多能互補優化模式的分析與展望

2017-11-10 17:54:43 中國電力企業管理　點擊量：評論 (0)

國家發改委和國家能源局2016年7月4日曾聯合發布了《關于推進多能互補集成優化示范工程建設的實施意見》（發改能源〔2016〕1430號）文件（以下簡稱1430號文件），旨在提高能源系統效率，增加有效供給，滿足合理需

國家發改委和國家能源局2016年7月4日曾聯合發布了《關于推進多能互補集成優化示范工程建設的實施意見》（發改能源〔2016〕1430號）文件（以下簡稱1430號文件），旨在“提高能源系統效率，增加有效供給，滿足合理需求，帶動有效投資，促進經濟穩定增長。”

推進多能互補的目的是要通過多種能源技術相互彌補彼此的缺陷，實現“集成優化”，充分兼容和利用間歇性的可再生能源，降低終端能耗。這就形成了以下幾種優化模式：一是供給側優化；二是近需求側優化；三是需求側優化；四是供需協同優化。而從維度看，存在同步優化與異步優化；集成優化與協同優化；單一維度優化與跨界優化等。

供給側優化模式

根據1430號文件，供給側優化模式就是“利用大型綜合能源基地風能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優勢，推進風光水火儲多能互補系統建設運行。”這是在能源的供給側進行大系統優化。這樣的項目不少，例如前些年，國家能源局推進了千萬千瓦級的“風電三峽”和“光伏三峽”，國家電網為了將這些超大規模的可再生能源電力輸送到東部經濟發達地區，建設了特高壓輸電線路，但是接踵而來的是不穩定的可再生電力時有時無，難以維持特高壓輸電線路的電壓穩定。為了解決這一矛盾，要在新疆及西北煤炭豐富地區大規模建設燃煤火電集群，以發展“風火打捆”或“風光火打捆”模式，這是典型的供給側多能互補。國電投蒙東能源公司是一個既擁有燃煤火電和熱電，也擁有大型風電的企業，早在1430號文件發布之前許多年，就將風電和火電實現互補，集成優化配置資源，是一個比較成功的實例。

近需求側多能互補模式

1430號文件對于“近需求側多能互補”模式是這樣界定的：“面向終端用戶電、熱、冷、氣等多種用能需求，因地制宜、統籌開發、互補利用傳統能源和新能源，優化布局建設一體化集成供能基礎設施，通過天然氣熱電冷三聯供、分布式可再生能源和能源智能微網等方式，實現多能協同供應和能源綜合梯級利用”。首先，它是一個傳統能源和新能源“一體化集成供能基礎設施”，不是用戶側用戶分布式能源系統與用戶側用能系統一體化的集成優化；其次，它的側重點仍然是提升能源供給側一次能源系統的轉換效率，而不是將幫助用戶“節能降耗省錢”作為出發點。它與前一種的區別是更加靠近需求，但沒有徹底融入需求側。協鑫智慧能源在蘇州開發區推進能源互聯網，強調能源的“六位一體”，將分布式天然氣冷熱電三聯供、區內的光伏電站和微風發電、地熱和工業廢熱回收利用、儲能和節能服務等六個系統統籌配置，構筑新的清潔高效的區域能源供應體系，實現協調優化，形成區域的能源互聯網系統，提升區域的能源綜合供給效率。

需求側多能互補模式

“需求側多能互補”是完全從需求側出發，其目的是為能源終端用戶直接參與“節能降耗省錢”。實現這一目標，需要完全服務和融入用戶一側，用戶具有極高的參與度和自主性，在能源用戶一側實現對于節能減排的“人人參與、人人盡力、人人享有”。用戶側分布式能源和用戶側分布式儲能實現協同優化，重點在用戶側實現多種二次能源的協同提效。在此方面，埃隆&dot;馬斯克為世界提供了一個極具想象力的模式。特斯拉將用戶分布式屋頂光伏、“電源墻”分布式戶用儲能電池和用戶的電動汽車組成了一個“移動能源互聯網”，讓《第三次工業革命》作者杰米里&dot;里夫金夢想的“可再生能源隨需求流動”變為可能。

美國居民用電占電力消費總量的37.4%，是最大的電力消費市場。居民電價為每千瓦時13.8～22.2美分，折合人民幣0.96～1.54元/千瓦時。居民用電由于分散，低壓輸送造成電損很大，且用電主要集中在用電高峰時段，故電價最高。高電價使安裝分布式屋頂光伏的居民可以節省一大筆電費開銷，從參與中分享樂趣。購置“電源墻”分布式儲能電池的用戶可將白天多余的光伏電力存儲起來，供夜間或陰天時的用電需求，若有更多的富裕電力還可充進電動汽車的動力電池，解決交通能源需求。

這三件東西是三個分布式能源裝置，組合起來就是多能互補。它們完全是由用戶自主購置的，與傳統能源供給側毫無關系。它們組合起來能滿足用戶各種用電需求，確保用戶供電可靠性；而且讓電能供應完全脫離電網系統，隨需求流動。依靠可再生能源在沒有任何污染排放的前提下，為用戶節約了能源開銷。馬斯克說，美國有4500萬個屋頂，全球是其20倍，未來每一個家庭都可實現能源自給自足。

國家電網公司也已經開始嘗試中國版的“三位一體”的需求側多能互補模式。計劃為一些擁有屋頂分布式光伏的用戶配置儲能電池，并配置智能雙向充電樁。充電樁中的智能電表不僅可以記錄光伏電站的發電量、用戶自己的用電量、電動汽車的充放電量、應該獲得的可再生能源發展基金補貼以及相應電費，還能將光伏發電的綠色證書記錄下來，為未來的綠證交易提供依據。用戶不僅可以使用和銷售自己的綠色電力，為自己和鄰里的電動汽車充電，還能夠出售自己的綠證進行補償。雙向充電樁具有充電和向用戶或電網輸電的功能，讓電動汽車成為可移動的儲能電源，在必要時向電網反向供電，成為需求側多能互補系統中的重要組成部分。所有的數據都會通過互聯網上傳到云端，大數據系統幫助電網和用戶實現大范圍的多能互補。