當前，能源轉(zhuǎn)型已是不可逆轉(zhuǎn)的歷史潮流。為此，更需每個人都擁有一雙“慧眼”……

國內(nèi)推進多能互補集成優(yōu)化示范工程建設(shè)

2016年7月，為加快推進多能互補集成優(yōu)化示范工程建設(shè)，國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)布《關(guān)于推進多能互補集成優(yōu)化示范工程建設(shè)的實施意見》。意見的出臺，旨在加快推進多能互補集成優(yōu)化示范工程建設(shè)，提高能源系統(tǒng)效率，增加有效供給，滿足合理需求，帶動有效投資，促進經(jīng)濟穩(wěn)定增長。意見指出，2016年在已有相關(guān)項目基礎(chǔ)上，推動項目升級改造和系統(tǒng)整合，啟動第一批示范工程建設(shè)。意見要求，到2020年，各省(區(qū)、市)新建產(chǎn)業(yè)園區(qū)采用終端一體化集成供能系統(tǒng)的比例達到50%左右，既有產(chǎn)業(yè)園區(qū)實施能源綜合梯級利用改造的比例達到30%左右；國家級風光水火儲多能互補示范工程棄風率控制在5%以內(nèi)，棄光率控制在3%以內(nèi)。

今年1月19日，國家電網(wǎng)公司召開新聞發(fā)布會，提出了20項促進新能源消納的具體措施，涉及電網(wǎng)建設(shè)、調(diào)峰能力建設(shè)、統(tǒng)一規(guī)劃研究以及關(guān)鍵技術(shù)研究等多個方面，包括2項目標和時間節(jié)點：2017～2018年有效緩解棄風棄光矛盾；到2020年根本解決新能源消納問題，棄風棄光率控制在5%以內(nèi)，就地解決是重中之重。多能綜合利用，尤其是在歐美，實際上是解決新能源消納和提高能源利用效率的重要方法，也將成為未來能源網(wǎng)絡(luò)運營公司的利器。

我國多能互補發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀

近幾年來，隨著我國工業(yè)園區(qū)的建設(shè)發(fā)展、微網(wǎng)與新能源發(fā)電的普及、新投資模式的不斷升級，同時注重可靠技術(shù)與經(jīng)濟回報的理念加深。為滿足新供需形勢下的需求，發(fā)展多能互補概念下的終端一體化集成供能系統(tǒng)和風光水火儲多能互補系統(tǒng)就成為了不二選擇。

國家能源局公布的首批多能互補集成優(yōu)化示范工程入選項目多達23個，并且多數(shù)為終端一體化集成供能系統(tǒng)。相關(guān)規(guī)劃設(shè)計方案已經(jīng)完成，但由于項目復雜度等多種原因，多數(shù)項目還處于未開工狀態(tài)，具體效果還有待能源局組織相關(guān)評估。除此之外，在多能互補概念公布之前，就已經(jīng)存在大型城市綜合能源站等相關(guān)示范項目，在分布式燃機與能源梯級利用方面取得了一定示范效果。

園區(qū)內(nèi)的熱電聯(lián)產(chǎn)項目，實際上也是基于多種能源應(yīng)用的基礎(chǔ)模式，如何實現(xiàn)熱電解耦將是電力改革背景下的重點。同時，實現(xiàn)一定程度電熱解耦，也可以提升新能源本地消納空間。《熱電聯(lián)產(chǎn)管理辦法》中指出：“市場化調(diào)峰機制建立前，抽凝熱電聯(lián)產(chǎn)機組（含自備電廠機組）應(yīng)提高調(diào)峰能力，積極參與電網(wǎng)調(diào)峰等輔助服務(wù)考核與補償。鼓勵熱電機組配置蓄熱、儲能等設(shè)施實施深度調(diào)峰，并給予調(diào)峰補償。鼓勵有條件的地區(qū)對配置蓄熱、儲能等調(diào)峰設(shè)施的熱電機組給予投資補貼。”

能源互聯(lián)網(wǎng)將是多能互補的未來發(fā)展趨勢

多能互補可以為園區(qū)建設(shè)提供靈活性解決方案，內(nèi)部靈活性可以幫助企業(yè)盈利，外部靈活性可以提高國家能源供應(yīng)安全穩(wěn)定。大范圍地發(fā)展多能互補對燃氣利用有一定好處，也對大規(guī)模消納新能源背景下的電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻能力有所補充。同時，可以提高“一帶一路”產(chǎn)業(yè)布局中出口產(chǎn)品的系統(tǒng)經(jīng)濟性，使得中國制造更受全世界人民歡迎。

結(jié)合我國正在進行的能源體制改革，可以期待，電力產(chǎn)業(yè)中未來發(fā)電計劃放開、現(xiàn)貨市場出現(xiàn)和終端電價調(diào)整后的多能互補項目會在比園區(qū)更加廣泛的區(qū)域范圍甚至大型城市供能領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。結(jié)合其他能源領(lǐng)域的體制改革，逐漸將打破以單一電網(wǎng)、熱網(wǎng)、氣網(wǎng)運營的模式，打破不同業(yè)務(wù)部門協(xié)調(diào)困難、規(guī)劃不統(tǒng)一、運營效率不高的困境。這將為各領(lǐng)域的體制改革提供標桿，也滿足民眾和企業(yè)對能源便利、用量與價格的期待。從世界各國的多能互補項目發(fā)展來看，大多數(shù)試點都在小范圍區(qū)域電網(wǎng)層級展開，但是多能互補的高效應(yīng)用不僅局限于微電網(wǎng)層面，將多個小型多能互補項目向上集成成更大范圍的能源互聯(lián)網(wǎng)將是未來的趨勢。

多能互補一定會成為未來能源網(wǎng)絡(luò)運營公司的利器，無論電網(wǎng)、熱網(wǎng)、氣網(wǎng)等運營商都需要提早掌握相關(guān)的商業(yè)模式、運營技巧與技術(shù)手段，抓住歷史發(fā)展機遇。

歐洲多能互補與多網(wǎng)耦合的借鑒意義

歐洲多能互補與多網(wǎng)耦合的概念是在可再生能源高速發(fā)展的背景下提出的，由于可再生能源的波動性和異地消納的困難性，對于既有能源系統(tǒng)的靈活性和可儲存性提出了更高的要求。傳統(tǒng)電力供應(yīng)由于其必須連續(xù)供電、不可大規(guī)模儲存、必須時刻平衡等特性，無法提供所需的靈活性。與此相對的熱網(wǎng)和燃氣管網(wǎng)則具備天然的儲存特性，能夠在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，儲熱和儲氣設(shè)備在大多數(shù)情況下也比電池儲能要便宜。因此多網(wǎng)耦合作為多能互補的一種實現(xiàn)方式被提了出來。歐洲多網(wǎng)耦合中的網(wǎng)是個廣義的網(wǎng)絡(luò)概念，需求側(cè)的各類設(shè)備通過互聯(lián)和集中控制也能形成一個網(wǎng)絡(luò)，同樣在未來具有很大潛力的電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)也是多網(wǎng)耦合的重要組成部分。

無論是大系統(tǒng)還是小系統(tǒng)，未來電力供應(yīng)中基荷將會逐漸消失，靈活性將具備更大的價值。在傳統(tǒng)能源逐漸退出市場的長期過程中，整個系統(tǒng)將會經(jīng)歷較長一段時間的電力過剩，在很多情況下，可再生能源的發(fā)電將會大于負荷。波動性逐漸增大的系統(tǒng)自然需要更多的靈活性設(shè)備，如儲熱、儲氣裝置、可中斷負荷等。

目前，歐洲基于多網(wǎng)耦合的多能互補方案有幾條主流的技術(shù)路徑，為了實現(xiàn)區(qū)域的最優(yōu)能源供應(yīng)，可以根據(jù)當?shù)氐馁Y源稟賦將幾條技術(shù)路徑進行組合。德國為了實現(xiàn)2050年80%的電力由可再生能源電力供應(yīng)的目標，積極實驗多能互補多網(wǎng)耦合方案，目前通過E-Energy項目已經(jīng)開展了多個試點。這些試點結(jié)合了多種多能互補技術(shù)路徑，如庫克斯港項目通過2個虛擬電廠耦合了風光電力、沼氣發(fā)電、分布式熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備與終端的冷熱負荷，并通過分段電價和動態(tài)電價實現(xiàn)多網(wǎng)之間的智能互動。

歐洲這一類多能互補和多網(wǎng)耦合項目試點有良好的示范效應(yīng)和后續(xù)應(yīng)用，原因在于試點規(guī)劃階段，各試點因地制宜地考慮了本地發(fā)展情況、用能需求和技術(shù)沉淀，各試點的推進也有較強的規(guī)劃性并注重經(jīng)濟性和實用性。就技術(shù)路線本身，歐洲大比例新能源接入后遇到的問題（追求新技術(shù)突破）、以區(qū)域能源交易市場為主的特點（注重本地需求）、交易調(diào)度機構(gòu)設(shè)立（電力改革）等情況與國內(nèi)改革初期類似，長期來看這種重穩(wěn)定講成效的改革模式也值得借鑒。

基于多網(wǎng)耦合的多能互補方案有幾條主流的技術(shù)路徑可供選擇：

1 虛擬電廠下的分布式社區(qū)熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供方案

區(qū)域內(nèi)一部分社區(qū)配備小型熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，另一部分社區(qū)配備熱泵，這些社區(qū)與風電和光伏設(shè)備聯(lián)網(wǎng)并通過一個中央控制室集中優(yōu)化。所有設(shè)備共同組合成一個虛擬電廠。在可再生能源過剩的情況下，熱泵消耗電力并高效地生產(chǎn)熱量供給社區(qū)；在可再生能源供應(yīng)不足的情況下，小型燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備啟動，同時生產(chǎn)電力和熱量供應(yīng)給社區(qū)。分布式的設(shè)備具有靈活性高、響應(yīng)快的特點，使得整個系統(tǒng)能夠在各種情況下高效運轉(zhuǎn)。基于深度學習技術(shù)的預測和調(diào)度算法，是整個虛擬電廠系統(tǒng)的核心。丹麥學者已經(jīng)提出的基于綠色能源發(fā)電的“第四代區(qū)域供熱技術(shù)”即是這種理念。

2 多聯(lián)需求側(cè)響應(yīng)方案

基于多網(wǎng)耦合的多能互補系統(tǒng)中，需求側(cè)響應(yīng)是一個重要的靈活性選項。傳統(tǒng)的需求側(cè)響應(yīng)主要調(diào)節(jié)電負荷，通過對負荷的遷移和調(diào)節(jié)來降低電網(wǎng)負載并最大化可再生能源的利用。在多能互補系統(tǒng)中，電能只是各類能源中的一部分，且熱負荷可能占終端能源消耗的比重比電負荷更大，因此多聯(lián)需求側(cè)響應(yīng)比單一需求側(cè)響應(yīng)更有潛力。

多聯(lián)需求側(cè)響應(yīng)能夠同時響應(yīng)終端用戶的電、熱、冷、氣等能源，其中熱能的響應(yīng)成本最低且時間較長，但是響應(yīng)速度較慢，而電能的響應(yīng)速度快但是持續(xù)的時間較短。在集中式區(qū)域供暖的模型中，建筑墻體就是天然的儲熱和熱能響應(yīng)單元，能夠通過靈活的供暖策略儲存大量的熱能。

3 電轉(zhuǎn)氣綜合利用解決方案

電轉(zhuǎn)氣（PowertoGas，簡稱P2G）是目前多網(wǎng)耦合的主流方案和路徑之一。將可再生能源富余電力通過電解水轉(zhuǎn)換為氫氣和氧氣，根據(jù)氫氣利用路徑的不同可以直接利用或者繼續(xù)甲烷化為天然氣。在德國，電轉(zhuǎn)氣方案已經(jīng)在多地試點推廣。西門子公司2015年在德國曼海姆設(shè)立的風電制氫工廠已經(jīng)能夠商業(yè)應(yīng)用并每年產(chǎn)生超過200噸的氫氣。該工廠應(yīng)用了最新的質(zhì)子交換膜（PEM）設(shè)備，其快速的響應(yīng)速度帶來了巨大的收益。快速響應(yīng)使得該方案不僅能夠利用富余的風電，還能夠搭配儲氣設(shè)備和燃氣輪機發(fā)電設(shè)備提供調(diào)頻輔助服務(wù)。在近兩年的運行中已經(jīng)證明，這家電制氫工廠的固定成本在年利用小時數(shù)超過6000小時的場景下將很快獲得回收，關(guān)鍵是運行成本。如果用于電解水的電力來源都是清潔且低廉的風電，項目的效益將會更高。可以假設(shè)在多能互補場景中，如果風光發(fā)電和電轉(zhuǎn)氣方案統(tǒng)籌規(guī)劃，不僅系統(tǒng)靈活性得到了極大的提升，還能帶來額外的經(jīng)濟效益。

4 電動車智能充電系統(tǒng)

電動汽車的發(fā)展為交通網(wǎng)和能源網(wǎng)的耦合帶來了機遇。如果對電動汽車的充電不加控制，集中充電時段將對電網(wǎng)造成較大的沖擊。結(jié)合電網(wǎng)負荷監(jiān)控的動態(tài)智能充電系統(tǒng)能夠很好地解決這個問題，不僅在峰時平抑了電網(wǎng)負荷，還能夠?qū)⒎稚⒃诟鱾€電動汽車中的電池聚合起來，適時提供調(diào)頻服務(wù)和社區(qū)供電服務(wù)。電動汽車和電網(wǎng)的雙向互動不僅在技術(shù)上已經(jīng)實現(xiàn)，在商業(yè)上也具備了很大價值。據(jù)統(tǒng)計，純電動車和插電式混合動力汽車在95%的時間內(nèi)是處于停駛的狀態(tài)，只要在多能互補區(qū)域內(nèi)擁有足夠的充電設(shè)施，保證電動汽車在停駛時間能夠接入電網(wǎng)，車載電池就能夠得到充分的利用。

（北京艾能萬德智能技術(shù)有限公司范征管文林）