【中玻網】2016年7月，為加快推進多能互補集成優化示范工程建設，國家發改委和國家能源局發布《關于推進多能互補集成優化示范工程建設的實施意見》。意見的出臺，旨在加快推進多能互補集成優化示范工程建設，提高能源系統效率，增加有效供給，滿足合理需求，帶動有效投入資金，促進經濟穩定增長。意見指出，2016年在已有相關項目基礎上，推動項目升級改造和系統整合，啟動靠前批示范工程建設。意見要求，到2020年，各省(區、市)新建產業園區采用終端整體化集成供能系統的比例達到50%左右，既有產業園區實施能源綜合梯級利用改造的比例達到30%左右；重要風光水火儲多能互補示范工程棄風率控制在5%以內，棄光率控制在3%以內。

　　今年1月19日，國家電網公司召開新聞發布會，提出了20項促進新能源消納的具體措施，涉及電網建設、調峰能力建設、統一規劃研究以及關鍵技術研究等多個方面，包括2項目標和時間節點：2017～2018年有效緩解棄風棄光矛盾；到2020年根本解決新能源消納問題，棄風棄光率控制在5%以內，就地解決是重中之重。多能綜合利用，尤其是在歐美，實際上是解決新能源消納和提高能源利用效率的重要方法，也將成為未來能源網絡運營公司的利器。

　　我國多能互補發展與應用現狀

　　近幾年來，隨著我國工業園區的建設發展、微網與新能源發電的普及、新投入資金模式的不斷升級，同時注重可靠技術與經濟回報的理念加深。為滿足新供需形勢下的需求，發展多能互補概念下的終端整體化集成供能系統和風光水火儲多能互補系統就成為了必選。

　　國家能源局公布的首批多能互補集成優化示范工程入選項目多達23個，并且多數為終端整體化集成供能系統。相關規劃設計方案已經完成，但由于項目復雜度等多種原因，多數項目還處于未開工狀態，具體效果還有待能源局籌備相關評估。除此之外，在多能互補概念公布之前，就已經存在大型城市綜合能源站等相關示范項目，在分布式燃機與能源梯級利用方面取得了一定示范效果。園區內的熱電聯產項目，實際上也是基于多種能源應用的基礎模式，如何實現熱電解耦將是電力改變背景下的要點。同時，實現一定程度電熱解耦，也可以提升新能源本地消納空間。《熱電聯產管理辦法》中指出：“市場化調峰機制建立前，抽凝熱電聯產機組（含自備電廠機組）應提高調峰能力，積較參與電網調峰等輔助服務考核與補償。鼓勵熱電機組配置蓄熱、儲能等設施實施高層度調峰，并給予調峰補償。鼓勵有條件的地區對配置蓄熱、儲能等調峰設施的熱電機組給予投入資金補貼。”

　　能源互聯網將是多能互補的未來發展趨勢

　　多能互補可以為園區建設提供靈活性解決方案，內部靈活性可以幫助企業盈利，外部靈活性可以提高國家能源供應安全穩定。大范圍地發展多能互補對燃氣利用有一定好處，也對大規模消納新能源背景下的電網調峰調頻能力有所補充。同時，可以提高“一帶一路”產業布局中出口產品的系統經濟性，使得中國制造更受全世界人民歡迎。

　　結合我國正在進行的能源體制改變，可以期待，電力產業中未來發電計劃放開、現貨市場出現和終端電價調整后的多能互補項目會在比園區更加廣泛的區域范圍甚至大型城市供能領域發揮更大的作用。結合其他能源領域的體制改變，逐漸將打破以單一電網、熱網、氣網運營的模式，打破不同業務部門協調困難、規劃不統一、運營效率不高的困境。這將為各領域的體制改變提供標桿，也滿足民眾和企業對能源便利、用量與價格的期待。從世界各國的多能互補項目發展來看，大多數試點都在小范圍區域電網層級展開，但是多能互補的效率高應用不僅局限于微電網層面，將多個小型多能互補項目向上集成成更大范圍的能源互聯網將是未來的趨勢。

　　多能互補一定會成為未來能源網絡運營公司的利器，無論電網、熱網、氣網等運營商都需要提早掌握相關的商業模式、運營技巧與技術手段，抓住歷史發展機遇。

　　歐洲多能互補與多網耦合的借鑒意義

　　歐洲多能互補與多網耦合的概念是在可更新能源高速發展的背景下提出的，由于可更新能源的波動性和異地消納的困難性，對于既有能源系統的靈活性和可儲存性提出了更高的要求。傳統電力供應由于其必須連續供電、不可大規模儲存、必須時刻平衡等特性，無法提供所需的靈活性。與此相對的熱網和燃氣管網則具備天然的儲存特性，能夠在一定范圍內進行調節，儲熱和儲氣設備在大多數情況下也比電池儲能要便宜。因此多網耦合作為多能互補的一種實現方式被提了出來。歐洲多網耦合中的網是個廣義的網絡概念，需求側的各類設備通過互聯和集中控制也能形成一個網絡，同樣在未來具有很大潛力的電動汽車充電網絡也是多網耦合的重要組成部分。

　　無論是大系統還是小系統，未來電力供應中基荷將會逐漸消失，靈活性將具備更大的價值。在傳統能源逐漸退出市場的長期過程中，整個系統將會經歷較長一段時間的電力過剩，在很多情況下，可更新能源的發電將會大于負荷。波動性逐漸加大的系統自然需要更多的靈活性設備，如儲熱、儲氣裝置、可中斷負荷等。

　　目前，歐洲基于多網耦合的多能互補方案有幾條主流的技術路徑，為了實現區域的較優能源供應，可以根據當地的資源稟賦將幾條技術路徑進行組合。德國為了實現2050年80%的電力由可更新能源電力供應的目標，積較實驗多能互補多網耦合方案，目前通過E-Energy項目已經開展了多個試點。這些試點結合了多種多能互補技術路徑，如庫克斯港項目通過2個虛擬電廠耦合了風光電力、沼氣發電、分布式熱電聯產設備與終端的冷熱負荷，并通過分段電價和動態電價實現多網之間的智能互動。

　　歐洲這一類多能互補和多網耦合項目試點有良好的示范效應和后續應用，原因在于試點規劃階段，各試點因地制宜地考慮了本地發展情況、用能需求和技術沉淀，各試點的推進也有較強的規劃性并注重經濟性和實用性。就技術路線本身，歐洲大比例新能源接入后遇到的問題（追求新技術打破）、以區域能源交易市場為主的特點（注重本地需求）、交易調度機構設立（電力改變）等情況與國內改變初期類似，長期來看這種重穩定講成效的改變模式也值得借鑒。

　　基于多網耦合的多能互補方案有幾條主流的技術路徑可供選擇：

　　虛擬電廠下的分布式社區熱電聯產聯供方案

　　區域內一部分社區配備小型熱電聯產設備，另一部分社區配備熱泵，這些社區與風電和光伏設備聯網并通過一個中點控制室集中優化。所有設備共同組合成一個虛擬電廠。在可更新能源過剩的情況下，熱泵消耗電力并效率高地生產熱量供給社區；在可更新能源供應不足的情況下，小型燃氣熱電聯產設備啟動，同時生產電力和熱量供應給社區。分布式的設備具有靈活性高、響應快的特點，使得整個系統能夠在各種情況下效率高運轉。基于高層度學習技術的預測和調度算法，是整個虛擬電廠系統的核心。丹麥學者已經提出的基于綠色能源發電的“第四代區域供熱技術”即是這種理念。

　　多聯需求側響應方案

　　基于多網耦合的多能互補系統中，需求側響應是一個重要的靈活性選項。傳統的需求側響應主要調節電負荷，通過對負荷的遷移和調節來降低電網負載并非常大化可更新能源的利用。在多能互補系統中，電能只是各類能源中的一部分，且熱負荷可能占終端能源消耗的比重比電負荷更大，因此多聯需求側響應比單一需求側響應更有潛力。

　　多聯需求側響應能夠同時響應終端用戶的電、熱、冷、氣等能源，其中熱能的響應成本較低且時間較長，但是響應速度較慢，而電能的響應速度快但是持續的時間較短。在集中式區域供暖的模型中，建筑墻體就是天然的儲熱和熱能響應單元，能夠通過靈活的供暖策略儲存大量的熱能。

　　電轉氣綜合利用解決方案

　　電轉氣（PowertoGas，簡稱P2G）是目前多網耦合的主流方案和路徑之一。將可更新能源富余電力通過電解水轉換為氫氣和氧氣，根據氫氣利用路徑的不同可以直接利用或者繼續甲烷化為天然氣。在德國，電轉氣方案已經在多地試點推廣。西門子公司2015年在德國曼海姆設立的風電制氫工廠已經能夠商業應用并每年產生超過200噸的氫氣。該工廠應用了較新的質子交換膜（PEM）設備，其快速的響應速度帶來了巨大的收益。快速響應使得該方案不僅能夠利用富余的風電，還能夠搭配儲氣設備和燃氣輪機發電設備提供調頻輔助服務。在近兩年的運行中已經證明，這家電制氫工廠的固定成本在年利用小時數超過6000小時的場景下將很快獲得回收，關鍵是運行成本。如果用于電解水的電力來源都是清潔且低廉的風電，項目的效益將會更高。可以假設在多能互補場景中，如果風光發電和電轉氣方案統籌規劃，不僅系統靈活性得到了非常大的提升，還能帶來額外的經濟效益。

　　電動車智能充電系統

　　電動汽車的發展為交通網和能源網的耦合帶來了機遇。如果對電動汽車的充電不加控制，集中充電時段將對電網造成非常大的沖擊。結合電網負荷監控的動態智能充電系統能夠很好地解決這個問題，不僅在峰時平抑了電網負荷，還能夠將分散在各個電動汽車中的電池聚合起來，適時提供調頻服務和社區供電服務。電動汽車和電網的雙向互動不僅在技術上已經實現，在商業上也具備了很大價值。據統計，純電動車和插電式混合動力汽車在95%的時間內是處于停駛的狀態，只要在多能互補區域內擁有足夠的充電設施，保證電動汽車在停駛時間能夠接入電網，車載電池就能夠得到充分的利用。