[科普中國(guó)]-綜合能源系統(tǒng)

綜合能源系統(tǒng)是指一定區(qū)域內(nèi)利用先進(jìn)的物理信息技術(shù)和創(chuàng)新管理模式，整合區(qū)域內(nèi)煤炭、石油、天然氣、電能、熱能等多種能源，實(shí)現(xiàn)多種異質(zhì)能源子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)規(guī)劃、優(yōu)化運(yùn)行，協(xié)同管理、交互響應(yīng)和互補(bǔ)互濟(jì)。在滿足系統(tǒng)內(nèi)多元化用能需求的同時(shí)，要有效地提升能源利用效率，促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展的新型一體化的能源系統(tǒng)。

基本概念理論上講，綜合能源系統(tǒng)并非一個(gè)全新的概念，因?yàn)樵谀茉搭I(lǐng)域中，長(zhǎng)期存在著不同能源形式協(xié)同優(yōu)化的情況，如CCHP發(fā)電機(jī)組通過高低品位熱能與電能的協(xié)調(diào)優(yōu)化，以達(dá)到燃料利用效率提升的目的;冰蓄冷設(shè)備則協(xié)調(diào)電能和冷能（也可視為一種熱能），以達(dá)到電能削峰填谷的目的。本質(zhì)上講，CCHP和冰蓄冷設(shè)備都屬于局部的綜合能源系統(tǒng)。事實(shí)上，綜合能源系統(tǒng)的概念最早來源于熱電協(xié)同優(yōu)化領(lǐng)域的研究。

綜合能源系統(tǒng)特指在規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行等過程中，通過對(duì)能源的產(chǎn)生、傳輸與分配（能源網(wǎng)絡(luò)）、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、消費(fèi)等環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)與優(yōu)化后，形成的能源產(chǎn)供銷一體化系統(tǒng)。它主要由供能網(wǎng)絡(luò)（如供電、供氣、供冷/熱等網(wǎng)絡(luò)）、能源交換環(huán)節(jié)（如CCHP機(jī)組、發(fā)電機(jī)組、鍋爐、空調(diào)、熱泵等）、能源存儲(chǔ)環(huán)節(jié)（儲(chǔ)電、儲(chǔ)氣、儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷等）、終端綜合能源供用單元（如微網(wǎng)）和大量終端用戶共同構(gòu)成。1

各國(guó)研究美國(guó)在2001年提出了綜合能源系統(tǒng)發(fā)展計(jì)劃，目標(biāo)是促進(jìn)分布式能源（DER）和熱電聯(lián)供（CombinedHeating and Power，CHP）技術(shù)的推廣應(yīng)用以及提高清潔能源使用比重。2007年美國(guó)頒布了能源獨(dú)立和安全法，以立法形式要求社會(huì)主要供用能環(huán)節(jié)必須開展綜合能源規(guī)劃;而隨著天然氣使用比例的不斷提升，如2011年后美國(guó)25%以上的能源消耗源于天然氣，美國(guó)自然科學(xué)基金會(huì)、能源部等機(jī)構(gòu)設(shè)立多項(xiàng)課題，研究天然氣與電力系統(tǒng)之間的耦合關(guān)系。奧巴馬總統(tǒng)推進(jìn)的智能電網(wǎng)國(guó)家戰(zhàn)略，其愿景是構(gòu)建一個(gè)高效能、低投資、安全可靠、智能靈活的綜合能源網(wǎng)絡(luò)，而智能化的電力網(wǎng)絡(luò)在其中起到核心樞紐作用。

加拿大將綜合能源系統(tǒng)視為實(shí)現(xiàn)其2050年減排目標(biāo)的重要支撐技術(shù)，而關(guān)注的重點(diǎn)是社區(qū)級(jí)綜合能源系統(tǒng)（Integrated Community Energy System，ICES）的研究與建設(shè)，為此加拿大政府在2009年后頒布了多項(xiàng)法案，以助推ICES研究、示范和建設(shè)。

歐洲同樣很早就開展了綜合能源系統(tǒng)相關(guān)研究，并最早付諸實(shí)施。通過歐盟框架項(xiàng)目，歐洲各國(guó)在此領(lǐng)域開展了卓有成效的研究工作。除在歐盟整體框架下推進(jìn)該領(lǐng)域研究外，歐洲各國(guó)還根據(jù)自身需求開展了一些特色研究。以英國(guó)為例，英國(guó)工程與物理科學(xué)研究會(huì)資助了大批該領(lǐng)域的研究項(xiàng)目，涉及可再生能源入網(wǎng)，不同能源間的協(xié)同，能源與交通系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施的交互影響以及建筑能效提升等諸多方面。

日本由于其能源嚴(yán)重依賴進(jìn)口，因此成為最早開展綜合能源系統(tǒng)研究的亞洲國(guó)家，并希望通過該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)步，緩解其能源供應(yīng)壓力。在政府大力推動(dòng)下，日本各界從不同方面對(duì)綜合能源系統(tǒng)開展了廣泛研究（如NEDO倡導(dǎo)開展的智能社區(qū)和智能微網(wǎng)研究）。

我國(guó)已通過973計(jì)劃、863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等研究計(jì)劃，啟動(dòng)了眾多與綜合能源系統(tǒng)相關(guān)的科技研發(fā)項(xiàng)目，并與新加坡、德國(guó)、英國(guó)等國(guó)家共同開展了這一領(lǐng)域的很多國(guó)際合作，內(nèi)容涉及基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、核心設(shè)備和工程示范等多個(gè)方面。兩大電網(wǎng)公司、天津大學(xué)、清華大學(xué)、華南理工大學(xué)、河海大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院等研究單位已形成綜合能源系統(tǒng)領(lǐng)域較為穩(wěn)固的科研團(tuán)隊(duì)和研究方向。2

意義提出綜合能源系統(tǒng)有三重意義，第一，創(chuàng)新管理體制。實(shí)現(xiàn)多種能源子系統(tǒng)的統(tǒng)籌管理和協(xié)調(diào)規(guī)劃，打破體制壁壘。第二，創(chuàng)新技術(shù)。通過研究研發(fā)異質(zhì)能源物理特性，明晰各種能源之間的互補(bǔ)性以及它的可替代性。開發(fā)轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)新技術(shù)，提高能源開發(fā)和利用效率，搭配技術(shù)壁壘。第三，創(chuàng)新市場(chǎng)模式。建立統(tǒng)一的市場(chǎng)價(jià)值衡量標(biāo)準(zhǔn)，以及價(jià)值的轉(zhuǎn)換媒介。使得能源的轉(zhuǎn)換和互補(bǔ)能夠體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值，不斷挖掘新的潛在市場(chǎng)。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李斌 - 副教授 - 西南大學(xué)