綜合能源配用電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，既包括冷熱電聯(lián)供分布式能源站、分布式光伏等電源設(shè)備，也包括電池儲能、蓄冷/熱儲能，還需要依靠電網(wǎng)和冷/熱管網(wǎng)進(jìn)行能量輸送，在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要根據(jù)具體的環(huán)境和需求進(jìn)行綜合考慮。

園區(qū)綜合能源系統(tǒng)涵蓋各種形式和特點(diǎn)的多能源環(huán)節(jié)，既包括可控性較強(qiáng)的能源環(huán)節(jié)，也包括控制難度較大的強(qiáng)間歇性能源環(huán)節(jié);既包括容易存儲和轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，也包括難以大規(guī)模存儲的環(huán)節(jié);既包括底層設(shè)備的動(dòng)態(tài)，也包括能源系統(tǒng)單元級別的動(dòng)態(tài)，還包括多能耦合作用下的系統(tǒng)級別動(dòng)態(tài)。本質(zhì)上而言，園區(qū)多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)從時(shí)間、空間和行為3個(gè)角度呈現(xiàn)多能流、多時(shí)標(biāo)、高維數(shù)、大量非線性、多主體等極為復(fù)雜形態(tài)特征。

3、產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)特征內(nèi)涵

由上節(jié)分析可見，產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)呈現(xiàn)多元化的典型形態(tài)。從本質(zhì)上看，園區(qū)綜合能源系統(tǒng)具備多能互補(bǔ)、物理信息深度融合、源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)互動(dòng)的特征內(nèi)涵如圖5所示。

圖5產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)形態(tài)特征內(nèi)涵

3.1 多能互補(bǔ)

多能耦合、協(xié)同互補(bǔ)是產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的核心特征之一。時(shí)間上出力的波動(dòng)特性使得風(fēng)電、光伏發(fā)電、小水電等能源供給來源天然存在較大的互補(bǔ)特性，同時(shí)，電、氣、熱、冷等多類型能源在用能需求、價(jià)格、特性上亦存在差異和互補(bǔ)特性。以電力網(wǎng)絡(luò)為主體框架，通過電、氣、熱、冷、氫的靈活集成，充分挖掘橫向源-源多能耦合、協(xié)同互補(bǔ)特性，從而有效抑制清潔能源發(fā)電的強(qiáng)隨機(jī)性和強(qiáng)波動(dòng)性，大幅提高綜合能源系統(tǒng)的供能可靠性以及能源綜合利用效率。

3.2 物理信息深度融合

覆蓋能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)、存儲、轉(zhuǎn)換的整個(gè)能源鏈，產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)中信息共享，能量流與信息流的有機(jī)整合、互聯(lián)互動(dòng)、緊密耦合，形成信息物理系統(tǒng)(cyber physical system，CPS)。信息物理系統(tǒng)是園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等的深度應(yīng)用，有效提升園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的靈活性、適應(yīng)性及智能化。通過對等開放的信息-物理系統(tǒng)架構(gòu)，園區(qū)綜合能源系統(tǒng)將具備高可靠安全的通信能力、全面的態(tài)勢感知能力、大數(shù)據(jù)處理計(jì)算能力以及分布式協(xié)同控制能力。

3.3 源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)互動(dòng)

產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)能量流與信息流深度融合使傳統(tǒng)能源參與主體由單純的生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)和存儲者，轉(zhuǎn)變?yōu)榧赡茉瓷a(chǎn)、傳輸、消費(fèi)和存儲者的多種角色于一體的自我平衡主體。傳統(tǒng)用戶成為產(chǎn)消者，能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)的邊界將不再清晰，對應(yīng)的角色和功能可以實(shí)現(xiàn)相互兼容和替代。園區(qū)綜合能源系統(tǒng)運(yùn)營商、電力公司、各類工業(yè)、商業(yè)和居民用戶、電動(dòng)汽車、分布式可再生能源、儲能、熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等各類參與主體在供需關(guān)系和價(jià)格機(jī)制的引導(dǎo)下，靈活調(diào)整能源供應(yīng)、能源消費(fèi)和能源存儲，從而實(shí)現(xiàn)綜合能源柔性互動(dòng)以及供需儲的縱向一體化。

4、產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)演化路線

產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)是能源工業(yè)發(fā)展的全新形態(tài)，相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)、業(yè)態(tài)及模式等正處于起步和和探索發(fā)展階段。園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)并非一蹴而就的，其技術(shù)體系的形成以及各種技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)踐，不僅取決于技術(shù)本身的成熟度，還與技術(shù)的依賴性和技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性以及社會(huì)效益，以及國家戰(zhàn)略、復(fù)雜的外部環(huán)境密切相關(guān)。考慮到這些因素，對產(chǎn)業(yè)園區(qū)相關(guān)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用推廣的路徑進(jìn)行前瞻性研究，有助于政策制定者合理地利用政策資源，為產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的發(fā)展提供良好的政策環(huán)境;有利于相關(guān)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)提前布局科研和技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目;也有助于引導(dǎo)資本市場為相關(guān)領(lǐng)域提供充足的資金支持。

未來產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)將以互聯(lián)網(wǎng)深度應(yīng)用為基礎(chǔ)，以電力系統(tǒng)為核心，將供氣系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)與電力系統(tǒng)等集成，橫向角度實(shí)現(xiàn)電力、燃?xì)狻⒐岬纫惑w化多能互補(bǔ)，縱向角度實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲全環(huán)節(jié)高度協(xié)調(diào)與靈活互動(dòng)、集中化與分布式相互結(jié)合的能源網(wǎng)絡(luò)。不論是單一的電力互聯(lián)，還是能源領(lǐng)域演變產(chǎn)生的創(chuàng)新商業(yè)模式，亦或是互聯(lián)網(wǎng)思維與技術(shù)對能源工業(yè)的改造升級，都是多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)中的不同發(fā)展階段中的應(yīng)有要素。本質(zhì)上而言，產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的發(fā)展是能源與信息不斷融合以及互相促進(jìn)的歷程，是一個(gè)漸進(jìn)的發(fā)展過程。綜合我國能源和信息基礎(chǔ)設(shè)施及能源市場等方面的現(xiàn)有條件，產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)演化路線圖如圖6所示。隨著時(shí)間推移，產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)大概可以分為近期、中期和遠(yuǎn)期3個(gè)發(fā)展階段。本質(zhì)上而言，這3個(gè)發(fā)展階段是一個(gè)同步發(fā)展、相互滲透和逐級遞進(jìn)的過程。3個(gè)階段的發(fā)展目標(biāo)和功能分別闡述如下。

圖6產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)演化路線圖

4.1 近期發(fā)展目標(biāo)與功能

近期，第一階段是產(chǎn)業(yè)園區(qū)能源自身的互聯(lián)階段，以電力系統(tǒng)為中心，多類型能源網(wǎng)絡(luò)物理上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)橫向角度的多能互補(bǔ)。大力推動(dòng)產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)試點(diǎn)和示范工程，因地制宜、積極建設(shè)一批不同規(guī)模和類型的試點(diǎn)和示范工程，推動(dòng)綜合能源信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，包括園區(qū)綜合能源系統(tǒng)智能化能源生產(chǎn)消費(fèi)基礎(chǔ)設(shè)施、信息通信基礎(chǔ)設(shè)施以及多能協(xié)同綜合能源網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。與此同時(shí)基本完成機(jī)制制度的準(zhǔn)備。

4.2 中期發(fā)展目標(biāo)與功能

中期，第二階段是產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)能源基礎(chǔ)設(shè)施和信息基礎(chǔ)設(shè)施互相促進(jìn)的階段，信息引導(dǎo)能量，同時(shí)能量實(shí)現(xiàn)價(jià)值提升。一方面，互聯(lián)網(wǎng)深度應(yīng)用促進(jìn)產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)產(chǎn)生新的商業(yè)模式，形成第三方綜合能源服務(wù)和能源金融等一批新型業(yè)態(tài);在另一方面，分布式能量管理體系形成，信息的高效流動(dòng)使分散式?jīng)Q策代替了集中式?jīng)Q策的全局系統(tǒng)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)資源配置的最優(yōu)。與此同時(shí)，產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系逐步建立，形成一批關(guān)鍵技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)與功能

遠(yuǎn)期，第三階段是產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的能源基礎(chǔ)設(shè)施和信息基礎(chǔ)設(shè)施的深度融合，能源生產(chǎn)及消費(fèi)各環(huán)節(jié)達(dá)到深度自動(dòng)化、智能化和定制化，能源系統(tǒng)多參與主體之間，并實(shí)現(xiàn)靈活協(xié)調(diào)和互動(dòng)，產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)多形態(tài)、規(guī)模化發(fā)展，形成新型綜合能源系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)格局，園區(qū)綜合能源系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)體系基本完善，成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和增長的重要?jiǎng)恿Α２⑿纬杀容^完善的產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)市場機(jī)制，建成統(tǒng)一開放的現(xiàn)代能源市場體系;形成開放、共享的產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)生態(tài)新環(huán)境，整體能源利用效率明顯提高，可再生能源比重占主導(dǎo)地位，公眾參與程度大幅度提高，為能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命提供有力支撐。

5、結(jié)語

綜合能源系統(tǒng)作為將多類型能源生產(chǎn)、存儲、傳輸、消費(fèi)以及能源市場交易深度融合而衍生的全新能源工業(yè)形態(tài)，是未來能源互聯(lián)網(wǎng)的主要物理載體。各類產(chǎn)業(yè)園區(qū)具備綜合能源系統(tǒng)建設(shè)的自然資源、空間資源、電網(wǎng)基礎(chǔ)和用戶資源，成為綜合能源服務(wù)、業(yè)務(wù)創(chuàng)新和效益增長的主戰(zhàn)場。

本文研究了產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)形態(tài)特征與演化路線這一科學(xué)問題，首先分析了產(chǎn)業(yè)園區(qū)中離散制造業(yè)、過程工業(yè)和新型研發(fā)產(chǎn)業(yè)的多元化的綜合能源需求以及不同的自然資源優(yōu)勢。考慮綜合能源系統(tǒng)因地制宜、統(tǒng)籌開發(fā)、互補(bǔ)利用的實(shí)施原則，未來產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)將呈現(xiàn)多元化典型形態(tài)，包括冷熱電聯(lián)供分布式能源站、園區(qū)光儲微網(wǎng)、小水電+分散式風(fēng)電、園區(qū)能源互聯(lián)主動(dòng)配電網(wǎng)和多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)。從本質(zhì)上看，園區(qū)綜合能源系統(tǒng)具備多能互補(bǔ)、物理信息深度融合以及源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)互動(dòng)的特征內(nèi)涵。

隨著時(shí)間推移，產(chǎn)業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)可分為近期、中期和遠(yuǎn)期3個(gè)發(fā)展階段，從能源本身的互聯(lián)階段，到能源基礎(chǔ)設(shè)施和信息基礎(chǔ)設(shè)施相互促進(jìn)，再到能源和信息深度融合。這3個(gè)發(fā)展階段是一個(gè)同步發(fā)展、相互滲透和逐級遞進(jìn)的過程。