能源互联网视域下综合能源服务的新特征

黄培栋 李强 王柱民 杜磊 李勇

国网新疆电力有限公司昌吉供电公司  新疆  昌吉市 831100

摘要：当前，面对综合能源服务业态的林林总总，仍有太多企业分不清、看不明相关的新技术与新模式，难以打造适合自身特点的关键技术。因此，总结凝练这些新技术与新模式的特征、辨识与之相关的关键技术，有助于厘清综合能源服务的内涵与外延，科学地应对挑战。

关键词：能源互联网视域；综合能源服务；新特征

1导言

目前，我国正处于能源转型的关键时期，为贯彻落实习近平总书记提出的“四个革命、一个合作”能源安全新战略和国家“节约、清洁、安全”能源发展战略，国家电网公司下发了《国家电网公司关于在各省公司开展综合能源服务业务的意见》，明确综合能源服务包含综合能源供应和综合能源服务两个层次，涵盖能源规划设计、工程投资建设、多能源运营服务以及投融资服务等方面，是一种新型的为满足终端客户多元化能源生产与消费的能源服务方式。实施综合能源服务，可有效提高能效、降低投资运营成本，有利于推进能源供给侧改革，带动和提升能源相关产业的国际竞争力。

2当前的能源互联网生态

我国综合能源服务呈现多重新特征。值得注意的是，本文仅试图从单一维度对这些新特征进行示意区分，对于某一综合能源服务，以上特征互有交叉且多重并举，也是在能源互联网新趋势下对传统能源服务的继承与创新。单一供能与综合供能并举，综合供能发展态势明显（简称：单一/综合）：多能联供是综合能源服务最基础的能源服务之一。在能源互联网特征下，对于能源规模用户，多能联供试图打破各行业条块分割的体制机制及技术壁垒，实现冷、热、电、气、氢等多种能源的联合供应，以提高能源的综合利用率与综合效益。其中，多能互补综合能源系统就是综合能源服务技术和体制壁垒破局的最佳体现。多能互补更强调源侧两种以上一次能源的集成互补，综合能源系统则更强调荷侧冷、热、电、气多能源的耦合供应。从能量利用角度来看，多能互补综合能源系统体现出源侧、网侧和荷侧多种异质能源的耦合互补与多能协同，已经从技术上实现了不同行业能流的优化。

如，“北京市北科产业园综合智慧能源项目”将冷、热、电、气统一规划，打造了集燃气锅炉、直燃机、电制冷设备、配电系统、供冷/热管网于一体的综合能源系统，相较于单一分供系统，可节约配电容量300MVA；国网客户服务中心北方园区集合了光伏发电、储能微网、太阳能空调、太阳能热水、地源热泵、冰蓄冷空调、蓄热式电锅炉等七个能源子系统的集成应用和托管服务等等。重资产与轻资产投资并举，轻资产的服务态势明显（简称：重资/轻资）：除传统大型能源设备以及管网等“重资产”的投资或改造外，对于存量改造项目，综合能源服务的另一主要业态是基于已有重资产基础上的多元供能增值服务（轻资产），即依托信息及物联网技术能源管控及托管平台、商业模式与增值服务的创新，来满足用户多元化、定制化的用能服务需求，涉及节能服务、运维服务、技术咨询等。

如，“基于电力大数据的能源公共服务建设与应用工程示范项目”构建了“物理分布、逻辑统一、跨越协同”的企业级大数据平台，探索出电力数据对外服务的新模式；河北雄安市民服务中心应用城市智慧能源管控系统（CIEMS），初步实现对能源系统的生产、运行、传输、消费环节的集中数字化管理；张家口可再生能源示范区探索了“政府+电网公司+企业+用户”的“四方协作机制”。从无序用能向有序用能的转变（简称：无序/有序）：能量系统在熵视域下具有明显的耗散结构特征，符合社会系统生存和演化的熵增规律，即能源系统逐渐由有序向无序发展。因此，能源系统的提质增效，就是持续通过物理和信息的方法，优化其架构及能流分布，在满足日益增长的负荷需求的条件下，不断减少能源系统内外部的熵增，尽可能地减缓能源系统从有序走向无序的速度。

随着数字经济的快速发展，现阶段以信息流改造能量流的综合能源服务趋势也日益明朗，即利用能源大数据挖掘技术及商业模式，形成一种能源信息流的负熵策略，以减缓对应的能源物理系统向无序发展的速度，尽可能使能源系统更加有序。例如，“面向特大城市电网能源互联网示范项目”是基于数据挖掘与精准调节的生产设备有序控制技术，通过密炼机能耗数据的挖掘与分析，形成有序生产的电力调控策略，将无序生产设备控制为有序运行，削减峰值负荷约20%，具备节约配电投资以及节能降耗的潜力。“大规模源网荷友好互动系统示范工程”打造了多资源参与电网资源配置的管理机制及技术，利用有效的响应机制引导可调节负荷参与电网资源配置，将分散的海量可中断负荷、储能资源集中起来，进行精准柔性负荷的实时控制与有序控制。再如，伴随未来电动汽车的规模化发展，以及车网互动（Vehicle-to-Grid，V2G）技术和需求侧响应技术的成熟，电动汽车有序充电和释电技术将整合巨量无序的电动汽车储能资源，助力于电网的削峰填谷，这也是综合能源服务实现用能从无序到有序的体现。从局部优化到全局优化的发展（简称：局部/全局）：综合能源系统的目标就是追求“能源三角”的多目标全局优化。

当前，随着“云大物移智链”等数据驱动相关技术的发展，综合能源系统摆脱了传统物理驱动模型求解强耦合非线性能源系统问题的瓶颈，逐渐实现从局部优化上升到尽可能的全局优化，覆盖的优化对象越来越全面。

比如，数据中心作为一个能耗大户，在传统模式中，为了追求高性能、保证服务质量和可靠性，通常采用电力冗余的设计或者制冷系统过大设计的运行策略，加大了数据中心冷却系统、配电装置等配套设备能耗的投入，致使数据中心的能耗成本可达到运行成本的50%以上。而人工智能技术的研究，让数据中心的全局优化具有了可行性，能为探究数据中心“算力”“能效”“成本”的系统性同步优化，数据中心能耗监控、动态控制与数据计算量联动互动的全局优化提供手段。

再如，建筑空调系统的优化已经由原来只关注冷水机组的局部优化，逐步发展成对建筑负荷预测、冷冻机组、冷却塔以及冷却水泵等因素全景感知的综合能源服务的全局优化。对于新建项目的优化目标也由传统单一的经济最优，扩展到环境效益、投资成本以及节能率的多目标综合优化。单向能流与双向能流并存，双向能流特征逐渐凸显（简称：单向/双向）：传统电网运行调控是单一的源随荷动模式，电力系统供应侧随时按照负荷侧的变化而变化，负荷侧则不会考虑供应侧的弹性变化。因此，为满足经济社会发展不断增长的用能需求，采用基于源随荷动的传统解决方案，就必须不断增加电力供应侧的装机。如此，在刚性投资不断加大的同时，电网设备未能全力运行，另外还要花费更多人力、财力去运维，影响企业效益。

3结语

总体而言，为了充分发挥能源互联网对综合能源服务规模化发展的推动作用，必须在市场运营模式上实现各市场参与主体、用户间的充分互动和互利共赢，在技术层面上引入更为先进的信息处理和数据挖掘技术，实现信息流与能量流、业务流间更为广泛和深度的交互；在政策层面上尽快完善各项机制规范，促进能源互联网与综合能源服务协同发展。

参考文献

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