定义微电网(Micro-Grid,MG)由分布式电源(分布式光伏、分散式风电、燃气轮机、电化学储能、超级电容等)、用电负荷(重要、可调等不同类负荷)、能量管理系统(监控、保护和自动化装置)等组成,是一个能够基本实现内部电力电量平衡的供用电系统。按照运行模式的不同,微电网可以分为离网型和并网型,并网型微电网在正常条件下与主网并网进行能量的双向交流,一旦电网的品质或者质量不符合规定,就能及时切断主网,实现自给自足。而离网型微电网是完全独立的,不需要与主网进行任何的连接,一般建设在偏远的边境或者海上的孤岛,满足当地基础的供电的需求。当前国内的微电网主要是并网型的,建设在小规模的一定区域内,根据实际的用电负荷水平,周边的新能源开发条件和电网条件通过新建的分布式新能源、新型储能、电力电子设备等装置形成一个稳定可靠的区域性综合智慧能源管理系统。发电原理由于风电、光伏发电等分布式电源具有分散性和间歇性的特点,对电网的电能质量、控制保护、运行可靠性带来不利影响,随着储能和运行控制等技术的进步,本世纪初欧美部分学者提出了微电网概念。总结美国、欧洲、日本等国20个微电网试点工程,具备以下四个基本特征:(一)微型微电网电压等级一般在10kV以下;系统规模一般在兆瓦级及以下;与终端用户相连,电能就地利用。(二)清洁微电网内部分布式电源以清洁能源为主,或是以能源综合利用为目标的发电形式。天然气多联供系统综合利用率一般应在70%以上。(三)自治微电网内部电力电量能实现基本自平衡,与外部电网的电量交换一般不超过总电量的20%。(四)友好微电网对大电网有支撑作用,可以为用户提供优质可靠的电力,能实现并网/离网模式的平滑切换。微电网的核心技术智能微电网的关键技术主要包含以下几点:(一)可再生能源发电技术目前智能微电网主要以多种可再生能源为主,电源输入主要为光伏、风力、氢能、天然气、沼气等多种成熟发电技术。(一)储能关键技术储能是微电网中不可缺少的一部分,它在微电网中能够起到削峰填谷的作用,极大地提高间歇式能源的利用效率。随着科技的不断发展,现在的储能主要有蓄电池储能、飞轮储能、超导磁储能、超级电容器储能,目前较为成熟的储能技术是铅酸蓄电池,但有寿命短和铅污染严重的问题。未来高储能、低成本,优质性能的石墨烯电池市场化将给储能行业带来春天。储能技术目前发展成本较高,世界各国都在攻关这项技术,但是都有一个共同目的,那就是实现“低成本+高储能”的目标。(二)智能微电网能量优化调度技术与传统电网调度系统不同,智能微电网调度系统属于横向的多种能源互补的优化调度技术,可充分挖掘和利用不同能源直接的互补替代性,不仅可以实现热、电、冷的输出,同时可以实现光/电、热/冷、风/电、直/交流的能源交换。各类能源在源-储-荷各环节的分层实现有序梯级优化调度,达到能源利用效率最优。(三)智能微电网保护控制技术智能微电网中有多个电源和多处负荷,负载的变化、电源的波动,都需要通过储能系统或外部电网进行调节控制。这些电源的调节、切换和控制就是由微网控制中心来完成的。微网控制中心除了监控每个新能源发电系统、储能系统和负载的电力参数、开关状态和电力质量与能量参数外,还要进行节能和电力质量的提高。微电网的优缺点(一)优点1、可再生能源发电:微电网采用可再生能源发电,如太阳能、风能等,可以减少对传统能源的依赖,降低能源消耗和碳排放,具有明显的环保和节能效果。2、高可靠性:微电网是由多个分布式发电源、负荷和储能设备组成的,因此具有多重备份、多重冗余的特点,整个微电网的供电可靠性较高,可以有效降低停电的风险。3、高灵活性:微电网可以灵活地配置和扩展发电、负荷和储能设备,已经适用于多种场景,如城市商业区、山区、岛屿、石油钻井平台等,可以根据当地电力需求和资源情况,灵活地调整微电网的运行模式和组成结构。4、适用面广:微电网适用于各种规模的电力系统,可以为远离电网的偏远地区、海洋平台、城市中心商业区等提供可靠的供电服务,是传统电网的有益补充。(二)缺点1、并网难度较高:微电网并网的技术问题较为复杂,与传统电力系统达成互联互通的难度较大,需要通过严格的技术标准和合格的技术人员进行实施。2、投资成本较高:微电网的建设投资成本较高,特别是在可再生能源发电方面,需要购置昂贵的太阳能、风能等设备,增加了建设成本。3、运维费用较高:微电网是一个复杂的能源系统,需要专业的技术人员进行管理,维护和运营,运维成本较高。4、能量储存和平衡问题:由于微电网中涉及到的发电、负荷和储能设备是分散的,管理人员需要进行有效的计划和控制,以确保微电网能量平衡,防止电力中断和事故发生。目前,美国已确立了微电网在远程和军事领域应用的领导地位。同时,欧洲也将成为微电网技术进一步被采用的催化剂。由于快速增长的能源需求、较低的电网连通性和间歇性断电,亚太地区的新兴经济体将是微电网最大潜在市场。新技术正在使电力能够通过更加分散的网络提供,因为光伏和电池能源储存的成本持续大幅下降,远程连接、控制和数据分析扩大了可用的选择范围。整合了光伏和其他DER(s)(分布式能源)的太阳能混合微型电网可以在电力成本和部署速度方面与主电网扩展进行互补和竞争。近年来,国内商业性微电网的工程标准取得了重大进步。据中研产业研究院《2022-2027年中国微电网行业市场全景调研与发展前景预测报告》分析:从2016年至今,国家能源局以综合能源、微电网为抓手推动了各类试点示范工程,其中新能源微电网试点28个、多能互补试点23个、“互联网”智慧能源试点55个、增量配电试点404个。我国微电网关键技术已步入实践,河北、天津、河南、浙江等多地开展了示范项目,出台了管理办法。目前微电网行业主要集中于公共机构、工商业区和社区领域三个细分领域市场,在2021年市场占比分别为33%、31%和19%,相比之下军队和孤岛领域占比较低,约为11%和6%。微电网的发展前景国家电力规划全面推广智能调度控制系统,应用大数据、云计算、物联网、移动互联网技术,提升信息平台承载能力和业务应用水平。调动电力企业、装备制造企业、用户等市场主体的积极性,开展智能电网支撑智慧城市创新示范区,合力推动智能电网发展。微电网是智能电网的有机组成部分,随着国家加大对智能电网的投资力度,微电网也面临良好的发展机遇。未来随着微电网技术不断成熟、可再生能源成本下降、储能产业发展以及未来化石能源价格的持续上涨,微电网将得到爆发式增长。

一、定义清洁供热,是指因地制宜使用清洁化能源(热源),直接或通过高效输配管网为热用户提供安全、绿色、经济热能的供热方式,实质是热能的生产、输配及使用的全过程实现节能清洁环保。清洁化能源主要指天然气、电、地热、生物质、太阳能、风能、空气能、工业余热、煤炭清洁利用及核能等能源。热用户涵盖工业、农业及建筑等所有生产、生活场所。二、清洁供热主要供热方式及技术特性(1)清洁燃煤集中供热清洁燃煤集中供热是对燃煤热电联产、燃煤锅炉房实施超低排放改造后(即在基准氧含量6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米),通过热网系统向用户供热的方式,包括达到超低排放的燃煤热电联产和大型燃煤锅炉供热。清洁燃煤供热成本优势大,主要覆盖已有热力管网系统的城镇集中供热区域。环保排放要求高,对城镇民生取暖、清洁取暖、减少大气污染物排放起主力作用。其问题制约是清洁燃煤供热面积的增加可能加大未来电力系统调峰和新能源消纳难度,集中供热管网难以延伸至广大农村地区。(2)天然气供热天然气供热指以天然气为燃料,利用脱氮改造后的燃气锅炉、燃气热电联产等进行集中供热,以及燃气热泵、壁挂炉等进行分散供热。与燃煤供热相比,天然气供热的热效率更高,烟尘及SO2的排放量更低;与电制热供热相比,天然气供热经济性更好。天然气供热具有可根据自己需要调好时间段供热(经济性)、供热温度随意设定、一般采用壁挂锅炉,洗锅洗澡热水随用随来、启动快的优点,同时也有一次性投资大(锅炉基本一万元左右)、锅炉使用1—2年后,有维修费用、长时间供热,费气。用气费用惊人(尤其是100平米以上房子)的缺点。天然气供热发展的主要问题。一是我国天然气供应对外依赖度高,供应保障能力弱。二是尽管天然气燃烧的氮氧化物排放约为燃煤的60%~70%,但由于燃气供热的热电比低,提供相同热量时,氮氧化物的排放量与燃煤供热基本相同。天然气管网覆盖范围相对较小,还无法覆盖很多农村地区。(3)电制热供热电制热供热指利用电能,使用普通电锅炉、蓄热电锅炉、电锅炉+水蓄热、电锅炉+相变蓄热等集中供热方式,以及发热电缆、电热膜、碳晶、热轨、碳纤维、直热式电暖器、蓄热式电暖器等分散供热方式,还包括各类电驱动热泵等方式进行供热。电供热的发展在技术、管理与能源供应上具有相对优势。一是当前电力整体供应相对宽松。二是供电保障能力强。电网为一体化运营管理,供电直接延伸至用户用电末端,电供热设施运行灵活,且安全性较高。三是清洁化水平高。电取热用户无污染物排放,同时有利于电能占终端能源消费比重的提高,增加电力系统中风电、光伏等清洁能源消纳。电供热发展的主要问题在于成本相对较高。综合考虑设备投资、供热效率、供热时间等因素,电供热综合成本是天然气供热的1.4~1.8倍,一次投入与电价补贴要求都比较高。(4)地热供热地热供热指利用地热资源,使用换热系统提取地热资源中的热量向用户供热,可作为集中式或分散式供热热源。按照埋存深度和温度等级,地热供热可分为浅层地热资源、水热型地热资源和干热岩型地热资源。目前,浅层和水热型地热能供热(制冷)技术已基本成熟——浅层地热能采用热泵技术提取热量,而水热型地热能通过人工钻井或天然通道开采利用;干热岩型地热能开发尚处于起步阶段。地热供热的主要优势是清洁环保、稳定可靠、在我国北方地区地热储量丰富、分布广泛。主要问题与制约是当前技术标准、管理制度、环保标准等有待健全、更适合统一规划、集中开发。(5)生物质能清洁供热生物质能清洁供热指利用生物质原料及其转化燃料在专用设备中清洁燃烧供热的方式,包括:排放达标的生物质热电联产和大型生物质锅炉等集中供热,以及中小型生物质锅炉等分散供热。我国中小型燃煤供热锅炉数量较多,清洁替代任务较重。生物质能供热在终端消费环节直接替代燃煤,有较大的发展空间。生物质能清洁供热的主要优势是适宜就近收集原料、分布式开发、在用户侧直接替代煤炭。生物质成型燃料由农林生物质压缩制成,便于储存与运输,燃烧效率高,是国际公认的清洁低碳燃料,生物质成型燃料锅炉供热的清洁程度高于天然气,成本则远低于天然气。主要问题与制约是高效低排等重大技术及标准、产业体系等都有待成熟、缺乏专业化原料供热体系,难以稳定满足供热需求。(6)太阳能供热太阳能供热指利用太阳光热能,借助太阳能集热装置,配合其他稳定性好的清洁供热方式向用户供热。太阳能供热可分为主动式和被动式。根据热媒不同,主动式太阳能供热可分为太阳能空气供热和太阳能热水供热2种类型。太阳能空气供热主要针对单层、闲置农房,其系统启动快、耐冻,但效率低。太阳能热水供热是从太阳能生活热水基础上发展而来,其系统效率高、易安装,但控制不当易发生冻害、过热等问题。被动太阳房是被动式太阳能供热的典型代表,20世纪80年代初就已在北方地区广泛应用。太阳能供热具有使用寿命长、应用场景广泛等特点;在同等供热情况下,可节约40%—60%的能源成本。目前,集中式太阳能区域供热是国际发展的趋势和方向。(7)工业余热供热工业余热供热指回收工业生产过程中伴生的余热,经换热装置提质后进行供热的方式。与燃煤供热、天然气供热、电制热供热相比,工业余热供热在技术及经济上均具有较好的可行性。但工业余热种类繁多,其数量和形态在时间或空间上也常具有不确定性,囿于传统余热回收技术水平,难以被高效利用。而储热技术的优势,恰恰能够缓解能量供需双方在时空、强度与地域上不匹配的矛盾。将储热技术与工业余热清洁供热技术有机结合,可进一步提升余热转换效率。(8)核能供热核能供热指以核裂变产生的能量为热源的集中供热或分散供热。目前,核能供热主要有2种方式:低温核供热和核热电联产。低温核供热已形成池式供热堆和壳式供热堆2种主流技术,单个模块供热能力在200兆瓦左右,可满足400万平方米用热需求;核热电联产的综合能源利用率可达80%,单台1100兆瓦电力机组供热能力超过2000兆瓦,供热面积达5000万平方米。三、清洁供热的难点问题我国清洁供热技术经过几年的发展,呈现出多种形式齐头并进,多种热源共同使用的现状。但从现状来看,快速推进的清洁供热在发展过程中存在诸多的问题亟待解决,在实际的推进过程中,可以选择适用的清洁供热技术,优化供热规划。引导当地供热企业、投融资机构、各种热源的生产企业和各地经销商群体积极参与,共同把清洁供热做好。(1)清洁取暖科学评价指标有待统一清洁取暖技术种类较多,百花齐放,但评价指标一直无法统一,缺乏普适性。有些指标过于简单,只关注其经济性指标,往往忽略取暖方式是否与当地的能源布局及生态环境相适应等问题;有些指标过于繁冗,需要建立复杂的数学模型,可操作性不强。这就使得清洁取暖技术市场鱼龙混杂,很难以统一标准衡量某项技术的优劣。(2)供热管网能效水平有待提升目前,我国城镇集中供热管网总里程已达到48.8万公里,其中75%为城市集中供热管网,但室外管网的输送效率仅为70%。究其原因:硬件设施方面,供热管网的结构布局不合理,支状管网较多,导致管网水力失调问题严重。再者,部分老旧管网因运行维护不到位,“跑冒滴漏”等问题严重,还有管网凝结水问题、管网保温问题等,这些都可造成整个供热管网的输送效率下降;软件设施方面,供热系统的调控技术水平落后,因大部分热网末端热用户未采用实时热计量措施,使得现有的供热系统只是对设备的粗放型调节,无法根据热用户的需求对整个供热系统进行精准调控,导致管网过量供热或供热不足现象时有发生。(3)多方共赢长效机制有待建立目前,清洁取暖改造资金主要来自3个方面:中央财政试点城市奖补资金、地方财政补贴资金、社会资本投入。随着2019—2020年采暖期的结束,天津、唐山、石家庄等第一批北方地区清洁取暖试点城市3年示范期也将结束,清洁取暖工作将面临最终考核,而考核结果将直接关系到试点城市能否足额领取奖励资金。天津和济南已经宣布要延长清洁取暖运行补贴至2022—2023年采暖期结束,而唐山表示将分3年逐步取消运行补贴,其他城市尚未明确后续政策。从清洁取暖试点城市情况看,即使存在补贴,其运行费用仍然比传统散煤取暖方式高。如果清洁取暖补贴逐步取消,后续工作如何展开将是一个棘手的问题。虽然河北省张家口市可再生能源示范区探索了一条“政府+电网+发电企业+用户侧”共同参与的“四方协作”发展之路,但有其特殊背景——张家口市域内蕴含丰富的风能、太阳能和生物质能等资源,为可再生能源开发与应用提供了良好的基础,这也是“四方协作”机制成功建立的关键点之一,但不具备全国大范围推广可行性。如何建立一套多方共赢的长效机制,是解决清洁取暖用户端长期可持续的关键所在。四、清洁供热发展难题的解决路径(1)逐步建立清洁取暖科学评价体系科学的清洁取暖评价体系需要相关的科研单位和供热企业联合攻关。应针对当前多种清洁取暖技术的优缺点,秉承“科学性、先进性、协调性、可操作性”的理念,将热力学、热经济学、环境经济学等相结合。从全生命周期角度,建议主要考察以下3个方面指标。①能效指标因燃煤、天然气、电能、地热能、生物质能、太阳能、工业余热、核能等能量品位高低不同,传统的分析和能级平衡理论无法充分考虑能量转换环节的转换效率,只能说明输入能量和用户之间的能量品质的差异。为此,相关专家们提出了能质系数的概念,即不同能源对外所能做的最大功与其总能量的比值。利用能质系数的概念,可更合理地反映各种形式能量品位的高低。电能的品位最高,可完全转换为功,能质系数为1;其他能量形式的能质系数要根据实际对外做功的能力来分别确定。若达到同等的用户采暖要求,从节能角度考虑,采用能质系数较低的能量形式更为可取。②经济指标在进行不同能量形式的热源供热系统经济性评价时,除了需要考虑初投资及后期的运行与维护费用外,还要结合热经济学结构理论,将总成本分摊在供热系统或供热装置的全生命周期之内,考察构成系统或装置的各个组件的单位成本,以获得系统或装置的平均成本。若达到同等的用户采暖要求,从经济性角度考虑,平均成本较低的供热系统或装置性能更优。③环境影响指标针对不同能量形式的热源供热系统对环境影响的程度不同,需要在同一个供热周期内开展,不仅要考虑CO2、SO2、NOx等污染物的影响,还要考虑构成系统或装置的各个组件自身材料对环境的影响(如组件自身材料材质是否有毒有害、是否可循环利用等),之后才能测算出系统或装置的单位环境影响因子。若达到同等的用户采暖要求,从环境影响角度考虑,单位环境影响因子较低的供热系统或装置将成为优选。评价指标的好坏需要经受实践的检验,并要不断进行修正与完善。(2)有序推进供热管网节能改造及采暖末端能效提升受传统供热模式限制与改造费用的多重影响,供热管网节能改造和采暖末端能效提升不是一蹴而就的事情,需要重点突破,有序推进。针对供热管网的主要问题,先要进行性能评估,再寻求与清洁取暖技术最相适应的节能改造方案。针对建筑物维护结构保温性差的问题,优先改造能耗高、问题凸显的房屋,并鼓励探索政府、用户和供热企业三者共同分享成本与收益的新模式。这些工作将为后续智慧供热技术的全面展开提供有力的硬件支撑。(3)积极探索多方共赢长效机制当前,清洁取暖市场化机制尚未建立,主要依赖政府直接投入,这就导致清洁供热项目盈利水平较低,市场积极性不高。为打破这种僵局:政府可开展相应的顶层设计与协调,消除体制障碍,根据各个城市与地方的特点,选择适用的清洁取暖技术,编制相应的技术指南,优化供热规划;地方政府宜出台配套的政策措施,因地制宜,因时制宜,引导当地供热企业、投融资企业、热用户等积极参与清洁供热项目,探索新型的多方共赢机制,激活潜力市场。

一、综合能源系统概念综合能源通过对能源的生产、配送、存储、消费等环节进行有机协调与优化后所形成的能源产供销一体化系统综合能源系统,其结构如下图所示。综合能源系统根据地理因素与能源发/输/配/用特性可分为跨区级、区域级和用户级,而区域级综合能源系统(district integrated energy system,DIES)作为承上启下的重要环节,涵盖电/气/热/冷等多种能源形式,并涉及能源的生产、传输、分配、转换、存储、消费等各种环节,是实现综合能源系统建设的关键。通过对多种能源间的科学调度,可实现能源高效利用、满足用户多能源梯级利用。二、区域综合能源系统的特点(一)多能互补多能耦合、协同互补是区域综合能源系统的重要特征之一。(二)物理与信息深度融合区域综合能源系统覆盖能源生产、传输、消费、存储、转换的整个能源链,系统内信息共享,能量流与信息流有机整合、互联互动、紧密耦合,形成信息物理系统。互联网、物联网、大数据、云计算等的深度应用,可有效提升园区综合能源系统的灵活性、适应性及智能化。通过对等开放的信息物理系统架构,具备高可靠安全的通信能力、全面的态势感知能力、大数据处理计算能力以及分布式协同控制能力。(三)源网荷储协调互动区域综合能源系统能量流与信息流深度融合使传统能源由单纯的生产、传输、消费和存储为主体,转变为集能源生产、传输、消费和存储多种角色于一体的自我平衡的主体。传统用户成为产消者,能源生产和能源消费的边界将不再清晰,对应的角色和功能可以实现相互兼容和替代。综合能源服务商、供电公司、各类工业、商业和居民用户、电动汽车、分布式能源、储能、热电冷联产系统等各类参与主体在供需关系和价格机制的引导下,灵活调整能源供应、能源消费和能源存储,从而实现综合智慧能源柔性互动以及供需储的纵向一体化。三、区域综合能源系统设计的难题(一)不确定性因素多未来能源系统将从过去高度依赖化石能源的传统系统转向集成可再生能源(如太阳能、地热能等)的区域综合能源系统。由于可再生能源存在不稳定性、间歇性、地域性等问题,导致未来集成多种能源形式的综合能源系统在设计、运行及调控等过程中存在诸多困难,使用传统的技术手段无法适应未来系统的复杂性。不同的能源进行统一规划,会有很多复杂的耦合关系,规划的方案在寻求目标优化的同时,也需要兼顾不同利益的需求,规划中就需要对整体和局部的规划寻找平衡,对系统设计时对安全性、经济性、灵活性、可靠性都需要做好调整。因此,区域综合能源系统的供应稳定性面临巨大挑战。(二)多层次优化的困难综合能源系统必然会朝着分散和集中两个方面发展,这就使得在能源供给环节上,区域综合能源系统会是一个集中和分散的结合体。系统中,会有很多具有独立运行能力的综合能源单元,而这些终端在能够对自身进行优化的同时,也需要为电力、热力、燃气网做好支撑,提高对能源调度的效率,并且保证网络的安全性和灵活性。所以在规划上,还需要考虑对终端能源单元、网络规划两侧层面的规划工作。同时在时间上考虑,规划工作是一个十分漫长的过程,所以优化方式会采用滚动优化的方式实现,并且在不同的规划阶段,还要考虑终端能源和网络之间的耦合程度,实现长期规划和短期效益的平衡,再加上规划内容较多,也要保证不同项目之间的衔接工作。(三)中国特殊的能源环境国内用户和国外用户之间在需求上是存在差异的,这就导致在模型和算法的设计上需要进行特殊的设计。同时,由于经济发展水平不同,在对不同经济指标进行评定的时候也需要引入不同的规划需求,并且采取合理的规划方案。在环境上,也需要做好量化工作,针对不同的环境指标来对方案进行设计,并且纳入到不同的规划模型当中。在规划的体量上,也需要设计适合中国的大型、中型、小型城市的综合能源系统,以及针对乡镇的需求来规划建设综合能源系统模型,解决中国的城市发展问题。四、未来发展规划区域综合能源系统引入了高比例清洁能源、清洁交通、能源聚合市场和碳市场等要素,导致规划模型趋于复杂,其规划研究面临诸多挑战,以下针对区域综合能源系统发展面对的挑战进行规划研究。(一)面向清洁能源消纳的区域综合能源系统规划电能具有即发即用的特点,无法长期有效地储存是清洁能源难以消纳的重要因素之一,要充分发挥区域综合能源系统的潜力。一方面,利用能源转换设备将电能转化为其他形式的能源储存起来;另一方面,将各能源子系统进行统一协调控制,平衡用能峰谷差,则能够有效改善弃风、弃光问题。因此,研究面向清洁能源消纳的区域综合能源系统规划方法,特别是考虑异质能源间源-荷-储协同运行的规划方法,是解决可再生能源消纳问题的有效途径,有助于提升系统整体的低碳水平。(二)考虑多元储能接入的区域综合能源系统规划在以分布式能源为主、多能互补的区域综合能源系统中,储能发挥着无可替代的作用。多元储能可以利用不同媒介,将输入的电能、热能等多种形式能量以一定的形式进行转化与存储,并在必要时将其输出为终端消费所需能量。因此,有必要研究多元储能的精细化建模方法,分析集中式和分布式多元储能的技术形态特征,明确其在源侧、网侧、荷侧接入时的工程需求,提出与不同需求相适应的规划方法,这样便可在规划时考虑各种不同类型的储能,以进一步发掘区域综合能源系统的减碳潜力。(三)考虑能源-信息-交通融合的区域综合能源系统规划在多网融合背景下,区域综合能源系统中将广泛存在数据中心、清洁能源汽车等灵活性资源,而电动汽车充电站、加气站和数据中心的选址将会相互影响。在进行考虑能源网-信息网-交通网相融合的区域综合能源系统规划时,对交通系统灵活性资源的考虑将进一步增加时空耦合的复杂性,规划时既要考虑能量流的连续耗能过程,又要考虑数据流的时空可调特性,还要计及交通工具位移的离散过程,是一个极大的挑战。因此,不仅需要对能源、信息、交通网络进行精细化建模,还应分析其中不同对象的时间尺度,抽象出规划问题的主要矛盾,从而得到实用模型。此外,还需要对新模型的求解方法进行研究,得到规划设计层面上的理想解,解决多网融合背景下的区域综合能源系统规划模型难以求解的问题。(四)考虑碳市场交易的区域综合能源系统规划碳市场的价格与售能边际报价存在一定的相关性,由此产生的经济性影响不可忽视。因此,在规划研究时,有必要将能源聚合商与碳交易市场的联动机制纳入考虑范围,既能有效促进各市场主体的减碳意愿,又能够提高系统的灵活性,充分发挥区域综合能源系统多能互补、高效利用的优势。

据报道,麻省理工大学(MIT)的科研团队近日开发出“薄如纸”的太阳能电池,可以制作附着在任何类型表面上,吸收太阳能。本次研发的太阳能电池比头发丝还细,可以层压到船帆、帐篷、防水布、无人机机翼等各种设备表面,从而提供更持久的续航表现。薄膜电池由于理论效率高、材料消耗少、制备能耗低等被称为第二代太阳能电池技术。展望:薄膜型太阳能电池因为使用材料较少,就每一模块的成本而言比起晶硅太阳能电池明显减少,制造程序上所需的能量也较晶硅太阳能电池低。薄膜电池可以广泛应用于建筑、背包、帐篷、汽车、帆船甚至飞机上,为房屋、各种便携式电子及通信设备、交通工具等提供轻便的清洁能源。

储能迎来过剩时代现阶段的新能源行业,在供给侧出现了较为明显的产能过剩,其典型特征是产品价格与原材料价格的双双下跌。比如工商业储能所需的磷酸铁锂,近期走势如图:在需求侧,工商业储能也非常内卷。浙江作为全国电价条件最好的省,两峰两谷的电价,匹配两充两放策略,能获得全国最高的储能收益率,甚至某些地方还有项目补贴。浙江温州某制造企业的负责人表示:最近已经被好几波工商业储能投资方拜访过了,价格和分成方式一家比一家优惠,这架势:很像几年前的光伏和去年的售电。工商业储能,正在跨越鸿沟前段时间和某储能产业链企业讨论,工商业储能的底层逻辑到底是什么?探讨的结果是,在技术采纳周期不同阶段,驱动产业发展的底层逻辑是不同的。根据 Jeffery Moore 在1991年提出的技术采纳周期理论,任何一项创新技术从诞生到消亡,根据采纳者的特点不同,需要经历五个阶段。工商业储能(这里主要指以磷酸铁锂为储能材料的,锂电池储能技术在工商业领域的应用)在这五个阶段里,所构建的底层逻辑是不同的。阶段一:创新者采纳阶段这可能是工商业储能10~20年前的状态,即锂电池技术走出实验室,最早被某些技术爱好者采纳,或者叫初期试点阶段。在这个阶段,购买工商业储能的用户并不在意产品风险,更看重这项技术的前沿性和某个技术创新点,比如对锂电池的快速放电特性有要求,某些特殊高可靠性供电的行业,用来替代传统UPS或者柴油发电机。阶段二:早期采用者阶段可能是工商业储能5年前的状态,即初步的产品形态,组件形态,构建方式开始成熟,形成最早期的价格和销售模式。比如国内最早做峰谷套利+需求响应,结合地方补贴有一些商业试点,或者形成某些微电网示范项目等。阶段三:早期大众阶段工商业储能基本解决了安全隐患,实现技术标准化,产品部件通用化,销售模式和盈利模式成熟化后,与外部政策、市场化趋势契合,被客户批量接受。目前工商业储能正处于早期采用者阶段的晚期,以及这个阶段的前期。也是一个技术越过鸿沟,迎来爆发性增长的最关键阶段。阶段四:晚期大众阶段可能在未来5~10年,工商业储能真正大规模普及,被原本抱有怀疑甚至否定态度的客户大规模接受。阶段五:落后者阶段可能在未来10~20年以后,更高性能、更高安全性、更低价格的新技术替代现有技术(比如钠离子电池用于工商业储能),少量用户基于延续性采购;或者不相信新技术,出于极端保守心态而选择成熟淘汰产品。跨越鸿沟,需要克服很多东西每个阶段对产业链企业和产品企业来说,所需的综合能力是不同的,要解决的问题也完全不同。根据Jeffery Moore的分析,而最难的是从阶段二,跨越到阶段三,这里存在一个巨大的鸿沟,所以他的理论也被称为鸿沟理论。比如安全性鸿沟,北京大红门工商业储能项目的事故,直接后果就是一些地方商业储能项目的审批至今还未完全松口。工商业储能的安全性标准还需要进一步制定和完善。工商业储能和分布式光伏,逻辑不同关键问题是,储能的收益逻辑和电量产品、电气设备产品,乃至分布式光伏的EMC模式,都存在较大的差异,有三个方面:差异一:价格不确定原先分布式光伏是以发改委公布的目录销售电价为锚,与客户签订长期协议。而工商业储能推广时,这个目录电价已经没有了,目前参考的价格基准一般为当地电网企业公布的市场化代理购电价格。但是一方面这个价格每个月都有所差异,甚至价格内容都有变化;另一方面,工商业储能的销售对象一般为参与电力市场化交易的工商业企业,它们一般与售电公司而非电网公司签订购电协议,且购电协议随着电力市场化进展,每年一签(至少在储能合同期内可能发生多次变更),每次协议在价格、峰谷时段、偏差承担比例和方式等方面都会发生变化。锚定没有,导致收益率计算缺乏长期依据。差异二:电量不确定虽然储能充放一次的电量是确定的,但是能够充放多少,并不是储能确定的,而是要与企业的负荷曲线、企业变压器和线路的剩余容量、甚至储能的盈利模式(比如是否需要增加需量优化)相关。如果企业为了赶工,临时夜班满负荷生产,那晚间可能储能无法实现满充,这段时间的收益率就打折扣了。这种不确定性是合同签订时无法预测的风险。差异三:交易风险不确定对于分布式光伏项目,发一度电结算一度电,部分项目可以委托电网公司进行代计量、代结算,较大程度地降低的交易风险。但是储能项目更多参考“节能效益分享型合同能源管理”模式,因此同样会遇到以前在工商业节能项目中,经常遇到的资金结算风险:比如拖欠电费,电费扯皮等问题。甚至很多工商业新能源项目,涉及到多方利益协调,比如用电企业业主单位、用电企业物业、用电企业租户、储能投资方、光伏投资方、售电方,更容易扯皮。而传统的销售渠道,以及产品模式或者投资收益模式,都会遇到储能项目的各种问题而水土不服。构建早期大众阶段的底层逻辑因此,工商业储能当下面临的问题,除了安全性、可靠性、标准化、产品化、批量快速制造、成本控制等方面之外,更重要的是销售模式和盈利模式的成熟化。比如销售模式的问题,目前工商业储能主要依靠渠道,而且是原有的面向工商业企业产品化销售渠道去进行销售,比如原来做工商业分布式光伏的渠道销售,或者电气销售、售电销售的渠道,而这些渠道目前无法很好解决上述的储能项目差异性问题,无法依靠销售渠道去跨越鸿沟。在早期大众阶段的工商业储能,是商业模式驱动的底层逻辑,而不是单纯的产品销售驱动,或者技术驱动逻辑。所以,在过剩时代和跨越鸿沟阶段,需要解决的储能项目的综合开发和运营管理模式突破,也就是真正的底层驱动力是优质的能源管理服务体系和服务营销模式的建立。服务体系和能力将成为产能过剩结算的稀缺资源。

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