

在需求端建设充足的分布式储能系统，就可以实现异步协同优化。储能电池和各种储电技术的进步，在用户需求侧将用电低谷时段的电力储存起来，在用电高峰时段输出满足用户需求，削峰填谷，均衡用电，优化配置。

人们对于能源的需求不单是电力，还有热力和制冷需求。中国用于电力的煤炭消费占煤炭总消费量的45.2%，用于供热和终端能源消费占34.3%，其中终端能源消费也主要集中在采暖和热力系统上，而相当一部分电力也是在终端用于采暖和生活热水上。热是可以短期储存的，储热可将系统的供需实现异步协同优化。

多能互补集成优化工程项目中，电、热、冷三种终端二次能源相互之间因为储能实现了异步协同优化，大大提升了能源系统的灵活性和对于终端需求的适用性。在马斯克三位一体的分布式能源模式上，再配置一个地源或空气源热泵以及蓄能水罐，就可以将能源自给自足扩展到供暖、供生活热水和制冷上。地热专家汪集旸院士将这种模式称为“地热+光伏+”。实际上，更准确地说是“光伏+储电+地热+储能+电动车+需求侧响应”模式的多能互补互动协同优化。

（三）产业园区

“十三五”期间，“因地制宜、就地取材”的分布式供能系统将越来越多地满足新增用能需求。《能源发展“十三五”规划》还将终端一体化集成供能系统作为能源系统优化的重点工程之一，并以专栏形式提出具体实施方案。因此，在多能互补集成优化工程中，终端一体化集成供能系统又是重中之重。

根据初步统计，全国现有200余个国家级产业园区，1300余个省级产业园区，逾万个县级产业园区。若全国三分之一的产业园区实施终端一体化集成供能系统，市场空间将达万亿以上。

四、結语

既快又好地推进多能互补集成优化示范工程建设，使其发挥出最大的功效，是国家能源电力行业企业乃至全社会的共同使命，更是当前能源电力领域贯彻落实党的十九大精神关于建设现代化经济体系、加快生态文明体制改革和建设美丽中国的切实行动。我们相信，多能互补工程的建设与发展必将为我国能源现代化转型及建设能源强国作出巨大的贡献。

参考文献

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