多能互補優(yōu)化模式的分析與展望

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

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

國家發(fā)改委和國家能源局2016年7月4日曾聯(lián)合發(fā)布了《關于推進多能互補集成優(yōu)化示范工程建設的實施意見》（發(fā)改能源〔2016〕1430號）文件（以下簡稱1430號文件），旨在“提高能源系統(tǒng)效率，增加有效供給，滿足合理需求，帶動有效投資，促進經(jīng)濟穩(wěn)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(xiàn)“集成優(yōu)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(yōu)化模式：一是供給側優(yōu)化；二是近需求側優(yōu)化；三是需求側優(yōu)化；四是供需協(xié)同優(yōu)化。而從維度看，存在同步優(yōu)化與異步優(yōu)化；集成優(yōu)化與協(xié)同優(yōu)化；單一維度優(yōu)化與跨界優(yōu)化等。

供給側優(yōu)化模式

根據(jù)1430號文件，供給側優(yōu)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(yōu)勢，推進風光水火儲多能互補系統(tǒng)建設運行。”這是在能源的供給側進行大系統(tǒng)優(yōu)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(wǎng)為了將這些超大規(guī)模的可再生能源電力輸送到東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，建設了特高壓輸電線路，但是接踵而來的是不穩(wěn)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(wěn)定。為了解決這一矛盾，要在新疆及西北煤炭豐富地區(qū)大規(guī)模建設燃煤火電集群，以發(fā)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(yè)，早在1430號文件發(fā)布之前許多年，就將風電和火電實現(xiàn)互補，集成優(yōu)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(tǒng)籌開發(fā)、互補利用傳統(tǒng)能源和新能源，優(yōu)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(lián)供、分布式可再生能源和能源智能微網(wǎng)等方式，實現(xiàn)多能協(xié)同供應和能源綜合梯級利用”。首先，它是一個傳統(tǒng)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(tǒng)與用戶側用能系統(tǒng)一體化的集成優(yōu)化；其次，它的側重點仍然是提升能源供給側一次能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，而不是將幫助用戶“節(jié)能降耗省錢”作為出發(fā)點。它與前一種的區(qū)別是更加靠近需求，但沒有徹底融入需求側。協(xié)鑫智慧能源在蘇州開發(fā)區(qū)推進能源互聯(lián)網(wǎng)，強調(diào)能源的“六位一體”，將分布式天然氣冷熱電三聯(lián)供、區(qū)內(nèi)的光伏電站和微風發(fā)電、地熱和工業(yè)廢熱回收利用、儲能和節(jié)能服務等六個系統(tǒng)統(tǒng)籌配置，構筑新的清潔高效的區(qū)域能源供應體系，實現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化，形成區(qū)域的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，提升區(qū)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(fā)，其目的是為能源終端用戶直接參與“節(jié)能降耗省錢”。實現(xiàn)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(xiàn)對于節(jié)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(xiàn)協(xié)同優(yōu)化，重點在用戶側實現(xiàn)多種二次能源的協(xié)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(lián)網(wǎng)”，讓《第三次工業(yè)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?yōu)榭赡堋?/span>

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(jié)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(tǒng)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(wǎng)系統(tǒng)，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(jié)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(xiàn)能源自給自足。

國家電網(wǎng)公司也已經(jīng)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(fā)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(fā)展基金補貼以及相應電費，還能將光伏發(fā)電的綠色證書記錄下來，為未來的綠證交易提供依據(jù)。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(wǎng)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(wǎng)反向供電，成為需求側多能互補系統(tǒng)中的重要組成部分。所有的數(shù)據(jù)都會通過互聯(lián)網(wǎng)上傳到云端，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)幫助電網(wǎng)和用戶實現(xiàn)大范圍的多能互補。