基于多能互补的综合能源发展模式研究及应用

王 虎

(华能左权煤电有限责任公司，山西 左权 032600)

随着“双碳”战略目标的提出，构建清洁低碳、安全高效的能源体系是我国实现“双碳”目标的重要途径，“低碳转型、能源转型、数字化转型”将加速推进，能源的低碳化、综合化、数字化发展将成为实现全球气候目标、保障我国能源安全、促进经济增长的核心动力。随着能源系统物理形态的转变，能源服务形态也呈现出新的特点。综合能源服务作为我国能源服务的新形态，打破了传统单一化的能源服务模式，满足了用户多元化、个性化的能源需求，吸引了各方高度关注。

国家发展改革委、国家能源局印发的《“十四五”现代能源体系规划》中提出，坚持生态优先、绿色发展，壮大清洁能源产业，实施可再生能源替代行动，促进新能源占比逐渐提高。综合能源服务是顺应能源消费趋势的必然选择。以煤为主的能源消费结构和电源结构正在发生转变，可再生能源、核能、天然气等清洁能源发电将逐步占据重要位置，传统电能资源集中度高、市场竞争意识弱，随着互联网、大数据、云计算、物联网等技术与能源的深度融合，能源消费模式不断向智能化转变，实现多类型能源横向跨界融合与优势互补以及能源、需求双向流动[1]。

1 多能互补综合能源内涵及现状

1.1 多能互补综合能源内涵

多能互补综合能源内涵是以智能化能源生产、能源储存、能源供应、能源消费和智慧化能源管理与服务为主线，向终端用户提供综合能源一体化解决方案，追求横向“电、热、冷、气、水”等多品种能源协同供应，实现纵向“源网荷储”等环节之间互动优化，构建满足社会多元化用能需求和客户多元化服务需求的能源服务系统[2]。

多能互补综合能源模式架构包括综合能源供应和能源服务(见图1)。综合能源供应是指满足社会多元化用能需求，打造多能互补的供能系统。通过能源智慧服务及综合能源智能管控系统，对系统中的大量数据进行分析计算，实现能源监控、系统优化调度等，比如可以根据用户负荷的变化，实时调节综合能源系统内各电源的出力[3]。能源服务是指满足客户多元化服务需求，开展购售电服务、能源规划、能效诊断、售电、运行维护、需求侧响应等综合能源服务。

图1 多能互补综合能源模式示意图

1.2 多能互补综合能源相关政策分析

分布式电源规划政策方面：一是提出鼓励专业化能源服务公司与用户合作或以“合同能源管理”模式建设分布式电源；二是鼓励在工业园区或开发区等，推动绿色能源的灵活自主微平衡交易，开展化石能源互联网交易平台试点，开展分布式电源直供负荷试点，并在试点区域内探索过网费标准和辅助服务费标准、交易监管等政策创新工作。

储能规划政策方面：一是推进储能技术装备研发示范，推进提升可再生能源利用水平和电力系统灵活性稳定性应用示范；二是提出“鼓励家庭、园区、区域等不同层次的终端用户利用各类能源和储能资源，实现多能协同和能源综合梯级利用”[4]。

需求侧管理规划政策方面：一是鼓励电能服务机构、售电企业为用户开展需求侧管理提供合同能源管理、综合节能和用电咨询等服务；二是鼓励电能服务公司为电力用户提供智能化、个性化的用电与节电服务。

1.3 多能互补综合能源发展前景

未来，能源消费方式将呈现能源服务化、产销一体化、消费智能化等特征，综合能源服务以客户为中心、以能源广泛互联和智慧能源服务为发展方向，是满足能源消费方式三大特征的最佳方式。能源体制改革、产业发展规划、能源价格及补贴等能源政策是综合能源服务业务的重要推动力量。未来随着能源政策红利的持续释放，将催生出更大市场空间。技术方面：能源生产技术受国家产业政策激励，已取得快速突破，技术进步以“成本驱动”为主，将于2025年趋于成熟；能源配置、储存、消费及综合利用技术总体上处于技术验证和快速突破期，预计2030年前后会快速突破，2035年前后成熟；“能源+互联网”技术正处于技术孵化期，随着能源竖井式发展格局逐渐被打破，以及能源信息逐步公开化，2035年前后或可以快速突破。

综上所述，综合能源服务是顺应能源系统物理形态和服务形态变革的新型服务模式。 综合能源服务市场前景巨大，具有良好的发展环境及发展基础，将会成为未来能源发展的新模式和新增长极，为能源系统发展带来巨大推力。

2 多能互补综合能源发展模式及应用

2.1 多能互补综合能源应用技术

能源生产技术包括分布式光伏、分布式燃气、热泵、生物质发电等技术。能源配置技术包括交直流电网、微电网电力电子、负荷控制、微能网等技术。能源储存技术包括储电、储热、储冷、储氢等技术。

本刊常设“研究报告”、“研究简报”、“仪器装置与设备”等栏目。“定期评述”栏目系统发布特邀知名专家学者撰写的国内外分析化学各领域的综合评述，连续跟踪学术发展前沿。

能源消费及综合利用技术包括充放电、家庭智慧用能、节能、动力电池梯级利用等技术。“能源+互联网”技术包括能源大数据、能源云计算、能源物联网、能源移动互联网、能源人工智能等技术。

2.2 多能互补综合能源发展模式

面向用户电、热、冷、气等多种用能需求，通过燃气冷热电三联供，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，解决弃风、弃光、弃水等问题，实现多能协同供应和能源综合梯级利用[5]。

以绿色、节能、低碳、环保为前提，确保用能安全为基础，实现冷、热、电、气、水、废、氢、消防、环境监测统一规划管理，建设光伏发电、地热+空(水)源供热、天然气制热补充、地源+制冷机供冷、储电站、储热(冷)站、氢能站、充电站等相关设施，实现一站式服务实现电网、热网、气网统筹建设管理、数据信息互联互通，以及土地、功能、设备、运营集约化。搭建高温固体燃料电池热电联产系统，电、气、热、冷、水、氢综合能源管理系统，移动式智能微网电站，以及能源交易等系统，实现供给侧、需求侧高精度预测分析。供给侧的智能化管理与控制，保证信息高速、精准交流。建设智慧能源、供需侧精细化管理、定制化用能、节能用能、智能微网管理、大型热网优化节能、城市水资源综合处理、垃圾无害处理站等系统，实现能源的自给自足[6]。

2.3 多能互补综合能源发展主体

当前，综合能源服务市场竞争者数量众多，业务多为主营业务延伸。具有较强竞争实力的竞争者有燃气公司、能源投资公司、发电企业、电网企业等。

(1)燃气企业。主要优势是：拥有燃气资产；具备天然气行业经验和技术积累；具有天然气价格优势；有客户资源，有客户销售和服务经验；与现有业务捆绑，整合服务资源，市场竞争力强。主要劣势是：天然气设备多为进口，不掌握核心技术；中国天然气资源紧缺；不具有电力资源。

(2)能源投资公司。主要优势是：易得到当地政府支持，市场竞争力强。主要劣势是：不具有广泛的客户资源；不掌握核心能源技术。

(3)发电企业。主要优势是：拥有发电资产；具备电力行业经验和技术积累；具有电力价格优势；易得到政府支持；发售联动抵御市场风险，市场竞争力强。主要劣势是：不具有广泛的客户资源；不具有天然气行业经验和技术[7]。

(4)电网企业。 主要优势是：拥有电网资产；具备电力行业经验和技术积累；具有电力价格优势；拥有最广泛的客户资源；市场竞争力强。主要劣势是：难以得到政府支持；不具有天然气行业经验和技术。

(5)设备制造企业。主要优势是：掌握设备生产技术；具有设备价格优势；在售后设备运维管理、设备节能技术升级等方面领先；拥有一定的客户资源，从事贴近客户的能源建设及设备运维等。主要劣势是：不掌握能源资源。

(6)节能环保企业。主要优势是：具有节能环保技术和人才优势；具备一定的客户资源和服务能力；新技术转化应用能力强。主要劣势是：需政策扶持，发展规模受限。

3 多能互补综合能源发展趋势分析

分布式能源的快速发展、能源消费水平的升级，以及能源体制改革下能源分配者的大量出现，导致能源系统终端对相关服务的需求激增，呈现融合发展态势，并进一步催生出更多的能源服务新需求。以分布式光伏为近期切入点，结合能源监控、光伏云网等平台，针对主要用能环节渗透，进而逐步构建微电网或绿色建筑能源系统，提升其用能的绿色性、经济性、可靠性。

综合能源服务市场竞争的核心是企业以高效、智能的手段满足用户对能源多元化需求的能力。其中，数据是挖掘用户需求、提升服务质量的基础，信息技术是实现高效、智能服务的重要手段，因此能源数据资产是未来综合能源服务领域的核心竞争力之一。通过用能监控平台，能够以能效诊断等为抓手，延伸服务链条；基于广泛布设的用户级用能监控平台构建能源数据云平台，开展能源大数据分析与挖掘，能够优化生产生活方式，支撑政府相关决策[8]。

可再生能源的大规模开发利用导致能源系统源端波动性加大，而第三产业的兴起又导致需求侧峰谷差不断加大，双端剧烈波动下，储能必将迎来爆发式增长。近中期，储能将主要以大型储能电站的形式出现，参与电力系统的辅助服务；远期，随着技术的不断进步以及成本的不断下降，储能将成为微电网、建筑综合能源系统、家庭智慧能源系统的重要组成部分，优化区域能源系统运行。

4 结语

结合当前综合能源发展的实际情况，首先介绍了多能互补综合能源的主要内涵，并系统梳理了当前相关政策环境，然后对未来发展前景进行了展望，并进一步分析了应用相关技术，以及相关竞争主体的优势与劣势，最后明确了实际发展中的关键技术及发展趋势，以期为相关理论研究提供参考。本文能够为后续综合能源的发展提供相应参考思路，为提供多元化用能需求的综合能源服务推广奠定基础。