多能如何互补 集成如何优化？

 

 

2016年7月4日，国家发展改革委、国家能源局《关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》中明确提出将在“十三五”期间建成多项国家级终端一体化集成供能示范工程及国家级风光水火储多能互补示范工程，推进既有产业园区实施能源综合梯级利用改造，提高新建产业园区采用终端一体化集成供能系统的比例。

 

如今，随着首批多能互补集成优化示范工程评选结果公示，“多能互补集成优化”这一概念正式进入人们视野。多能互补，为何在今天显得如此重要？

 

当前，我国经济发展进入新常态，能源转型也面临着需求放缓、传统产能过剩、弃风弃光现象突出、系统协调性不足、整体效率较低等问题，同时雾霾和碳排放等环境问题日益突出。

 

“十三五”时期是我国能源低碳转型的关键期。能源结构调整将进入到油气替代煤炭、非化石能源替代化石能源的双重更替期；未来的新增用能需求将向着智能化、高质量、分布式、个性化的方向转变；由此供能方式也正向着绿色高效、安全稳定、贴近用户、就地取材的方向转变，基于此，“十三五”期间国家重点推动实施多能互补系统集成优化工程。

 

可以说，将清洁低碳能源作为“十三五”期间供应增量的主体，促进天然气的消费与生产，培育壮大以多能互补系统集成优化为代表的能源变革成为我国能源体系可持续发展的必然选择。

 

一方面，近年来，以我国“三北”地区为代表的大型风电、光伏发电中心纷纷出现大规模的弃风弃光问题，严重阻碍了可再生能源产业的健康发展。推进以风电、光伏发电、火电、水电等多种能源形式协同运行的多能互补工程，能够扫清可再生能源产业发展的障碍。

 

另一方面，我国是世界最大的能源生产国和消费国，煤电、水电、风电、太阳能发电等规模均为世界第一。通过多能互补集成优化，既能够提高发电侧的集中式大融合，又可以实现配电侧的分布式小融合，从而多方面实现能源梯级利用和优势互补，提升系统整体效率。

 

可以说，多能互补集成优化是能源变革的发展趋势。在传统体制中，电力、天然气等供能分属不同部门管理而相对独立，这样的割裂不利于整体规划和实施，难以满足新时期多样化的需求。多能互补集成优化所倡导的融合、统一、高效、清洁理念是当今能源革命的方向，得到各界人士的普遍认同。

 

 

多能互补，简单来说就是多种能源之间相互补充和梯级利用，实现多种能源配合稳定输出的效果，从而提升能源系统的综合利用效率，缓解能源供需矛盾，构成丰富的清洁、低碳供能结构体系。随着我国提出建设“互联网+”智慧能源网，多项新能源改革的政策规划相继落地，多能互补集成应用已高调走进能源行业的聚光灯下。

 

值得注意的是，多能互补并不是简单的将几种能源进行相加，而是需要在技术上进行创新，实现不同可再生能源之间、新能源和传统能源之间的深度融合，在其应用过程中仍面临着以下挑战。

 

一是用户侧和电源侧多能互补的技术挑战。用户侧多能互补（小系统）面向终端，以能源自给自足，合理联络为主，其中以偏远地区和海岛孤网供电为典型；电源侧多能互补（大系统）面向跨地区配置，以能源输送为主，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。

 

目前哈密、酒泉采用新能源与煤电打捆的方式。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，如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。

 

二是多能互补项目的经济性挑战。多能互补集成应用的关键在于经济性，只有经济性好，才有产业化的希望。多能互补集成应用主要解决能源互补利用的稳定输出问题，能否实现多能种间“1+1>2”的产出效果，主要取决于机组与负荷的匹配，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，尽量提高能源利用率。

 

针对以上挑战，要大力推进多能互补集成应用可从两方面入手。

 

一方面要整合多种新能源发电技术。如加大风光水火储多能互补关键技术和专用技术以及多能互补控制器等关键设备研发力度；搭建好实验平台，为这些技术、设备和系统的可靠性验证提供平台支持。此外，能源发展要突出区域化、智能化，尤其应针对我国能源资源分布不均的情况进行差别化的重点发展。

 

另一方面要创新用能的供需方式，提高经济性，向分布式、智能化、扁平式、个性化的用能方式转变，从而实现可再生能源的供能更加贴近用户、就地取能、就近消纳。从这个角度上看，发展多能互补不能简单上马“一刀切”项目，需要因地制宜，兼顾当地能源类型、储量和用电负荷。

 

总体来说，多能互补是新技术、新模式的发展，提高了新能源的利用效率，把发电和用电集中在一起，避免了投资浪费。随着多能互补技术的日益成熟，新一轮的能源革命即将来到。

 

 

时至今日，能源转型正在全球上演。随着可再生能源、储能技术的发展，以及能源效率的提升，能源产业开始进入多元化时代。“多能互补”成为能源可持续发展的新潮流，引领着能源行业迈向多种能源深度融合、集成互补的全新能源体系。

 

新的能源体系正在重塑中国能源企业。适应和变革，将成为企业生存和发展的重要命题。如何融会贯通、变革求新、挖潜创效，构建起适应未来竞争的战略定位和商业模式，将是决定企业命运的百年大计。在能源企业中，新能源企业尽管潜力巨大、创新能力强，但受制于发展阶段和科研实力，中短期内仍难成为主力军；传统能源企业规模庞大、技术成熟、基础设施完善，更具资源和盈利能力，在很长的一段时期内仍是中流砥柱。这也是我国首批多能互补集成优化示范工程的名单中，以传统电力或能源企业为主的原因。

 

当然，新的能源体系绝非电力和电网企业的独角戏，石油公司也同样具有得天独厚的竞争优势。在首批23个示范项目中，排名第一的“榆林靖边光气氢牧能源多能互补”项目就源于石油企业，将油气田的“源网荷”资源融入其中。事实上，多能互补的核心就在于融合，包括能源供给侧的互补，产业需求侧的融合，网路管线的融合等。石油企业可通过统筹自身优势，强化协调合作，不断实现需求侧与供给侧的深度融合。

 

对中国海油而言，在新形势下如何发挥优势、挖掘潜力，加快融合融入，并以创新理念主导变革呢？我建议进行三个层面的探索和思考：

 

现阶段，推动多能互补建设，宜立足天然气和非常规油气产业。在深挖气电调峰应用潜力的同时，通过优化设计和商业模式创新，布局分布式气、电、冷、热联产联供产业；通过打造智能、高效、清洁、可靠的多能互补的独立能源系统，推动天然气销售。

 

中长期，立足海上地缘优势，促进海洋多网融合。在海上平台智能电网基础上，融入海上风电、大规模储能和智能控制策略，建设海上能源互联网；贯通海陆电网，推动海上风电规模化，打造海上输电干线；融合海上电网、气网和交通网络，辐射海域经济发展，主导建设沿海地区多能互补智慧能源带。

 

远景发展，立足海洋资源获取，深入挖掘海洋能源开发潜力，致力融合海上油气、海上风电（含光伏）、海洋能等多种能源的智能开发、高效转化和清洁利用技术，为建设中国特色国际一流能源公司贡献力量。

 

 

500千瓦海洋能独立电力系统示范工程

 

我国海洋国土广袤，拥有7000多个岛屿和1.8万多公里的海岸线，近海海洋能可装机容量高达6.47亿千瓦，但至今仍有很多岛屿面临未通电和能源短缺问题，以解决偏远海岛供电问题为目标，研究总院研建的“500千瓦海洋能独立电力系统示范工程”项目（下称示范工程）就是典型的多能互补集成系统的实施案例。

 

该示范工程由300千瓦潮流能装置、150千瓦风力发电装置、50千瓦太阳能发电装置、储能系统和应急柴油发电机组成，成功实现了潮流能、风能和太阳能等多种能源互补利用。在多能互补发电系统中，针对潮流能、风能和太阳能发电不稳定的特点，采用600伏特直流母线对多个发电机组进行直流并网。同时，为了克服可再生能源发电过程中出现的间歇性和不稳定问题，系统创新性地设置电池储能单元和智能负载，在发电量超过用户需求时，进行电能储存，对于瞬间突增电能采用智能负载消纳；当发电量不足时，由储能单元提供电能保证为用户连续供电，通过能量管理系统自动控制全过程，快速有效地稳定直流母线电压和电能的供需平衡，实现多能互补微网电力系统安全可靠运行。

 

经过两年多的示范运行 ，该示范工程累计发电10万余千瓦时，充分验证了海洋能多能互补电力系统的安全性和可靠性，为未来我国建设海岛多能互补发电系统提供了宝贵经验。