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随笔之十八--火热的多能互补

今年7月4日，国家发改委、能源局印发了《推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》，一时间，此类示范工程的申报工作如火如荼，十天之内，地方申报的多能互补集成优化示范工程建设项目已经超过250个（指标为20-30个），热情之高，干劲之足，令人惊叹。

前两天，结果出来了，首批多能互补集成优化示范工程入选项目23个，其中用户侧17个，电源侧6个，前段时间参与了申报工作，这次也入选了，借此，聊聊火热的背后，还有些什么。

一、何谓多能互补？

多能互补，字面理解，多种能源互相补充，综合利用，提高能源输出和利用效率。

常规来讲，我们平时理解的多能互补，就是用户端，特别是工业和产业园区，实施能源综合梯级利用，典型的，如冷热电三联供项目。申报通知中，对此类常规理解作了一定延伸，使得多能互补项目的定义更为完善，申报的示范工程分为两类：、

一是面向终端用户电、热、冷、气等多种用能需求，优化布局建设一体化集成供能基础设施，实现多能协同供应和能源综合梯级利用；二是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。

第一类工程针对用户侧，主要为天然气分布式能源，主要为常说的（冷）热电三联供，即以天然气为主要燃料带动发电设备运行，产生的电力供应用户，发电后排出的余热通过余热回收利用设备向用户供热、供冷，大大提高整个系统的一次能源利用率，实现了能源的梯级利用。

第二类工程针对电源侧，互补的形式有多种。

比如：“风-风互补”，不同风电场之间可能具有互补性，打捆送出可降低出力变化率；“风-光互补”，从负荷去线上看，风光之间没有明显的互补特性，但是在某些特定区域，特别是风电夜晚大发，白天出力时，共用输出通道，可提高线路利用率；“水-光（风）互补”，具有日调节及以上能力的水电站启停快，调整出力能适应新能源的出力变化；“煤电-光（风）互补”，优先次序低于水电调节，目前哈密、酒泉均采用新能源与煤电打捆的方式，但此种方式幅度有限；“抽蓄-光（风）互补”，利用蓄能电站的储能作用，效果较佳。

二、智慧能源的落脚点

多能互补是能源互联网、智慧能源的落脚点，个人认为，是当前最重要理念和切入点。

一直以来，能源互联网、智慧能源给大众的感觉，非常高大上，难免有些不接地气，确实，概念炒作太多，没有具体落地点，对行业的发展比较不利。

多能互补示范工程来的正是时候。能源互联网核心就是横向互补、纵向优化，提高能源效率。所以，抛开互联等信息技术不谈，多能互补下的综合能源系统，应该是智慧能源在能源专业范畴中的精髓，也是智慧能源的工程具体化。

实际上，多能互补和综合能源系统也不是一个新概念，热电联产和冰蓄冷本质上已经属于局部的多能互补，“楼宇型”和“区域型”天然气分布式能源系统也时常可见，但这些项目无论是实际能效转化，还是和用户侧的互动，总体感觉，和智慧能源的要求存在差距。

所以，本次申报的多能互补项目，作为智慧能源的切入点，除了常规的天然气分布式以外，应该体现智能互联，互动响应等元素。以深圳前海多能互补、协鑫苏州园区项目为例，初步包含了供应侧的冷热电三联供和分布式新能源，传输侧的智能配网，用户侧的智能社区（需求响应等），平台侧的能源管理系统，应该是本次试点的方向。

随笔之十八--火热的多能互补 三、“小系统”与“大系统”

示范项目的分类，对应能源系统发展的两类方向：“小系统”和“大系统”。

用户侧项目（小系统）面向终端，以能源自给自足，合理联络为主；电源侧项目（大系统）面向跨地区配置，以能源输送为主。

诚然，国际上电网和能源系统发展的潮流为“小系统”，区域化、智能化，就地平衡；但目前国内能源资源分布不均，所以“大系统”也将在一定范围内存在，得到一定发展也是理所应当的。

但是，“大系统”的发展，应该得到充分论证，毕竟不远的将来，分布式能源给电力和能源系统带来的影响是巨大的，“大系统”存在但必须结合远景能源系统构成，谨慎决策。毕竟，电源侧打捆送出只是一种模式，不能因为是新能源，而忽略其成本及可靠性的合理范围，盲目支持。

本次示范项目的比例也和上述观点相符，“十三五”期间，国家级终端一体化集成供能示范工程（用户侧项目）20项以上，国家级风光水火储多能互补示范工程（电源侧项目）3项以上。即用户侧小系统平衡为主，电源侧大系统输送为辅，符合能源系统和国际发展趋势。

四、国内的发展&与国外的差距

用户侧多能互补。

国内由于发展天然气分布式能源时间较短，大约十几年，处于起步状态。但自2011年起，中国天然气分布式能源项目装机容量快速增长。2014年底，已建成和建设中项目达到104个，装机容量已达3.8GW。

然而，根据我国制定的天然气分布式建设规划，“十二五”期间要建设1000个左右天然气分布式能源项目，但截止到2015年底，我国建成和在建项目总和约为100个左右，仅完成了十分之一。天然气发电装机占总装机容量仅为3%，而发达国家占比均在25%-35%不等，与它们还存在着相当大的差距。

国外发达国家天然气分布式能源（冷热电三联供）发展的较早，也较为成熟。以美国为例，在天然气供给充足和环境保护的双重推动下，美国的分布式天然气得到了长足的发展，据美国能源部2012年的不完全统计，全美约3500个大学、医院、政府机构、金融中心、工业小区等建立了区域冷热电联供项目，装机总量超过了85GW，占到国总发电量的12%，到2020年，约占总发电装机量的29%。另外，欧洲和日本的发展也十分迅速。

日本东京地区天然气分布式能源

电源侧多能互补。

国内由于“三北”地区新能源富集，近年来新能源基地打捆互补送出一直是研究和实践的热点，当然其中也存在很多问题，火电比例较大的成本问题，故障下的电源和负荷两侧的稳定问题等等，哈密-郑州直流目前的实际输送功率不高也正是因为这些问题。

国外基本没有大电源基地的打捆输送，比较接近电源侧多能互补的，应该是“虚拟电厂”概念。

“虚拟电厂”通过分布式电力管理系统将电网中分布式电源、可控负荷和储能装置聚合成一个虚拟的可控集合体，参与电网的运行和调度。即随着分布式能源比例的不断提高，在原有的大电网中，高效的控制这些分散的小型“电厂”。，也算是电源侧多能互补的一种体现，当然，“虚拟电厂”不仅限于电源侧。

例如德国北部港口城市库克斯港市的虚拟电厂项目，系统由风力（600千瓦）发电、太阳能（80千瓦）发电、冷藏仓库（250千瓦和260千瓦）、热电联产系统（460千瓦和5.5千瓦）构成。通过转移冷藏仓库的热需求，来抵消风力发电的变动。通过整合风力发电、太阳能发电及冷藏仓库的电力需求，能够如同一座发电站一样进行电力控制。

个人认为，“虚拟电厂”思路应该也适用于大电源基地的消纳。

多能互补项目的关键

用户侧多能互补，关键在于经济性。只有经济性好，才有产业化的希望。经济性的影响因素，一是实际效率，二是价格，三是智能互联。

实际效率。 主要取决于机组/负荷匹配，即针对不同用户的负荷情况，通过分析全年负荷变化情况来选择系统各装置的机组容量，并对选定的机组配置方案进行优化分析，尽量提高其能源利用率。国内现在不少项目，由于电负荷预测不准、机组容量配置不合理，经济性很差，有的已经停运，有的靠着国家补贴存活。

天然气分布式有其适用场景，冷热负荷需要连续且基本稳定，同时原动机所提供的冷热负荷用户能消纳，所发电能或自用或上网。冷热负荷预测和特性分析十分重要，直接决定机组规模。

机组/负荷匹配工作做好不容易，项目自投的还好，否则非常容易夸大负荷，从而造成机组配置冗余，需要既懂负荷，又懂机组，还懂天然气的跨界人才。这方面的具体工作我们一直在做，有时确实感觉从理论到实际还是有差距。

价格。 分布式能源系统的经济性与当地的电价、气价有着密切的关系，对应不同的价格体系，分布式能源系统的经济性可能有着根本性的不同。尤其是天然气价格，是整个分布式天然气项目能否存活的关键，燃料成本几乎占到项目总成本的70%-80%，目前的价格机制来看，大多数地区不是很理想，但试点工程背景下，应该会有改善。

智能互联。 现在大多数多能互补工程都在独立园区或区域，如何组织这个独立系统，使供应侧、传输侧、需求侧、平台侧各部分都做到智能高效，是目前的重要课题，也是我们一直在具体探索的事情，智能互联这部分和主动配电网关联比较近，网架优化、终端主站建设方案、通信方案、主动控制方案、主动服务方案等等，之前都做过，但需要融入多能互补工程，并扩展延伸至能源系统。