“微能源網(wǎng)未來大規(guī)模的微網(wǎng)群不僅僅是在電力上互聯(lián)，而且更重要的是做天然氣網(wǎng)絡和供熱網(wǎng)絡等等非電能網(wǎng)絡在能源上實現(xiàn)互聯(lián)，根據(jù)各個能源網(wǎng)絡內部的機組和用能特點，從微網(wǎng)群上協(xié)調生產(chǎn)?！?國家973計劃能源專家咨詢組成員、中國微能源網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟專家指導委員會主任張建華在2018泰山論壇暨中國微能源網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟年會上說，微能源網(wǎng)可以實現(xiàn)一定區(qū)域內的電、熱、氣、冷蒸汽等多種能源的高效集成，可以連接能源主干網(wǎng)。
以下是發(fā)言實錄：
尊敬的各位專家各位領導各位嘉賓，今天的發(fā)言題目是“綜合能源系統(tǒng)及運營關鍵技術”，
綜合能源系統(tǒng)在一個樓宇，在一個園區(qū)，在一個城鎮(zhèn)中的應用就是我們所說的微能源網(wǎng)。我們國家能源典型特征兩個，分布不合理，結構不合理。由于這兩個典型特征，所以造成了必須要大量的進行能源轉型和改革。人均資源很匱乏，中國人均煤炭資源、人均石油資源、人均天然氣資源僅僅是世界人均水平的1/3到1/4，我們人均資源非常匱乏，因此在節(jié)能減排方面任務艱巨。
我國能源分布遠離負荷中心，我煤電風光資源來自西北，負荷中心在東部沿海，水電資源、光資源大部分來自西藏、云貴、四川，但是能源中心在東部。東部消納全國能源生產(chǎn)2/3，但是西部生產(chǎn)了中國能源生產(chǎn)的2/3。這張圖描述了歐美國家和中國當前所消納的三種典型化石能源的比例，石油天然氣煤炭，美國歐盟石油天然氣煤炭1/3均等，煤炭和石油在下降，中國煤炭資源70%，石油18%，天然氣不到4%。這是能源結構的現(xiàn)狀。
現(xiàn)在能源電力有剛性增長需求，發(fā)達國家是零增長負增長，中國在未來二三十年有快速增長，城市化的比例在逐漸增加，現(xiàn)在56%。城市化率還處于發(fā)達國家的低線水平。
電能在終端消費水平到2020年估計到27%，人均電量，小康社會最低水平在五千度以上，人均生活用電比重20%以上，2015年統(tǒng)計中國的人均電量四千度，有一部分西部的欠發(fā)達地區(qū)人均量非常少，但是這些發(fā)達國家，像加拿大、美國、韓國是一萬度以上，歐美六千到八千度。從人均用電量相比，我國用電用能的總量有剛性增長需求。
專家測算，我國未來到2050年發(fā)電需求，以及各種能源比例，2020年總能耗50億噸，可能低一點，發(fā)電裝機19億千瓦，可再生能源裝機占35%。2030年到二氧化碳排放天花板，50億噸，發(fā)電總裝及28億千瓦，可再生能源裝機占比到53%。2050年能耗下降，新能源替代會逐漸增加，發(fā)電總裝及25億千瓦，可再生能源占比占80%。國家水能資源基本上開發(fā)殆盡，主要增長的是風和光。因此，新能源將推進電力體制改革的步伐，為什么？因為大量的風光介入會促使考慮怎么消納。
風光發(fā)電量每年發(fā)電小時數(shù)比較少，2020年預測人均電量五千度，那時候總發(fā)電量七萬億，可再生能源占比29%，2050年人均電量九千度，達到國家平均水平，發(fā)電量12萬億千瓦時，可再生能源發(fā)電占比占67%，這么大的可再生能源發(fā)電占比，光伏和太陽能占一半，裝機容量占2/3，這么大的可再生能源發(fā)電怎么消納？新能源為電力的發(fā)展提供了新的機遇，提供新的挑戰(zhàn)。
由于能源剛性需求以及能源結構和能源分布不合理，能源轉型和結構調整是新能源電力新的發(fā)展動力。能源轉型和能源革命迫切需求，新技術的發(fā)展有了長足的進步。這就催生新型能源電力的供需模式，在這種模式下，把電力天然氣熱力系統(tǒng)形成綜合能源系統(tǒng)，向閉環(huán)、耦合、融合的方向發(fā)展，冷熱電多種能源在源、荷、時、空多維度呈現(xiàn)出更深入的耦合特性。從市場環(huán)境看，開展綜合能源服務是提升能源效率降低用能成本，促進產(chǎn)業(yè)競爭和合作的重要發(fā)展方向。
傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)有很強的互聯(lián)網(wǎng)的特征，比如說傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中一次能源發(fā)電和分散化布局的電源結構是通過大規(guī)模的互聯(lián)電網(wǎng)來實現(xiàn)，連接千家萬戶，因此具有天然的互聯(lián)網(wǎng)的特征。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)終端用戶早以實現(xiàn)即插即用，具有天然的開放和共享的特征，但是隨著分布式新能源接入，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)并不支持用戶的分布式電源的即插即用，他的互聯(lián)網(wǎng)特征需要用微能源網(wǎng)的概念解決。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不適用各種多種能源的協(xié)同互補，提高能源效率能力受限，需要用綜合能源耦合和融合的方式解決問題。傳統(tǒng)電力對于分散的能源發(fā)電缺乏市場機制，微能源網(wǎng)就要探索傳統(tǒng)電力系統(tǒng)所不具備的需要它去展現(xiàn)的互聯(lián)網(wǎng)的的特征，需要通過多能互補、綜合能源服務深度融合傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)和信息技術的各種生產(chǎn)形式。
我們有了這樣的能源轉型和能源結構調整的需求，同時現(xiàn)在也處于技術發(fā)展的前景，具備了這樣的技術。人工智能，電力行業(yè)特別關注人工智能的發(fā)展。人工智能技術包括物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、機器學習、深度學習，這些技術的發(fā)展是遵循摩爾定律，現(xiàn)在人工智能和人類智能相當，但是今后十年二十年，它是以摩爾定律的速度翻番的增長，我們很難設想2030年2050年人工智能會發(fā)展成什么程度，至少可以設想。這些能源電力系統(tǒng)的運行難題，大量的風電，大量的光伏，大量分布式能源接入到系統(tǒng)怎么應對，大量的負荷不確定性，電動汽車的充電等等，還有性能各異傳統(tǒng)的運維方法難以對付現(xiàn)在傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)運營。
現(xiàn)在調度15分鐘一次，我們微能源網(wǎng)或者城鎮(zhèn)的能源體系能不能一毫秒做一次，如果一毫秒做一次方式分析，可以預測下一毫秒系統(tǒng)運行狀態(tài)，這樣能不能消納百分之百的新能源，從人工智能發(fā)展的速度來看，完全有可能在未來的5-10年可以實現(xiàn)用人工智能的方法來解決這一系列的難題。
現(xiàn)在從電力系統(tǒng)來講，正在構建電力人工智能大腦的主體部分，或者正在構建基本的人工智能的應用，構建全景全域全面數(shù)值感知系統(tǒng)。電力和人工智能和先進技術的融合將支撐電力變革。
第二項關鍵技術，高效高密度低成本長壽命的儲能，更廣義的儲能技術，包括儲電儲熱儲氣儲氫這些多元化的儲能技術會打破傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的發(fā)輸配用必須實時平衡的瓶頸，儲能有了存儲以后改變了電力系統(tǒng)在生產(chǎn)、運輸、分配、消納必須實時進行的商品特性。因此電力系統(tǒng)可以有庫存，因此能夠成為實現(xiàn)多能互聯(lián)共享和多網(wǎng)融合的支撐。
高可靠性低損耗的電力電子裝配技術，過去電力系統(tǒng)的潮流分布是靠自然功率分布，唯一能控制的措施是開關，只有開關能控制潮流的分布，隨著電力電子技術的發(fā)展，可以使得整個電力系統(tǒng)變成柔性系統(tǒng)，電力電子技術也成為改變顛覆傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的關鍵性技術。
還有先進的輸電、高溫超導新型材料等等，都會在今后的綜合能源系統(tǒng)或者微能源網(wǎng)中得以廣泛的應用。新一代的能源電力系統(tǒng)具備四個特征，高比例可再生能源廣泛接入和消納，高比例電力電子裝備廣泛應用，多能互補綜合能源系統(tǒng)，微能源網(wǎng)成為主要的用能和用電的方式。互聯(lián)網(wǎng)智慧能源為核心的能源互聯(lián)網(wǎng)會改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)傳統(tǒng)運營業(yè)態(tài)。
對于綜合能源服務來講，要實現(xiàn)可再生能源優(yōu)先，因地制宜的多元化的能源結構，實現(xiàn)集中分布并舉相互協(xié)同的可靠能源生產(chǎn)和供應模式。各類能源綜合利用，供需互動，高效節(jié)約的用能方式。面向社會的平臺性、商業(yè)興和用戶服務性的系統(tǒng)。專家提出，能源互聯(lián)網(wǎng)對于局部來講，是微能源網(wǎng)是以可再生能源為優(yōu)先，以電力能源?；A，多種能源供給與消費協(xié)同，集中式與分布式協(xié)同，大眾廣泛參與的新型的生態(tài)化能源系統(tǒng)。
微能源網(wǎng)未來大規(guī)模的微網(wǎng)群不僅僅是在電力上互聯(lián)，而且更重要的是做天然氣網(wǎng)絡和供熱網(wǎng)絡等等非電能網(wǎng)絡在能源上實現(xiàn)互聯(lián)，根據(jù)各個能源網(wǎng)絡內部的機組和用能特點，從微網(wǎng)群上協(xié)調生產(chǎn)。
能源利用向低碳化和分布式轉型，使得集中、單向、垂直的能源系統(tǒng)會逐步的轉化為以電網(wǎng)為骨干的基于互聯(lián)網(wǎng)信息的高度智能化的分散的雙向的扁平的綜合能源。要有機制和體制方面的支撐，多能互補是綜合工程，是系統(tǒng)工程，是體系。地域性能源互連網(wǎng)絡，以園區(qū)或者跨園區(qū)的配量和微電網(wǎng)為核心和紐帶，以高效消納可再生能源為課題，由供電能源分布式能源儲能元件負荷等構成的微能源網(wǎng)，這樣微能源網(wǎng)是利用互聯(lián)網(wǎng)思維及可再生能源技術，為智能的微網(wǎng)技術，先進通訊技術構建的多類型的能源高效利用和多元化主體參與的地域性的互連網(wǎng)絡。它的互聯(lián)網(wǎng)的主要模式是高效消納可再生內容。
微能源網(wǎng)可以實現(xiàn)一定區(qū)域內的電、熱、氣、冷蒸汽等多種能源的高效集成，可以連接能源主干網(wǎng)。整個綜合能源系統(tǒng)會有發(fā)展模式，會融合能源各領域促進價值服務供需對接，可以建立共享互通網(wǎng)絡實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，可以實現(xiàn)信息對等，促進各方平等參與，可以提供創(chuàng)新的平臺，催生各種新型服務業(yè)態(tài)。
從商業(yè)模式講，綜合能源系統(tǒng)就是以用戶為中心的價值創(chuàng)造，為用戶提供各種服務。以數(shù)據(jù)為中心的信息增值，包括數(shù)據(jù)運營商為政府提供決策，為企業(yè)運營和個體客戶提供多樣化和個性化的信息增值服務，這些信息服務是數(shù)據(jù)資產(chǎn)，信息資產(chǎn)，能源信息資產(chǎn)是很大的優(yōu)勢。
以技術為驅動的業(yè)務革新和以改革為契機的效益挖掘。這四個方面都為綜合能源系統(tǒng)商業(yè)模式創(chuàng)新提供支持。 現(xiàn)在綜合能源服務企業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是什么？微能源網(wǎng)面對的是多種客戶類別，比如高耗能工業(yè)、新興產(chǎn)業(yè)等，多專業(yè)技術領域，除了電力還有燃氣、供熱、分布式能源、節(jié)能、需求響應、車連王、環(huán)保。供電供熱供氣光伏、生物、峰巔。此外需要多基礎能力，規(guī)劃設計、施工、運行、科研、營銷、融資、投資、法律等等各方面。綜合能源系統(tǒng)急需通過各種類型關鍵技術，為了實現(xiàn)綜合能源服務多能協(xié)同的運行模式和對等互享的市場交易是支撐關鍵技術。
分布式能源和多種類型多用能負荷的超短期預測，只有準確預測才能顯著提升綜合能源利用效率，提升能源局域網(wǎng)的運用效率。分布式能源多元化用能負荷預測在時間上和空間上顆粒度更細，受外界影響程度更大，預測難度更高。需要建立預測模型，要有預測方法以及手段來實現(xiàn)預測。通過預測可以了解不同用戶用能特征，分析不同用戶特征。第二項技術，能源樞紐規(guī)劃，實現(xiàn)電氣熱能源間相互轉換的核心節(jié)點，這個樞紐的集成涉及到電氣熱三類裝置，怎么規(guī)劃能源樞紐，來滿足不同區(qū)域不同用戶對各種能源需求的差異化要求。
有相關的方法來實現(xiàn)各級需求響應的能源樞紐優(yōu)化的配置，包括對能源樞紐優(yōu)化配置方案進行相應的技術場景比較。能源技術適應性評價，綜合能源系統(tǒng)安全運行和優(yōu)化調度，涉及到電氣熱多種能源服務，復雜的耦合，需要考慮市場交易、不同運行主體對安全運行的調度優(yōu)化所造成的影響。不同的能源系統(tǒng)電力系統(tǒng)非?？?，毫秒，氣系統(tǒng)、熱的系統(tǒng)是慢的。分層優(yōu)化、分布式優(yōu)化，以及自律優(yōu)化等模式，多目標分類優(yōu)化調度策略等等。
智能需求響應，過去由政府驅動的需求響應是在某個時段，最后綜合能源系統(tǒng)，隨著人工智能發(fā)展，需求響應是智能化，可以對基線符合、科技化符合、可調控符合。首先，傳統(tǒng)電力需求響應沒有考慮到能源多元化，而且是政府提供的，沒有智能化實時的在線的需求響應特點。我們需要進行面向多種能源協(xié)同的綜合需求響應的實現(xiàn)機制和應用場景的設計，以及對于綜合能源響應資源特性進行分析，對于參與響應的潛力進行評估。研發(fā)相應的需求相應的關鍵技術和裝配，包括整體解決方案，包括快速協(xié)調和控制策略。
高級應用服務，高級能效服務，怎么為用戶提供更好的能效服務，為用戶分析各能耗數(shù)據(jù)，分析污染物排放的水平，來做能效的評估，能效的診斷，能效的優(yōu)化，為用戶提出優(yōu)化用能最優(yōu)方案。用戶定制服務，不同用戶對能源需求不一樣，可以類似手機套餐一樣，為客戶提供定制化服務。為用戶提供維修、設備體檢、故障診斷、內網(wǎng)存儲、節(jié)能、溫度定制、深度數(shù)據(jù)分析、遠程監(jiān)控、互動售電等多種個性化服務。電網(wǎng)輔助服務，現(xiàn)在燃氣價格非常高，得不償失，但是在發(fā)達國家燃氣發(fā)電是尖峰負荷，尖峰負荷電價是普通負荷的十幾倍。
要實現(xiàn)人工智能在微能源網(wǎng)的大量應用，應該要利用能源互聯(lián)網(wǎng)技術使每一個用能結點實現(xiàn)數(shù)字化智能化，通過云端物聯(lián)網(wǎng)總線交互實現(xiàn)協(xié)調控制。非侵入式測量，通過部分節(jié)點高精度量測分析用戶內部和用能設施的運行態(tài)勢。
能量存儲和轉化，包括高效電氣和氣電，電轉氫轉換效率57-70%。輸運安全性，押送會帶來10%的損耗，怎么解決。隨著儲能的技術的不斷發(fā)展，氫能利用燃料電池可能成為綜合能源系統(tǒng)微能源網(wǎng)的一項很關鍵的調節(jié)措施。
高能量轉化率規(guī)模化的技術，應用空間和效率提升的空間，電動汽車智能交通和電網(wǎng)的互動技術成為虛擬化的儲能資源。
云儲能，在各個微網(wǎng)之間怎么共享交換儲能資源。低位熱能怎么提質增效實現(xiàn)。市場運行交易機制，在微能源網(wǎng)中特別關注的，要研究市場的價格形成機制，組塞管理機制和偏差能量平衡機制，通過市場價格信號驅動實現(xiàn)自主效益、主動調節(jié)，實現(xiàn)社會效益經(jīng)濟效益最大化。
區(qū)塊鏈技術能夠支撐海量用戶點對點交易，在去中心化的條件下，實現(xiàn)可信交易。有希望成為未來綜合能源服務市場交易平臺的支撐技術。可以用來碳排放權認證，去中心化多能源系統(tǒng)協(xié)同，在微能源網(wǎng)群中，采用區(qū)塊鏈技術，不同能源技術實現(xiàn)信息、技術、成本，實時生成各個地區(qū)各類能源的邊際交割。去中心化分布式記賬，用戶側法典，用戶側占能怎么在去中心化情況下實現(xiàn)超大規(guī)模的交易。
人工智能深度機器學習結合區(qū)塊鏈技術能夠支撐海量用戶的點對點的交易，能夠在區(qū)域交易中心的條件下實現(xiàn)可信交易?，F(xiàn)在產(chǎn)生大量的售電公司，售電公司也在生成也在消失，我們怎么能夠把這樣的售電公司變成綜合能源服務公司，變成微能源網(wǎng)的運營商，這樣有很多的相關技術要解決。
謝謝大家！
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