综合能源系统综合效益分析

邵鹏　杨宇全　魏巍　李禹曈　鲁丹丹

摘要：近年来，可再生能源替代传统能源的浪潮正在全世界范围内兴起，构建覆盖全社会范围的综合能源系统成为了经济社会发展的需要。在国内，构建综合能源系统的步伐正在稳步向前，不断促进传统的不可再生能源和可再生的新能源之间的协同互补发展。综合能源系统在环境、社会、经济等多方面具有的良好效益，使得综合能源系统的相关研究越来越受到重视。基于以上分析，本文对综合能源系统的环境效益、社会效益、经济效益等方面效益进行说明。

Abstract： In recent years， the wave of renewable energy replacing traditional energy is rising around the world. Building a comprehensive energy system covering the whole society has become a need for economic and social development. In China， the pace of building an integrated energy system is steadily moving forward， continuously promoting the coordinated and complementary development between traditional non-renewable energy sources and renewable new energy sources. The comprehensive energy system has good benefits in many aspects， such as environment， society， and economy， so that the related research on integrated energy systems has been paid more and more attention. Based on the above analysis， this article explains the environmental， social， and economic benefits of the integrated energy system.

关键词：综合能源系统;经济效益;社会效益;环境效益

Key words： integrated energy system;economic benefits;social benefits;environmental benefits

中图分类号：TU83                                         文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）05-0087-02

0  引言

伴随着当前社会经济文化的飞速发展，人类社会对能源资源的需求不断增加，传统的化石能源由于其不可再生的特性正在不断衰减，由于化石能源而导致的环境问题日益严重。与此同时，自然资源的分布和人类经济中心的逆向分布的矛盾也在不断激化，传统的供能模式已经无法满足当今社会发展的需要。因此，如何促进能源结构转型，推动可再生能源的规模化应用，促进可再生能源消纳以及多种能源协调利用成为了迫在眉睫的问题。目前，我国正在推进“源-网-荷-储”一体化建设，积极推进新能源微网和多能互补区域综合能源系统示范项目的建设，从而促进传统的不可再生能源和可再生的新能源的协同互补发展。其中，区域综合能源能源系统指的是利用先进的信息感知和传输技术，整合电力系统、天然气系统、供热系统和储能系统，实现多种异质能源系统之间的协调规划、优化运行、协同管理和多能互补，从而有效的提升能源的利用效率[1]。

1  经济效益

综合能源系统经济效益包括促进经济增長、促进产业升级、电费收益、供暖收益、信息服务收益和削峰填谷收益等。

1.1 促进经济增长

在促进地区经济增长方面，能源互联网不仅可以促进能源输入地区的经济社会发展，还可以增加能源输出地区的经济社会发展。对于能源输出地区，构建能源互联网可以促进当地有效的消纳丰富的能源资源，为当地政府创造更多的财政税收，从而促进当地财政收入的增长。同时，在能源输出地区构建综合能源系统可以有效地改善当地的能源发展结构，促进当地的经济环境协同发展。此外，构建综合能源系统还可以增加当地的就业机会，提升当地人民的生活水平。

1.2 电费收益

从综合能源系统的电费收益来看，系统运营商在综合能源系统内开展分布式电站建设，并为用户提供电能供应，应当向用户收取电费。考虑到分布式电站的出资方式不同，获利方式主要包括三类：一是系统运营商全额出资时，运营商将项目初期发生的全部投资额在若干年内摊销至每一度电，再加上自身的合理收益，向用户收取电费;二是用户自己全额投资分布式发电时，系统运营商可根据在项目投资建设阶段自身在技术、原料方面的投资，向用户一次性或者分批次收取费用;三是分比例投资时，与第一种情况相同，运营商根据自身的出资情况进行摊销，向用户收取电费[2]。

1.3 供暖收益

从综合能源系统的供暖收益来看，综合能源系统运营商应以用户为单位建设分布式热泵供暖，积极探寻其他分布式供暖模式。如果该地区的综合能源系统是电采暖方式，则电费收益就涵盖了供暖收益;如果该地区仍然从公共供暖网络中获取热能，则这部分供暖收益属于供暖公司。

1.4 信息服务收益

从综合能源系统的信息服务收益来看，此部分费用遵循用户自订制原则，按照用户订制能源信息服务的情况进行收费。需注意，这部分信息费用应当小于用户节省的电费支出，否则用户订制该服务将无法获得收益，也就失去了使用该服务的动力。

2  社会效益

综合能源系统社会效益包括碳减排效益、减少系统备用成本的社会收益、延缓配电网改造的社会收益、带动清洁能源产业发展与就业增长、改善社会福利水平、实现不同供用能系统间的有机协调、提高社会供能系统基础设施的利用率、各类能源的优化利用等。

2.1 减少系统备用成本的社会收益

从减少系统备用成本的角度来看，综合能源系统将是分布式能源发展的重要的形式，分布式光伏具有波动性和随机性的特点，为了满足高峰时期的用电需求，系统需要准备近乎相等的备用装机容量。发展储能系统可以减少常规机组和配电网在调峰调频时所产生的备用容量成本，大幅提升发电的自用比例，有利于减少系统备用成本的社会收益。

2.2 延缓配电网改造的社会收益

从延缓配电网改造来看，风能、太阳能等的波动性而产生的电力谐波使得分布式能源并网后将不可避免地影响电网的电能质量，随着分布式能源在电网中的占比不断增加，这种影响会越来越严重。储能系统可以缓解这种危害，从而降低了对配电网设备进行改造所带来的成本。

2.3 带动清洁能源产业发展与就业增长

从带动清洁能源产业发展与就业增长来看，全球能源互联网是清洁能源在全球范围大规模开发、配置、利用的基础平台，既能保证全球经济在持续发展中实现低碳化，又能推动经济持续增长。清洁能源作为资金和技术密集型战略新兴产业，其产业链长，涉及电源、电网、装备、科研、信息等领域，具有显著的技术扩散效应、就业效应和经济乘数效应[3]。

2.4 改善社会福利水平

从改善社会福利水平来看，与能源相关的产业生产成本与能源价格息息相关，综合能源系统所带来的能源价格的降低可以有效的降低其相关产业的成本从而影响社会整体价格水平。同时，综合能源系统所带来的就业机会可以提升地区居民人均可支配收入，从而提升人民生活水平和生活质量。最后，综合能源系统可以有效的改善能源供给结构，降低能源供给成本，从而影响政府的财政支出，使财政经费能更有效的应用于提高社会福利水平上。

2.5 提高社会供能系统基础设施的利用率

从提高系统基础设施的利用率来看，在目前供电、供热/冷、供气系统等各供能系统只能依据其自身峰值负荷单独设计和建设的状况下，各供能系统的负荷需求却均存在明显峰谷交错现象，因此，低下的设备利用率则成为一个必然会产生的问题。设备利用率低下问题同样存在于供气供热/冷系统，已造成社会资金的极大损失，用于各供用能系统的运行维护费用也显著增长。而上述问题的缓解或消除，则需要综合能源系统内部有机协调各子系统[4-5]。

3  环境效益

综合能源系统环境效益包括减少大气污染物排放、节省损耗减少碳排放、提高能源利用效率节约能源、节约水资源利用、节省燃料减少运输排气等。

3.1 减少大气污染物排放

从发电过程减少大气污染物排放上来看，综合能源系统相比于集中式的燃煤火电厂大量减少了CO2、SO2、NOx、颗粒物等大气污染物。对于综合能源系统而言，由于天然气几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，以天然气燃料的燃气轮机为动力装置的综合能源系统能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%;燃烧时产生二氧化碳少于煤，同时氮氧化物排放量亦可以明显削减，因此以天然气为主要一次能源的综合能源系统在大气污染物减排量方面，相比集中式能源系统、特别是火电机组仍有明显减排效益。而综合能源系统中的光伏、小型风电机组由于利用的一次能源均为可再生能源，在运营阶段更是没有直接的大气污染物排放。故综合能源系统生产的电力、热力等能源，相比仍有污染排放的集中式火电机组而言，大气污染物减排效益明显[6]。

3.2 节省损耗减少碳排放

从节省损耗减少碳排放上来看，综合能源系统布置在能源负荷中心的相关园区内，输电距离近，输配电线损几乎为零，保证了能源使用的高效率。集中式电站发电和大电网输配电到终端用户，电力生产和最终消费是分离的，电网输配电的损耗通常在5%～7%，面向终端的基层低压配电网络的损耗则更高，约8%～12%，部分农村地区低压输配线路损耗则更高。综合能源系统设置在用能负荷中心的产业园区内，电力生产和最终消费存在于同一中心，输配电便捷迅速且距离近，输配电损耗几乎为零。

3.3 提高能源利用效率节约能源

在提高能源利用效率节约能源方面，常规燃煤火电厂汽轮机的能源转换率仅仅能够达到15%～45%，而天然气冷热电联供系统供能技术60%～90%的能源转换率则具有显著优势，将实现一次能源的大幅节省。能源利用效率，也可以衍生出综合能源系统相比集中式能源的节能率的评价指标。不同项目之间的横向比较，则需要考察不同项目能源利用效率的高低;效率越高的项目，其能源使用率越高。

4  結论

近年来，在环境、经济、社会、技术和政策等诸多驱动力的背景诉求下，能源互联网得以提出和发展。能源互联网的发展将从根本上推动传统能源产业向以信息网络和可再生能源为基础的新兴产业转变，从而改变依赖传统能源利用模式的状态，是一次根本性的人类社会生活方式的革命。本文分别从经济效益、社会效益和环境效益三个方面对综合能源系统的综合效益进行了分析。作为国内外产业界和学术界的创新前沿和关注焦点的能源互联网，随着其理念探索不断付诸于实践的进程，综合能源服务的发展将不断成为提升人民生活品质的关键。

参考文献：

[1]曾鸣，杨雍琦，刘敦楠，等.能源互联网“源-网-荷-储”协调优化运营模式及关键技术[J].电网技术，2016，40（1）：114-124.

[2]杨锦成，骆建波，康丽惠，等.区域能源互联网构架下的综合能源服务[J].上海节能，2017（03）：137-146.

[3]赵东元.能源互联网对电力需求侧管理变革的影响[J].电力建设，2017，38（5）：11-17.

[4]高澈，牛东晓，马明，等.大规模新能源区域互联消纳能力分析及综合评价方法研究[J].中国电力，2017，50（7）：56-63.

[5]马钊，周孝信，尚宇炜，盛万兴.能源互联网概念、关键技术及发展模式探索[J].电网技术，2015（11）.

[6]严太山，陈浩忠，曾平良，马则良，张立波，田书欣.能源互联网体系架构及关键技术[J].电网技术，2016（1）.