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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

國家電網公司看到了這個巨大的市場，中國還有6億農民居住在鄉(xiāng)村，如果每個屋頂平均安裝5千瓦的分布式光伏，裝機就是10億千瓦，每年發(fā)電1.2萬億千瓦時。美國2016年太陽能的發(fā)電量56.79TWh，占當年4350.8TWh總發(fā)電量的1.31%。根據(jù)美國能源信息署數(shù)據(jù)，當年美國太陽能發(fā)電行業(yè)新雇傭了37.38萬名從業(yè)者，而全部化石能源發(fā)電行業(yè)（燃料包括石油、天然氣、煤炭）僅雇傭了18.71萬人。分布式可再生能源可以創(chuàng)造更多的就業(yè)，因為這些就業(yè)更多地集中在服務上，加之電動汽車、充電樁和數(shù)據(jù)服務，國家電網可能成為全球無與倫比的平臺服務商。

供需協(xié)同優(yōu)化模式

“供需協(xié)同優(yōu)化”是兩側共同進行優(yōu)化，效益實現(xiàn)共享的模式。協(xié)同優(yōu)化與集成優(yōu)化存在巨大的不同。所謂“集成”就是將一些孤立的事物或元素，通過某種方式集中在一起，產生相互聯(lián)系，從而構成一個有機整體。而“協(xié)同”，就是指協(xié)調兩個或多個不同資源或者個體，協(xié)調一致地完成某一目標的過程或能力。

大電廠、大電網、大系統(tǒng)的多能互補由于容量太大，不可能靠大規(guī)模儲能實現(xiàn)錯峰優(yōu)化配置，所以基本上都是同步系統(tǒng)，所有的優(yōu)化只能在同步條件下進行。同步優(yōu)化存在著極大的局限性，集成優(yōu)化是主要的選擇。

在以分布式能源構建的系統(tǒng)中，在需求側不僅可以將各種分布式能源協(xié)調起來，而且可將供給側和需求側協(xié)調呼應起來。讓需求響應供給，而不是供給側單方面應對需求側的波動變化。結合分布式儲能，共同實現(xiàn)資源的協(xié)同優(yōu)化配置。能源互聯(lián)網就是通過信息系統(tǒng)實現(xiàn)有效的需求響應，解決供需互動協(xié)調配置。

在用戶側建設充足的分布式儲能系統(tǒng)，就可以實現(xiàn)異步優(yōu)化。儲能電池和各種儲電技術的進步，在用戶需求側將用電低谷時段的電力儲存起來，在用電高峰時段輸出滿足用戶需求，削峰填谷，均衡用電，優(yōu)化配置。

人們對于能源的需求不單是電力，還有熱力和制冷需求。中國用于電力的煤炭消費占煤炭總消費量的45.2%，用于供熱和終端能源消費占34.3%，其中終端能源消費也主要集中在采暖和熱力系統(tǒng)上，而相當一部分電力也是在終端用于采暖和生活熱水上。熱是可以短期儲存的，儲熱可將系統(tǒng)的供需實現(xiàn)異步優(yōu)化。

目前市場上有一種相變蓄熱材料，蓄熱量是水的三倍以上。產品包括分布式模塊化蓄熱、戶用蓄熱和移動蓄熱多種產品，可以連接城市熱力管網、分布式熱電冷三聯(lián)供、太陽能集熱系統(tǒng)、空氣源熱泵和電加熱管等，蓄熱72小時溫度下降不到10攝氏度。在用戶側蓄熱儲能，將供熱異步化，增強了系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化的能力，而且可能跨越不同的終端二次能源進行協(xié)調優(yōu)化。

冷也是可以儲存的，可以蓄冰、也可蓄冷水，還可相變蓄冷；可以使用電制冷，也可通過熱吸收制冷，還可將冬季的冰集中儲存留到夏季使用。蓄冰也可以跨界優(yōu)化，燃氣輪機進氣冷卻是比較成熟的技術，就是將進入燃氣輪機的空氣降溫，提升其出力和效率。如果將燃機進氣溫度從夏季環(huán)境溫度35攝氏度，降低到15攝氏度，燃機出力可以提升18.2%，發(fā)電效率提升5.52%。2020年我國燃機發(fā)電容量將達到1億千瓦，我們將低谷電制冰，蓄冰制冷來冷卻燃機進氣溫度，夏季用電高峰可以增加1818萬千瓦的尖峰負荷出力，對于電網調峰和供電穩(wěn)定意義重大。

電、熱、冷三種終端二次能源相互之間因為儲能實現(xiàn)了異步優(yōu)化，大大提升了能源系統(tǒng)的靈活性和對于終端需求的適用性。在馬斯克三位一體的分布式能源模式上，再配置一個地源或空氣源熱泵以及蓄能水罐，就可以將能源自給自足擴展到供暖、供生活熱水和制冷上。著名地熱專家汪集旸院士將這種模式稱為“地熱+光伏+”。實際上，更準確地說是“光伏+儲電+地熱+儲能+電動車+需求側響應”模式的多能互補協(xié)同優(yōu)化。

習近平總書記在十九大報告中說：中國特色社會主義進入了新時代，社會主要矛盾已經轉化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾。

過去，我們的能源行業(yè)主要任務是滿足經濟社會發(fā)展對于能源的日益增長的需要。但是，今天能源和電力出現(xiàn)嚴重的供大于求，任務的重點已經轉向“推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體系”。而能源革命的首要任務是能源消費革命，“堅決控制能源消費總量，有效落實節(jié)能優(yōu)先方針，把節(jié)能貫穿于經濟社會發(fā)展全過程和各領域，堅定調整產業(yè)結構，高度重視城鎮(zhèn)化節(jié)能，樹立勤儉節(jié)約的消費觀，加快形成能源節(jié)約型社會。”

由此可見，多能互補的重點要隨著時代的變遷更多地轉向需求側，更多地關注分布式能源，更多地推進能效提升和污染的降低，更多地解決能源領域發(fā)展的不平衡不充分的矛盾。

原標題:多能互補優(yōu)化模式分析與展望