多能互补综合能源优化利用评估技术微探

虞建聪 徐 盼 王 爽

1.三峡电能(云南)有限公司 四川 成都 610094;2.三峡集团四川分公司 四川 成都 610094

1 引言

能源问题一直是国家和社会关注的重点问题。随着长时间的发展，过去消耗型的发展模式使得我国大量的资源被用尽，当前拥有的资源总量逐渐减少，储备量不足。考虑社会经济的可持续发展要求，国家提出要发展综合能源服务，其重点就在于构建终端一体化多能互补的能源供应体系，所以建立起多能互补综合能源系统。但目前实践反馈的多能互补综合能源系统的使用，在试点区域表现出一定的不足，需要进行优化利用的评估，发现问题，提出可优化的点位和环节，以进一步提高能源利用效率，避免能源利用的浪费问题。

2 能源需求特性与负荷场景分析

对于能源需求特性，表现出不同地区和项目的不同特点，有冷、热、电不同的负荷形式和需求模式。进行负荷分析和预测需要结合电力负荷、经济、社会、气象条件历史数据等进行，寻找电力负荷和上述相关因素之间的内在关系，然后对未来的负荷进行预测。进行负荷场景分析，主要是依照电力项目的所在区域的气候条件特点，对不同季节和场所的负荷进行分析。比如如果是燃气冷热电三联的项目，需要分析预测出冬季最大热负荷以及夏季最大冷负荷，以此评估制冷和采暖的电力需求。

3 综合能源多能互补的类型

3.1 三联供 这里说的是燃气冷热电三联供系统，属于分布式能源形式，以天然气作为主要燃料，带动发电机组运行，产生电力，以满足用户的负荷要求。系统产生的废热也通过余热利用设备向用户供暖和制冷。

3.2 光伏 光伏发电也是新能源形式，也可以设计成分布式发电模式，在地区农用地设计农光互补电站，利用已有和新建的房屋顶布置屋顶光伏，这样可以充分吸收光能进行发电。而且在每位农户的屋顶布置，可以实现光伏发电的自发自用，余电上网，节约运输成本。

3.3 风电 风电需要地区上具有丰富的风力资源，然后建立风电机组，比如海上发电一般都是风电模式。在电力项目建立风电场，拉近距离，避免出现弃风问题。

3.4 储能 多能互补综合能源系统的应用还需要配合储能系统，具备规模化特点，拥有一致性能力，可以储备一定的能源容量，这样可以平抑新能源出力，削峰填谷。一般来说，储能是按照新能源装机容量的3%―5%进行配置。

4 多能互补综合能源优化利用评估体系概述

4.1 评估指标选择标准 针对多能互补综合能源系统的优化利用进行评估工作的目标是希望通过评估过程和结果，借助能源监测工作的开展，寻找出能源优化配置各个环节中存在的不足的，然后针对这些不足进行优化和改进，从而提升能源利用率，避免能源浪费，真正实现新能源与传统能源的多能互补，解决能源紧缺的问题。所以指标的选择需要遵循上述标准进行，选择合适的，可量化的指标进行评估。

4.2 多能互补综合能源优化利用评估体系 考虑上述所说的指标选择标准，体系目标设定为推动冷、热、电、气等多能源互补的优化利用，同时考虑互补的可靠性、安全性、稳定性、经济性、环保性等要求，并尽量满足用户需求，以此为基础构建多能互补综合能源优化利用评估体系。

具体来说，该体系从能源维度、输送维度和对象维度进行思考和设计，以此划分为三个层次。第一层就是整体的评估体系，作为总体性指标，用以直接说明多能互补综合能源优化利用的实际落实水平，但具体水平的高低与哪些因素相关则无法表示出来。第二层属于对整个体系的概括性指标，包括互补可靠性、安全稳定性、经济性、环保性和用户满意度五个方面的指标，从这些角度对系统的优化利用水平进行直观评估。第三层则是具体性指标，利用各种可量化的指标进行分析，总共有13类指标，分别对应比互补可靠性指标(供能可靠率、年平均综合能源设备故障率)，安全稳定性指标(电压稳定率、频率偏差率、系统出力波动率、峰谷差率)，经济性指标(投资收益比、优化配置比、优化效率)，环保性指标(碳硫排放减少率、清洁能源消纳率)以及用户满意度指标(用户实际电压与期望电压比、用户能源优化参与度)。

4.3 评估结果确定 利用模糊综合评价法进行评估，按照模糊线性变换原理和最大隶属度原则，考虑被评价目标的相关因素，最终给出评价结果。具体的流程如下:一是确定状态因素集―确定单指标因素的判定矩阵R―确定单指标因素的权重系数矩阵A―进行模糊综合评估―处理并输出最终的评估结果。

将因素集设定为U，U中包括4.2中所说的第三层的具体指标，将性质相近的因素分为一组，设定为l，其中U为高层因素集，Ui(i＝1，2，……l)为低层因素集。将判断集设定为V(数值为1―n)，对应每个层次的每个因素。然后设定权重系数为A(数值为1―m)，这与U对应，Ai对应的就是Ui中各因素相对V的权重系数集。

将评估体系的考核结果划分为低到高6个等级，分别用黑、红、橙、黄、蓝、绿颜色表示，不同等级的考核结果指标不一致，具体划分为:黑―〈60%―很差，红―60%至70%―较差，橙―70%至75%―差，黄―75%至80%―一般，蓝―80%至90%―较好，绿―〉90%―好。

在设定好评判标准之后，就是通过对各单因素的模糊评价取得模糊综合评判矩阵Ri，之后根据算式计算出对子因素集Ui的综合评估结果。然后是对高层因素集进行评估，得出Bi的结果。

5 多能互补综合能源优化利用效果分析

以天津生态城多能互补综合能源系统为例，进行上述步骤的评估，最终各专家给出的评分按照上述4.2中所说的第三层的具体指标的顺序，分别计算出二级权重，之后赋予三级指标各自的权重，给出综合评估结果，进行数据分析。最终得出的结果表明，在6个隶属度中0.6225值最大，评判值为“黄色”，即表示对其进行评估考核的结果一般，说明多能互补综合能源优化利用效果评估总体合格。

6 结语

多能互补综合能源系统在我国的应用已有一段时间，但因为技术、政策、人才等方面的限制，相比国外发达国家还有很大的进步空间。对此，有研究人员提出多能互补综合能源优化利用评估体系的构建，借助固定的指标和标准，对多能互补综合能源系统的优化利用情况进行评估，评估系统的优劣之处，从而推动多能互补综合能源系统更好的发展。