综合能源系统 (综合能源系统优化调度)

综合能源系统

综合能源系统是指一定区域内利用先进的物理信息技术和创新管理模式，整合区域内煤炭、石油、天然气、电能、热能等多种能源，实现多种异质能源子系统之间的协调规划、最佳化运行，协同管理、互动回响和互补互济。在满足系统内多元化用能需求的同时，要有效地提升能源利用效率，促进能源可持续发展的新型一体化的能源系统。

基本介绍

中文名：综合能源系统外文名：Integrated energy system 一级学科：工程技术二级学科：能源术语特点：综合利用多种能源优点：提升能源利用效率

基本概念

理论上讲，综合能源系统并非一个全新的概念，因为在能源领域中，长期存在着不同能源形式协同最佳化的情况，如CCHP发电机组通过高低品位热能与电能的协调最佳化，以达到燃料利用效率提升的目的;冰蓄冷设备则协调电能和冷能（也可视为一种热能），以达到电能削峰填谷的目的。本质上讲，CCHP和冰蓄冷设备都属于局部的综合能源系统。事实上，综合能源系统的概念最早来源于热电协同最佳化领域的研究。综合能源系统特指在规划、建设和运行等过程中，通过对能源的产生、传输与分配（能源网路）、转换、存储、消费等环节进行有机协调与最佳化后，形成的能源产供销一体化系统。它主要由供能网路（如供电、供气、供冷/热等网路）、能源交换环节（如CCHP机组、发电机组、锅炉、空调、热泵等）、能源存储环节（储电、储气、储热、储冷等）、终端综合能源供用单元（如微网）和大量终端用户共同构成。

各国研究

美国在2001年提出了综合能源系统发展计画，目标是促进分散式能源（DER）和热电联供（CombinedHeating and Power，CHP）技术的推广套用以及提高清洁能源使用比重。2007年美国颁布了能源独立和安全法，以立法形式要求社会主要供用能环节必须开展综合能源规划;而随着天然气使用比例的不断提升，如2011年后美国25%以上的能源消耗源于天然气，美国自然科学基金会、能源部等机构设立多项课题，研究天然气与电力系统之间的耦合关係。欧巴马总统推进的智慧型电网国家战略，其愿景是构建一个高效能、低投资、安全可靠、智慧型灵活的综合能源网路，而智慧型化的电力网路在其中起到核心枢纽作用。加拿大将综合能源系统视为实现其2050年减排目标的重要支撑技术，而关注的重点是社区级综合能源系统（Integrated Community Energy System，ICES）的研究与建设，为此加拿大政府在2009年后颁布了多项法案，以助推ICES研究、示範和建设。欧洲同样很早就开展了综合能源系统相关研究，并最早付诸实施。通过欧盟框架项目，欧洲各国在此领域开展了卓有成效的研究工作。除在欧盟整体框架下推进该领域研究外，欧洲各国还根据自身需求开展了一些特色研究。以英国为例，英国工程与物理科学研究会资助了大批该领域的研究项目，涉及可再生能源入网，不同能源间的协同，能源与交通系统和基础设施的互动影响以及建筑能效提升等诸多方面。日本由于其能源严重依赖进口，因此成为最早开展综合能源系统研究的亚洲国家，并希望通过该领域的技术创新进步，缓解其能源供应压力。在政府大力推动下，日本各界从不同方面对综合能源系统开展了广泛研究（如NEDO倡导开展的智慧型社区和智慧型微网研究）。我国已通过973计画、863计画、国家自然科学基金等研究计画，启动了众多与综合能源系统相关的科技研发项目，并与新加坡、德国、英国等国家共同开展了这一领域的很多国际合作，内容涉及基础理论、关键技术、核心设备和工程示範等多个方面。两大电网公司、天津大学、清华大学、华南理工大学、河海大学、中国科学院等研究单位已形成综合能源系统领域较为稳固的科研团队和研究方向。

意义

提出综合能源系统有三重意义，第一，创新管理体制。实现多种能源子系统的统筹管理和协调规划，打破体制壁垒。第二，创新技术。通过研究研发异质能源物理特性，明晰各种能源之间的互补性以及它的可替代性。开发转换和存储新技术，提高能源开发和利用效率，打破技术壁垒。第三，创新市场模式。建立统一的市场价值衡量标準，以及价值的转换媒介。使得能源的转换和互补能够体现出经济和社会价值，不断挖掘新的潜在市场。