2016年7月4日，國家發(fā)展改革委、國家能源局《關(guān)于推進(jìn)多能互補集成優(yōu)化示范工程建設(shè)的實施意見》中明確提出將在“十三五”期間建成多項國家級終端一體化集成供能示范工程及國家級風(fēng)光水火儲多能互補示范工程，推進(jìn)既有產(chǎn)業(yè)園區(qū)實施能源綜合梯級利用改造，提高新建產(chǎn)業(yè)園區(qū)采用終端一體化集成供能系統(tǒng)的比例。

 

如今，隨著首批多能互補集成優(yōu)化示范工程評選結(jié)果公示，“多能互補集成優(yōu)化”這一概念正式進(jìn)入人們視野。多能互補，為何在今天顯得如此重要？

 

當(dāng)前，我國經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，能源轉(zhuǎn)型也面臨著需求放緩、傳統(tǒng)產(chǎn)能過剩、棄風(fēng)棄光現(xiàn)象突出、系統(tǒng)協(xié)調(diào)性不足、整體效率較低等問題，同時霧霾和碳排放等環(huán)境問題日益突出。

 

“十三五”時期是我國能源低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期。能源結(jié)構(gòu)調(diào)整將進(jìn)入到油氣替代煤炭、非化石能源替代化石能源的雙重更替期；未來的新增用能需求將向著智能化、高質(zhì)量、分布式、個性化的方向轉(zhuǎn)變；由此供能方式也正向著綠色高效、安全穩(wěn)定、貼近用戶、就地取材的方向轉(zhuǎn)變，基于此，“十三五”期間國家重點推動實施多能互補系統(tǒng)集成優(yōu)化工程。

 

可以說，將清潔低碳能源作為“十三五”期間供應(yīng)增量的主體，促進(jìn)天然氣的消費與生產(chǎn)，培育壯大以多能互補系統(tǒng)集成優(yōu)化為代表的能源變革成為我國能源體系可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

 

一方面，近年來，以我國“三北”地區(qū)為代表的大型風(fēng)電、光伏發(fā)電中心紛紛出現(xiàn)大規(guī)模的棄風(fēng)棄光問題，嚴(yán)重阻礙了可再生能源產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。推進(jìn)以風(fēng)電、光伏發(fā)電、火電、水電等多種能源形式協(xié)同運行的多能互補工程，能夠掃清可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的障礙。

 

另一方面，我國是世界最大的能源生產(chǎn)國和消費國，煤電、水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電等規(guī)模均為世界第一。通過多能互補集成優(yōu)化，既能夠提高發(fā)電側(cè)的集中式大融合，又可以實現(xiàn)配電側(cè)的分布式小融合，從而多方面實現(xiàn)能源梯級利用和優(yōu)勢互補，提升系統(tǒng)整體效率。

 

可以說，多能互補集成優(yōu)化是能源變革的發(fā)展趨勢。在傳統(tǒng)體制中，電力、天然氣等供能分屬不同部門管理而相對獨立，這樣的割裂不利于整體規(guī)劃和實施，難以滿足新時期多樣化的需求。多能互補集成優(yōu)化所倡導(dǎo)的融合、統(tǒng)一、高效、清潔理念是當(dāng)今能源革命的方向，得到各界人士的普遍認(rèn)同。

 

 

多能互補，簡單來說就是多種能源之間相互補充和梯級利用，實現(xiàn)多種能源配合穩(wěn)定輸出的效果，從而提升能源系統(tǒng)的綜合利用效率，緩解能源供需矛盾，構(gòu)成豐富的清潔、低碳供能結(jié)構(gòu)體系。隨著我國提出建設(shè)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源網(wǎng)，多項新能源改革的政策規(guī)劃相繼落地，多能互補集成應(yīng)用已高調(diào)走進(jìn)能源行業(yè)的聚光燈下。

 

值得注意的是，多能互補并不是簡單的將幾種能源進(jìn)行相加，而是需要在技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，實現(xiàn)不同可再生能源之間、新能源和傳統(tǒng)能源之間的深度融合，在其應(yīng)用過程中仍面臨著以下挑戰(zhàn)。

 

一是用戶側(cè)和電源側(cè)多能互補的技術(shù)挑戰(zhàn)。用戶側(cè)多能互補（小系統(tǒng)）面向終端，以能源自給自足，合理聯(lián)絡(luò)為主，其中以偏遠(yuǎn)地區(qū)和海島孤網(wǎng)供電為典型；電源側(cè)多能互補（大系統(tǒng)）面向跨地區(qū)配置，以能源輸送為主，比如“風(fēng)-風(fēng)互補”，不同風(fēng)電場之間可能具有互補性，打捆送出可降低出力變化率。

 

目前哈密、酒泉采用新能源與煤電打捆的方式。國內(nèi)由于“三北”地區(qū)新能源富集，近年來新能源基地打捆互補送出一直是研究和實踐的熱點，當(dāng)然其中也存在很多問題，如火電比例較大的成本問題，故障下的電源和負(fù)荷兩側(cè)的穩(wěn)定問題等等。

 

二是多能互補項目的經(jīng)濟性挑戰(zhàn)。多能互補集成應(yīng)用的關(guān)鍵在于經(jīng)濟性，只有經(jīng)濟性好，才有產(chǎn)業(yè)化的希望。多能互補集成應(yīng)用主要解決能源互補利用的穩(wěn)定輸出問題，能否實現(xiàn)多能種間“1+1>2”的產(chǎn)出效果，主要取決于機組與負(fù)荷的匹配，即針對不同用戶的負(fù)荷情況，通過分析全年負(fù)荷變化情況來選擇系統(tǒng)各裝置的機組容量，并對選定的機組配置方案進(jìn)行優(yōu)化分析，盡量提高能源利用率。

 

針對以上挑戰(zhàn)，要大力推進(jìn)多能互補集成應(yīng)用可從兩方面入手。

 

一方面要整合多種新能源發(fā)電技術(shù)。如加大風(fēng)光水火儲多能互補關(guān)鍵技術(shù)和專用技術(shù)以及多能互補控制器等關(guān)鍵設(shè)備研發(fā)力度；搭建好實驗平臺，為這些技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性驗證提供平臺支持。此外，能源發(fā)展要突出區(qū)域化、智能化，尤其應(yīng)針對我國能源資源分布不均的情況進(jìn)行差別化的重點發(fā)展。

 

另一方面要創(chuàng)新用能的供需方式，提高經(jīng)濟性，向分布式、智能化、扁平式、個性化的用能方式轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)可再生能源的供能更加貼近用戶、就地取能、就近消納。從這個角度上看，發(fā)展多能互補不能簡單上馬“一刀切”項目，需要因地制宜，兼顧當(dāng)?shù)啬茉搭愋汀α亢陀秒娯?fù)荷。

 

總體來說，多能互補是新技術(shù)、新模式的發(fā)展，提高了新能源的利用效率，把發(fā)電和用電集中在一起，避免了投資浪費。隨著多能互補技術(shù)的日益成熟，新一輪的能源革命即將來到。

 

 

時至今日，能源轉(zhuǎn)型正在全球上演。隨著可再生能源、儲能技術(shù)的發(fā)展，以及能源效率的提升，能源產(chǎn)業(yè)開始進(jìn)入多元化時代。“多能互補”成為能源可持續(xù)發(fā)展的新潮流，引領(lǐng)著能源行業(yè)邁向多種能源深度融合、集成互補的全新能源體系。

 

新的能源體系正在重塑中國能源企業(yè)。適應(yīng)和變革，將成為企業(yè)生存和發(fā)展的重要命題。如何融會貫通、變革求新、挖潛創(chuàng)效，構(gòu)建起適應(yīng)未來競爭的戰(zhàn)略定位和商業(yè)模式，將是決定企業(yè)命運的百年大計。在能源企業(yè)中，新能源企業(yè)盡管潛力巨大、創(chuàng)新能力強，但受制于發(fā)展階段和科研實力，中短期內(nèi)仍難成為主力軍；傳統(tǒng)能源企業(yè)規(guī)模龐大、技術(shù)成熟、基礎(chǔ)設(shè)施完善，更具資源和盈利能力，在很長的一段時期內(nèi)仍是中流砥柱。這也是我國首批多能互補集成優(yōu)化示范工程的名單中，以傳統(tǒng)電力或能源企業(yè)為主的原因。

 

當(dāng)然，新的能源體系絕非電力和電網(wǎng)企業(yè)的獨角戲，石油公司也同樣具有得天獨厚的競爭優(yōu)勢。在首批23個示范項目中，排名第一的“榆林靖邊光氣氫牧能源多能互補”項目就源于石油企業(yè)，將油氣田的“源網(wǎng)荷”資源融入其中。事實上，多能互補的核心就在于融合，包括能源供給側(cè)的互補，產(chǎn)業(yè)需求側(cè)的融合，網(wǎng)路管線的融合等。石油企業(yè)可通過統(tǒng)籌自身優(yōu)勢，強化協(xié)調(diào)合作，不斷實現(xiàn)需求側(cè)與供給側(cè)的深度融合。

 

對中國海油而言，在新形勢下如何發(fā)揮優(yōu)勢、挖掘潛力，加快融合融入，并以創(chuàng)新理念主導(dǎo)變革呢？我建議進(jìn)行三個層面的探索和思考：

 

現(xiàn)階段，推動多能互補建設(shè)，宜立足天然氣和非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)。在深挖氣電調(diào)峰應(yīng)用潛力的同時，通過優(yōu)化設(shè)計和商業(yè)模式創(chuàng)新，布局分布式氣、電、冷、熱聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供產(chǎn)業(yè)；通過打造智能、高效、清潔、可靠的多能互補的獨立能源系統(tǒng)，推動天然氣銷售。

 

中長期，立足海上地緣優(yōu)勢，促進(jìn)海洋多網(wǎng)融合。在海上平臺智能電網(wǎng)基礎(chǔ)上，融入海上風(fēng)電、大規(guī)模儲能和智能控制策略，建設(shè)海上能源互聯(lián)網(wǎng)；貫通海陸電網(wǎng)，推動海上風(fēng)電規(guī)模化，打造海上輸電干線；融合海上電網(wǎng)、氣網(wǎng)和交通網(wǎng)絡(luò)，輻射海域經(jīng)濟發(fā)展，主導(dǎo)建設(shè)沿海地區(qū)多能互補智慧能源帶。

 

遠(yuǎn)景發(fā)展，立足海洋資源獲取，深入挖掘海洋能源開發(fā)潛力，致力融合海上油氣、海上風(fēng)電（含光伏）、海洋能等多種能源的智能開發(fā)、高效轉(zhuǎn)化和清潔利用技術(shù)，為建設(shè)中國特色國際一流能源公司貢獻(xiàn)力量。

 

 

500千瓦海洋能獨立電力系統(tǒng)示范工程

 

我國海洋國土廣袤，擁有7000多個島嶼和1.8萬多公里的海岸線，近海海洋能可裝機容量高達(dá)6.47億千瓦，但至今仍有很多島嶼面臨未通電和能源短缺問題，以解決偏遠(yuǎn)海島供電問題為目標(biāo)，研究總院研建的“500千瓦海洋能獨立電力系統(tǒng)示范工程”項目（下稱示范工程）就是典型的多能互補集成系統(tǒng)的實施案例。

 

該示范工程由300千瓦潮流能裝置、150千瓦風(fēng)力發(fā)電裝置、50千瓦太陽能發(fā)電裝置、儲能系統(tǒng)和應(yīng)急柴油發(fā)電機組成，成功實現(xiàn)了潮流能、風(fēng)能和太陽能等多種能源互補利用。在多能互補發(fā)電系統(tǒng)中，針對潮流能、風(fēng)能和太陽能發(fā)電不穩(wěn)定的特點，采用600伏特直流母線對多個發(fā)電機組進(jìn)行直流并網(wǎng)。同時，為了克服可再生能源發(fā)電過程中出現(xiàn)的間歇性和不穩(wěn)定問題，系統(tǒng)創(chuàng)新性地設(shè)置電池儲能單元和智能負(fù)載，在發(fā)電量超過用戶需求時，進(jìn)行電能儲存，對于瞬間突增電能采用智能負(fù)載消納；當(dāng)發(fā)電量不足時，由儲能單元提供電能保證為用戶連續(xù)供電，通過能量管理系統(tǒng)自動控制全過程，快速有效地穩(wěn)定直流母線電壓和電能的供需平衡，實現(xiàn)多能互補微網(wǎng)電力系統(tǒng)安全可靠運行。

 

經(jīng)過兩年多的示范運行 ，該示范工程累計發(fā)電10萬余千瓦時，充分驗證了海洋能多能互補電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，為未來我國建設(shè)海島多能互補發(fā)電系統(tǒng)提供了寶貴經(jīng)驗。