综合能源系统探讨

曹煜祺

摘 要：面对资源紧缺、燃料价格昂贵、环境影响带来的一系列问题，开发一个能源生产、分配、消费更加有效的系统显得尤为重要。本文简单探讨综合能源系统的基本概念、主要特点以及发展现状。

关键词：综合能源系统；能源综合利用；可持续性发展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.218

0 引言

面对世界范围的能源危机和环境恶化，为满足人类社会日益增长的能源需求及追求健康生活的基本诉求，人类转变观念不断追求可持续性发展。综合能源系统概念的提出旨在追求建立一个统筹石油、天然气、电能、热能等多种能源，实现多种异质能源的协调规划，互补互济的综合能源系统，在满足系统多元用能需求的基础上，追求提升能源利用效率。与传统的能源系统不同，综合能源系统利用现代的网络通信技术将一个终端处甚至一个地区、一个国家原本各自独立的子系统紧密地联系在一起。随着能源系统的深刻变革，技术与制度也将进行深刻的变革，破除层层壁垒最终实现多种能源的协调规划与综合利用，也必将带来更多的商业发展机会。

1 基本概念

传统上的能源系统如天然气系统、供暖系统、制冷系统等，它们互不干涉，各自独立运行，彼此缺乏协调从而导致能源利用率不高、供能可靠性也较低。随着20世纪中期以来计算机、自动控制、通信、数据网络等技术的快速发展，促进了能源领域的快速发展[1]。目前综合能源系统仍缺乏统一的定义，广义上讲，综合能源系统涉及多种能源的生产、输送、分配及最终消费等多个环节较为复杂，研究初期均选择从终端处入手[2]。美国能源部在2001年提出综合能源系统发展计划，重点研究并推广冷热电三联供技术[3]。加拿大于2009年提出构建覆盖全国的社区综合能源系统（ICES）[4]。

2 主要特点

2.1 提高能源利用效率

不同异质能源之间相互协调，以获得较高的能源利用率。如热泵（heat pump），热泵工作时消耗很小一部分电能，从环境介质（如土壤、水、空气等）中吸收4-7倍的电能，能极大地节省能耗。热泵按种类分有空气热泵、水源热泵、地源热泵等，应用前景十分开阔；如热电联供系统，发电机发电产生巨大热量，对产生的热量利用起来用于供暖，可大大提高能源利用效率。

2.2 提高供能的可靠性

各能源子系统相互间紧密联系，大大提高了能源供应的可靠性。当某一能源系统出现故障时，系统内通过能源储备或其他能源子系统的能源转换来保证紧急情况下供能的可靠性。此外，由于风能、太阳能、生物质能等可再生能源供能具有明显的间歇性与波动性，对供能网络会带来很大的冲击，结合电能等进行削峰填谷、综合利用以达到稳定供能的目的。

2.3 促进相关能源产业发展

综合能源系统技术的推广必定会促进相关科技领域及市场的快速发展。为了实现不同种能源之间的优化利用，异质能源间的耦合技术得到了快速发展，如目前的冷热电联供、热泵技术等；为了切实提高不同种能源间的可替代性与互补应用的水平，能源储备与能源转化技术也是科研人员研究的重点。

2.4 加快管理体制与市场体制的改革

现有不同能源的管理体制与市场体制各自独立，没有统一的价格衡量标准和市场规范，也没有统一的调度部门，注定不会适应协调调度、统一管理的综合能源系统。综合能源系统的推进也必将会引起管理体制与市场体制的深化改革。

3 发展现状

3.1 政策支持

国家出台大量政策，大力支持综合能源产业发展，2011-2012年中央给18个省“三款科目”拨款818.83亿元，用于推动工业、建筑等领域节能降耗，支持可再生能源发展。2017年4月国家起草了《关于促进可再生能源供热的意见》来推进北方地区冬季清洁取暖。2017年12月，国家通过免征部分新能源汽车车辆购置税来促进系能源汽车产业发展。

3.2 示范工程举例

在综合能源系统方面，欧洲起步较早。丹麦目前采用独立供暖和区域供暖两种供暖方式，以减小燃气供暖比例，增加电能、生物质能和热泵等供能方式比例。由德国经济和环境部发起的E-energy项目则致力于构建一个基于ICT的能源系统，促进通信领域与能源领域的互利共赢[5]。在国内，北京延庆县凭借当地丰富的可再生能源，构建起了基于大数据技术的能源结构[6]。 上海迪士尼乐园采用分布式能源技术，能实现供冷、供热、供电和压缩空气联合供应[7]。

4 结语

本文淺层次地介绍了综合能源系统的基本概念、主要特点和发展现状。在能源日益紧缺的现状下，综合能源系统凭借其较高的能源利用效率、可靠稳定的供能特点已经成为了未来能源系统的发展趋势，也是世界各国研究的热点。综合能源系统的大规模应用对于中国实现节能减排目标，促进社会的可持续性发展具有重要意义。

参考文献：

[1]余晓丹，徐宪东，陈硕翼等.综合能源系统与能源互联网简述[J].电工技术学报，2016，31（01）：1-13.

[2]贾宏杰，王丹，徐宪东等.区域综合能源系统若干问题研究[J].电力系统自动化，2015（07）：198-207.

[3]Transmission O O E.Grid 2030：A national vision for electricity's second 100 years[J].2003.

[4]Natural resources Canada， Integrated community energy solutions-aroadmap for action[EB/OL]，http：//oee.nrcan.gc.ca/sites/oee.nrcan.gc.ca/files/pdf

[5]吴建中.欧洲综合能源系统发展的驱动与现状[J].电力系统自动化，2016（05）：1-7.

[6]黄仁乐，蒲天骄，刘克文等.城市能源互联网功能体系及应用方案设计[J].电力系统自动化，2015，39（09）.

[7]彭克，张聪，徐丙垠等.多能协同综合能源系统示范工程现状与展望[J].电力自动化设备，2017，37（06）：3-10.