中国储能网讯：2019年3月16日，中国化学与物理电源行业协会储能应用分会与全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会、中国科学院电工研究所储能技术组、科华恒盛股份有限公司四家单位联合主办的“首届全国储能技术与综合能源服务高层研讨会”在福建厦门宸洲洲际酒店召开，来自电力公司、电科院、设计院、系统集成商、地方经信委、投资机构等230余人参加了本次会议。

本次研讨会旨在推动储能与综合能源系统多环节技术与商业模式创新，持续提升客户需求响应能力与业务整体盈利能力。

会议期间，中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司智能化部主任李嘉逸分享了主旨报告《综合能源规划研究与实践》，以下为演讲原文：

李嘉逸：大家好！今天我分享的题目是“综合能源规划的研究与实践”。

首先介绍我们单位，我们单位是中国能源建设集团规划设计集团下面的20家设计院的子公司，今天也有很多兄弟院的同事出席会议，我们单位同时也是国家电力规划研究中心西南分中心，也是中国能源规划设计集团智能电网技术中心。

随着能源领域的研究重点从智能电网向能源互联网领域的转移，我们单位从2015年开展一些相关的研究课题，包括一些国家重点研发计划，四川省重点研发计划，以及集团公司的一些研究课题，也开展了像贵安新区综合能源规划，天府生物城综合能源规划 一些项目。为了辅助设计，我们也开发了一些可视化电力系统规划设计软件，智慧能源系统经济评价软件这样的工具软件。  

我今天分享两个部分，一，综合能源系统的提出，包括提出的背景，定义的提出以及价格的核心。二，谈一谈我们在综合能源规划研究方面做的一些工作，包括典型案例的分析。

介绍第一个环节，综合能源概念的提出。在长期的经济发展中我国能力生产和消费总量不断增长，传统的化石能源被过渡的开发和利用，导致环境和能源问题比较突出。我们现阶段制约能源发展的问题可以用三个字概括，两高一低。高是高化石，高污染，低是低效率。我国现在整个原煤的占比在一次能源中是68%，全球是29%，代表我国是以煤炭为主的能源结构，大量的使用煤炭带来了严重的污染问题。同时我国在生产效率这方面也是在世界的平均水平比较低，据世界能源统计的数据，我国单位GDP的能耗是世界平均水平的1.19倍，是德国1.79倍，能耗水平相比世界先进制造国家有差距。

随着我国的能源需求还在不断增长，这样的结构不能支撑我国经济的持续稳定发展，为保证人类可持续发展，从全球来说，能源行业就承担着两大使命。

第一个使命满足人类日益增长的能源需求。根据BP的预测，在未来25年国际能源需求增长大约是30%，而我国将增长40%，随着化石能源的消耗殆尽，我们拿什么能源替代化石能源，目前是风和光作为未来主要的替代能源。预计2040年有超过40%的能源需求来自于可再生能源，如果风和光提供的能源跟不上需求增长的情况下，我们的另一条路径就是要提高能源的生产效率。

能源行业第二大使命是应对全球的气候变化，要减少二氧化碳排放，减少环境污染，绿色发展，不能因为发展断绝了可持续发展的道路。因此我国提出要推动能源生产和消费革命，构建“清洁低炭，安全、高效的能源体系。

围绕这样的能源体系，我们就需要这样的能源系统，它充分的利用了就地的风光、地热资源，通过天然气三联动和储能的调频调峰来平衡供应需求，同时满足区域内冷热电的需求，就是这样一个复杂的多进多出的系统，需要在建设之初对各种设备和系统进行优化配置，在运维阶段实施多容互补，协调优化的智能化调控，通过互联网的技术和理念将就地分散碎片化的能源集中起来加以利用，它是能源互联网的载体，也是我们的新一代能源系统，它代表未来能源的发展方向。这样的能源系统我们称之为综合能源系统。

综合能源系统是指在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、优化运行，协同管理、交互响应和互补互济,在满足系统内多元化用能需求的同时，能够有效地提升能源的利用效率，促进能源可持续发展的一体化的新型能源系统。我们认为这样的能力，综合能源系统包括四个层次的架构。

底层是能源的基础设施层，是各种能源互联互通的能源网络，包括常规的分布式能源站，分布式光伏、风电、地源、水源，热泵，储能设备，电动汽车充电设施，智能配电网，燃气管网，冷热管网和智能电网。第二层就是能源的信息化基础设施，包括了广域的测量系统，高级的量测系统与物理信息系统。第三层能源的调控运维交易层，是基于数据处理和算法优化的多容互补，协同优化运行的管控智能运维，运用很多像AI的辅助决策，区块链这样一些最新的技术。顶层，我们认为是规划设计层，基于精准的负荷预测和生产模拟来完成优化规划设计。

如果我们把综合能源系统比做人的身体，我们认为能源的基础设施和能源的信息化基础设计是人的四肢和神经网络，能源基础设施和信息网络，我们过去已经做了很多工作，综合能源的清洁低炭，安全高效的价值体现主要体现在规划设计和创新运维平台两个方面，我们要做的工作就是要造就这个大脑的左脑和右脑。

第二部分，我们在综合能源规划领域所做的工作。从技术经济、社会因素、难易程度各方面综合考虑，综合能源最可能实现的路径，应当从终端综合能源系统到区域综合能源系统到全域综合能源系统，最容易入手的就是综合能源终端的系统，它涉及范围小。适用于学校、园区、工厂、建筑等环节，不同能源系统归同一单位，避免利益纠葛，技术问题为主，综合能源系统，易于实现 。

终端的综合能源系统有很多的优越性，首先可以实现能源的梯级利用，可以满足冷热电等多种能源的需求，能源效率可以达到80%以上，还可以通过冷热电多时间的互补性，保证可再生能源的充分消纳，可以实现横向的多能互补，纵向的多能源动态的协调，同时还可以保证用户的用能品质，通过不同的能源的互补，提高用户的用能可靠性，同时降低用户的用能成本。

在现有的一些规划方法，对于综合能源系统来说是不实用的，现有的一些规划方法是对电力或者其他能源分别进行规划，对一些做单一的能源规划或者单一企业做能源规划的时候，通常是将供能系统的热量按高峰负荷并考虑费用来设计，没有通过其他能源和手段调峰和费用问题，这样的方案相当不经济。

到了综合能源系统，由于存在电器冷热负荷需求的峰谷交错，多种能源之间可以通过互补和协同以及能源转化来解决这个问题，不再需要通过提高单一的能源解决，可以通过其他能源补足和转化来调峰，使设备和能源利用率更高，经济性增加。但同时配置的复杂性也显著增加，我们不仅考虑每一种能源性能的平衡，还要考虑多种能源的协同和转化，而且这种协同表达转化不能超过设备时空的约束，这是我们要研究的问题。

面临三个复杂性，一个是时间复杂性，因为电的响应速度是微妙和纳秒级，而冷热响应是分钟甚至是小时。还有关于空间的复杂性，电传播没有距离限制，而冷热是有距离限制的，而且它们的行为也非常复杂，有的有损失性的，有些是不连续的，不确定的，多态的。

我们和高校一起合作，提出一种综合能源系统的方法，通过设备的配置优化和调度优化相结合来获得一个最优的配置，在进行调度优化的时候，我们还要对综合能源性能系统的仿真。

简单介绍下综合能源系统仿真模型建立以及调度的过程，综合能源系统仿真模型的建立过程，首先是将左上图这样一个包括UBP光伏、地源、热泵、电能等设备系统进行抽象得到一些数学模型，然后根据供能单元和负荷的电冷热关系建立平衡方程式，得到综合能源系统模型，最后给定一个能源的输入得到电冷热负荷的输出。

我们运用能流母线把这个问题简化，黑色的代表电母线，蓝色的代表冷母线，红色代表热母线，橘黄色代表烟气母线，我们将所有的能产生电的电以及电的负荷组合在一起，能够产生冷的设备，冷的负荷融合在一起，把整个综合能源系统进行简化。通过这样的结构可以把复杂的智慧能源、综合能源系统进行抽象化，然后可以得到每一个时刻电冷热的评分方程。

在仿真模型建立以后，我们需要求取到最优的配置，这就是我们提出的双重优化的配置方法。首先通过外层输入设备的配置参数，然后传递到内层，通过内层产生最优的经济费用，通过内层的经济费用反馈到外层就求得这个配置的经济性为目标的成本费用加运行费用值，通过不断的迭代优化最终得到一个最优的综合能源系统优化配置。

这个方法可以对智慧园区和能源系统长时间周期做配置循环，可以考虑运行成本最优的配置。

初始投资跟配置方案息息相关，运行费用涉及到每天调度层面的最优问题，所以我们需要双重的方法来解决。

案例1，南方地区商业园区能源站的案例，负荷包括电热冷负荷，热负荷包括热水和热蒸汽，我们考虑的设备包括内燃机、燃机、还有燃气锅炉，内燃机，溴化锂吸收式制冷机，电制冷机，蓄电池，双工况制冷剂蓄冰设备，光伏、热泵。将这样一个工程进行了抽象，得到能流母线图，同时运用双重的方法得到最优配置，同时得到逐日逐月的一些热电负荷的足小时功率平衡的控制策略。

我们把这个优化方法得到配置与传统设计院的方法的结果进行对比，优化方法得到投资成本相对于要便宜400多万，整个运行成本要节约大概40万左右，从规划周期年平均费用节约21%，减排节约27%，能效可以提升17%。

第二个案例，上海某乐园的分布式能源站设计，能源站主要解决酒店、餐饮及主题乐园。设计要求：利用发电余热制冷制热，实现能源梯级利用，余电上网。采用冷热调峰设备满足用户侧不同时段的能源需求，提高系统能源利用效率。我们运用了双重化方法对项目最优配置进行了计算，最后得到结算结果，与传统方法相比，在成本上实际上比传统方法高一些，大约是高了一两千万的样子，在年运行成本上面有将近500万的节约，从全生命周期来说平均每年平均费用节约12%，减排能够节省36%，能效能够提升44%。

综合能源系统规划是一项综合性技术，既需要有理论，还需要有实践，它的复杂性在于既要满足电、冷、热平衡，保证能源供应的可靠性，还有通过各种能源的协同转换提高效率保证经济性。在开展具体项目时，又涉及到许多具体的工程问题、设备的特性问题。

二，我们很好的将理论与工程实际进行了结合，通过上述优化的配置方法，我们衡量是否需要配置储能，第一个案例配置的时候考虑了储能，通过计算以后，因为储能的经济性，所以最后在计算求解的最优配置里面没有放进去，但是可续冰，续冷的储存方式。通过这个方法可以得到一个最优的配置方法，而且可以确定储能每小时的调度策略。随着储能成本下降，储能在综合能源项目中的价格可以得到很好的发挥。谢谢！

（本文内容根据录音整理，未经演讲人本人审核）