综合能源系统电网接入方式及国内外案例研究

李海争，曹建军，王俊，李伟起

1.国能国华（北京）分布式能源科技有限责任公司；2.清华四川能源互联网研究院

0 引言

中国能源消费总量巨大，但能源清洁度和用能效率相对较低。根据《中国统计年鉴 2021》，2020年中国一次能源消费量达到 49.8×108tce，其中化石能源占比 84.7%［1］。相比于发达国家，中国的单位 GDP能耗水平相对较高，约为世界平均水平的1.5倍、发达国家的 2～3倍［2］。

中国不同地区能源资源禀赋差异较大，终端负荷和能源需求分布不均且逐渐趋于多元化，而传统能源供应商又相对独立，故存在协调和优化相对不足等问题。综合能源系统具有清洁低碳、多能互补的优势，能够较好地实现不同能源之间的协调优化。近年来，该领域发展得到了国家政策的大力支持，并在多家单位推广试点，成为能源领域投资的新方向。自2017年起，国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司等先后宣布向综合能源服务商转型。电网转型是中国综合能源系统建设的必然选择。目前综合能源系统概念相对模糊，电网接入方式的相关讨论相对匮乏，因此在转型建设过程中，急需对上述问题进行综合讨论和分析。

本文基于对相关文献的研究整理，明确综合能源系统的概念、构成及其优势，并提出可能的电网接入方式，区分各自的适用范围。结合国内外综合能源系统的提出背景进行案例调研，梳理各国综合能源系统的发展情况与电网接入方式，总结中国综合能源系统在未来发展过程中存在的问题，并给出相应的战略建议。

1 综合能源系统概念、构成及优势

“碳达峰”和“碳中和”（简称“双碳”）作为中国经济战略发展的重要理念，对于经济发展、能源转型和人民生活均具有深远意义。为了实现“双碳”目标，有学者研究指出通过积极建设具有多能互补和源网荷储一体化功能的综合能源系统，不仅可以有效提升终端用能效率，提高清洁能源消费占比，还能减少管理区域内的碳排放总量［3-4］。综合能源系统的概念在国内外发展研究多年，最早出现在热电协同优化领域，主要针对能源领域中不同形式能源的协调优化，如，通过对高低品位热能与电能进行协调优化，即冷热电三联供系统（CCHP），可以实现提升燃料利用效率的目的。但随着近年来可再生能源相关技术发展迅速，源端与受端的能源多样化发展以及能源传输与设备的革新，促使能源系统进一步耦合，赋予了综合能源系统新的含义。

1.1 综合能源系统的概念与结构

从广义上讲，综合能源系统指在规划、建设和运行等过程中，通过对多种能源的生产、传输、分配、转换、储存、消费等环节进行有机协调与优化，形成以满足冷、热、电等多种用能需求的能源产供销一体化系统［5］。

图1展示了综合能源系统的典型物理结构，包括域外网络、综合能源系统和用户需求三大部分。用户需求一般包括对气、冷、热、电的需求。域外网络一般可供应电力、燃气以及热力等。狭义的综合能源系统主要包含生产、转换、存储、传输和分配等设施。生产设施用于区域内能源生产，一般包括太阳能发电、风力发电、地热供热等设施；转换设施用于进行能源品种间的转换，包括冷、热、电联供的燃气分布式发电，直接供热的燃气锅炉和电锅炉，以及电制冷设备等；储存设施用于能源的短期储存，一般包括蓄冷、蓄热、储电、储气设施等；传输和分配设施指各类能源输送网络，包括电网、燃气管道、热水管道和冷水管道等。系统范围方面，综合能源系统具有城市级、园区级和楼宇级等不同类型。

图1 综合能源系统物理结构示意图

1.2 综合能源系统的特征

一是多能协同，电为核心。综合能源系统能够将区域外的商品能源（如电、热、气等）与区域内的一次能源（如风能、太阳能、地热能、生物质能等）通过相互转化、相互耦合，以满足终端用户的冷、热、电、气等能源需求。电力及其设施因其与其他能源品种进行转换的便捷性和技术成熟性，一般被视为综合能源系统的核心。

二是清洁低碳，灵活高效。首先，综合能源系统能够在本区域内进行风电、光伏发电等清洁电力的生产与消纳，同时储能等技术的应用能够减少可再生能源的弃电现象，更进一步推动电力的清洁化和低碳化，其中尤以电化学储能技术发展迅速［6］。其次，综合能源系统通过多能互补、梯级利用实现更高的能源利用效率，电力自产自销避免了长距离能源运输的损失，因此能够提高整体能源系统的效率。再次，综合能源系统相比于传统能源系统设备规模小，调节更为灵活。

三是智能管理，安全可靠。综合能源系统的能源生产、转换、储存及消费均具有一定的时空分布规律，如，受环境和技术本身制约，风电、光伏发电的生产具有间歇性和波动性，供热锅炉具有热负荷惯性等。终端用能的需求受人类生产生活习惯的影响而具有显著的分时分地波动，如，电动汽车充电负荷随着使用者在居住地和工作地之间移动，居民区用电需求在傍晚具有显著提高等。综合能源系统收集能源生产、转换、储存、消费数据，通过智能管理可以提高整体系统效率并降低系统成本。对于严重依赖外部能源输入的地区，如，偏远山区、海岛以及高负荷需求的城市，综合能源系统可以通过利用本区域内的可再生能源生产电力，能够实现抵抗外部能源系统失效时带来的冲击，从而提高能源系统的稳定性与安全性。

2 综合能源系统与电网

电力系统作为综合能源系统中最为核心的部分，通常会以辐射状的配电方式接入综合能源系统所在地区，然后根据不同地区资源禀赋、用户负荷、用户类型的区别，再以不同的方式接入综合能源系统与之配合。由于综合能源系统与传统能源系统之间存在区别，电网接入方式会影响整个系统的性能，而目前此方面研究较少，因此有必要对综合能源系统的电网接入方式进行探讨。

2.1 综合能源系统对电网的新要求

综合能源系统本质上是能源生产、传输、存储、消费、市场以及信息技术之间的深度融合［7］。其多能协同、以电为核心的基本特征决定了综合能源系统与电网之间需要先一步进行耦合。因此相比于传统能源系统，综合能源系统在基础设施、能源技术、信息技术与管理机制4个方面对电网提出了新的要求。

基础设施方面，不同于传统能源系统中电、热、冷、气供应子系统仅依据自身峰值负荷便能进行设计和建设，综合能源系统需要建设分布式电网，以实现多源接入、多能互联，这就要求电网具有大范围调度能力，提升抗波动能力。

能源技术方面，综合能源系统多采用分布式发电技术，需要从技术上提高能源利用效率，同时可再生能源发电具有间歇性和波动性的问题，因此需要通过耦合储能技术，提升系统的抗波动能力。

信息技术方面，综合能源系统涉及到大量的数据采集和预测，要及时了解用户端能源需求，这要求电网具有较强的数据处理能力，能够在短时间内准确计算最优指令，同时还要求电网能够具有智能控制能力，并迅速执行最优指令。

管理机制方面，综合能源系统会向电网引入竞争机制来提高能源利用效率，包括能源供给竞争与电网管理竞争。同时，如何优化综合能源系统可以满足对经济效益、社会效益和环境效益之间的综合考量，加大了对管理机制的评价难度。

2.2 电网对综合能源系统的影响

电网作为综合能源系统的核心与关键，是能源转化和调控的重要环节［8］。首先，电能因其高效便利的特点，被广泛利用于综合能源系统的各个方面。其他能源的供应和消费需要电能的供应才能正常运行，太阳能、风能等可再生能源也需要转化成电能才能实现规模化开发。其次，电网具有调节综合能源系统扰动的功能，保障综合能源系统的灵活性和安全性，以及外接分布式能源设备，合理开发可再生能源。再次，电网是协调各种能源利用环节的纽带，通过智慧电网可提高电气设备利用率和综合能源利用率。

2.3 综合能源系统的电网接入方式

通常情况下，电网为区域输入电能，但综合能源系统不但可以提供从外部电网所购电能，还可以将过剩的电力出售给电网，此外部分特殊地区也可以离网运行。因此，综合能源系统与电网接入方式可分为3类，分别为离网运行、并网不上网、并网且上网（见图2）。

图2 综合能源系统电网接入方式示意图

离网运行是指综合能源系统独立运行，与电网不存在直接关系。离网运行的典型场景为偏远农村、海岛、迁移性用户，如牧民。离网的原因通常是主干电网延伸到该地区具有极大技术困难，或在当地发展综合能源系统不具备经济性。通过当地能源的高效利用，如太阳能、风能、生物质能等，综合能源系统可以满足本地区用户的基本能源需求，但这种情况一般要求用户的需求不能太大。

并网不上网是指综合能源系统可以使用电网资源，但是不向当地电网输出功率。并网不上网的情况多发生在一些需要外部电网的电力输入才能满足用户能源需求的地区。这些地区具有本地能源资源匮乏、用户对能源需求相对较大的特征。

并网且上网是指综合能源系统并网运行，且当地电网可以向综合能源系统回购电能，此时综合能源系统相当于电网运行中的一个电源点。这种情况一般出现在本地可利用的能源较为丰富，不但能满足用户需求甚至还有富余，通过向电网售电，能带来一定的经济效益。

2.4 综合能源系统的电网接入问题

综合能源系统并网运行，可以提高系统的经济性和可靠性，但同时也会对公用电网的安全运行造成一定的影响，特别是“并网且上网”的综合能源系统，会对配电网的电能质量、供电可靠性和继电保护都产生较大的影响（如表1所示）。

表1 综合能源系统电网接入方式对配电网的影响

电网可以为综合能源系统提供域外保障，消纳域内弃能，但同时也对电网接入提出了更高的要求。因此，离网运行的电网接入方式将会出现可再生能源供应与域内能源消费的随机性无法调节，冬夏负荷高峰多变等问题，并网不上网容易造成综合能源系统的弃光、弃风。

综合能源系统与电网的连接并不仅仅受限于电网可靠性，还涉及一些体制方面的问题。中国电网企业的营业收入主要来源于售电收入，如果适合于安装综合能源的用户都选择安装综合能源系统，这将对电网企业的售电量和售电收入产生一定影响，特别是在综合能源系统得到大范围的推广后，甚至可能影响到电网企业的市场占有率和盈利水平。因此，在现行的价格体制下，综合能源系统会抢夺一部分电网企业的能源市场。由于综合能源系统接入电网后，电网企业需要为其提供运行备用，同时还需要对系统的线路、保护装置、控制设备等进行升级改造，电网企业缺乏配合综合能源系统发展的动力。因此，若无法建立合理的价格管理体制和分摊机制，电网企业和综合能源系统业主在综合能源系统接入电网过程中无法获得收益或降低成本，综合能源系统的并网将存在很大的困难。

此外，在“双碳”发展背景下，为了减少二氧化碳排放，发电侧将会接入越来越多的可再生能源，由此给电网带来了更多不确定因素，电力供应容易出现间歇性、波动性的问题。有研究表明，虚拟同步发电机技术［9］、储能技术［10］等措施可以实现对电网接入进行调控，从而解决上述问题。

3 国外综合能源系统电网接入方式

3.1 国外综合能源系统发展概述

为了促进未来能源的可持续供应，全球对综合能源系统的研究十分火热，目前有超过70个国家和地区正大力开展相关系统研究［11-12］。

3.1.1 国外综合能源系统发展现状

综合能源系统在欧洲、美国、日本等发达国家和地区已经有了广泛的发展和推广，其中欧洲作为最早提出此概念的地区，综合能源系统发展也最为迅速；美国同样注重综合能源系统相关技术与理论的研究，并希望以此引领世界能源领域的技术创新与革命；日本则把综合能源系统作为实现减排目标的重要手段。

汉英颜色词在语用方面有着诸多差异。为了忠实于原文内容，可以选择不局限于原文形式，译者在翻译时可以采取意译法。

欧洲综合能源系统的提出和快速发展是为了消纳大规模可再生能源，提升能源系统的综合规划、运行、管理和梯级利用，增强能源系统总体安全可靠性，以及降低能源费用［11］。在此背景下，欧盟先后启动了诸如Horizon 2020、CRESCENDO等项目探索城市综合能源系统的发展，西班牙、法国、英国、德国、意大利等国家相关项目普遍较多，北欧及东欧等国家项目相对较少。

欧洲各国根据自身需求在综合能源系统发展上各有侧重，英国注重系统间能量流的集成，德国则更侧重能源系统和通信信息系统间的集成。由于欧洲国家发电侧电力市场化程度较高，上网电价由市场机制形成，大多数综合能源系统的电网接入方式采用了并网且上网的模式。

美国非常注重与综合能源相关理论技术的研发，以及通过系统集成和过程设计的方法来实现最佳的能源生产和使用配置。在2001年，美国能源部（DOE）核能办公室在已有的核能-可再生混合能源系统计划的基础上提出了综合能源系统的发展计划，旨在评估协调使用核能和可再生能源对电力、工业和运输部门能源需求的持续供应，提高清洁能源供应与利用比重，进一步提高社会供能系统的可靠性和经济性，工作重点是促进对分布式能源（DER）和冷热电三联供（CCHP）技术的进步和推广应用［13］。DOE随后通过立法等措施，从国家战略的层面提出要在电网基础上构建一个高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的综合能源系统。在美国联邦政府的推动下，部分城市的社区、公共机构以及偏远地区和部分军事设施开展了以微电网形式为主的综合能源系统项目。

日本是亚洲首先开展综合能源系统研究的国家。2009年9月，日本政府公布了其在2020年、2030年和 2050年温室气体减排目标，并认为构建覆盖全国的综合能源系统、优化能源结构和提升能效、大力规模化开发可再生能源，是实现这一系列目标的必经之路。在政府的积极推动下，日本的主要能源研究机构均投入到了综合能源系统研究中［14］。日本综合能源系统的建设主要是在社区综合能源系统（包括电力、燃气、热力、可再生能源等）基础上，将交通、供水、信息和医疗系统集成到一体化综合能源系统中。日本城市社区人口较为密集，可供利用的可再生能源有限，综合能源系统仍需要电网的输入才能满足用户需求，因此，日本综合能源系统的电网接入方式多采用并网不上网的模式。

3.1.2 国外综合能源系统发展特征

不同国家和地区在综合能源系统发展过程中，根据实际情况，如资源禀赋、技术水平、生活方式等方面的区别，制定了适用于本国或地区内的综合能源发展战略，因此具有不同的发展特征。

欧洲地区的综合能源系统发展框架侧重于对多种能源的协同优化和互补，欧洲各国也具有适应各自需求的发展认知。如：英国侧重于建立安全可靠、可持续发展的国家能源系统和社区分布式综合能源系统；而德国则重点关注高效的系统间集成和分布式电源与终端负荷间的智能调控。

日本因其本土能源资源匮乏和低碳意识的特点，对于综合能源系统和温室气体减排的研究额外重视。日本将实现温室气体的减排目标寄托于综合能源系统和可再生能源，构建了全国的综合能源系统旨在提升能效和优化能源结构。

3.2 国外综合能源系统与电网接入案例分析

3.2.1 德国RegModHarz项目—并网且上网

RegModHarz项目开展于德国的哈茨山区，从2008年起，历经4年建设完成。该地区可再生能源丰富，综合能源系统的电网接入方式采用并网且上网模式，主要包括2个光伏电站、2个风电场、1个生物质发电厂与1个抽水蓄能电站，年均发电量见表2。

表2 德国RegModHarz项目年均发电量

RegModHarz项目最具代表性的特点在于“虚拟电厂（VPP）”。该技术指的是通过虚拟的集合和调配，将分散的新能源发电设备统一并网且上网。虚拟电厂与分散式电源进行通讯连接，对于数据变化能够快速反应。同时，用电侧的家庭用户安装了双向能源管理系统，该系统通过记录每15 min的用户用电数据，整理出用户每天的用电习惯，进而通过网络将这些数据储存到VPP数据库中。此外，当电价发生变动时，双向能源管理系统还可以通过无线控制开关的插座，实现对用电时间和用电量的调控。除对用户侧的管理，虚拟电厂还可以通过一个控制中心实现对新能源系统与传统的发电系统以及储能系统的整合和管理，从而在电网运行中起到关键作用。其甚至还能直接参与电力交易，将可再生能源输入电力批发市场，进行竞价上网以获取盈利。目前哈茨地区可再生能源比例达到 38.5%，电网结构依然能够承受。

3.2.2 美国马里兰大学CCHP项目—离网运行

2001年，美国BROAD公司在马里兰大学参与建造了全球第一个直接利用发电尾气制冷的项目。该项目采用了离网运行模式，主要在使用燃气轮机向建筑供电的同时，利用一台烟气单效制冷机回收燃气轮机排放烟气中的余热，并向建筑物供热、供冷，从而提高整个系统的一次能源利用率，实现能源的梯级利用（如图3所示）。由于该系统所服务的对象是一栋建筑，其能源需求较小，故该系统能够在脱离电网的情况下独立运行。

图3 美国马里兰大学CCHP项目系统流程

3.2.3 日本千住技术区—并网不上网

2010年，在日本经济产业省补助事业“分布式能源复合优化通过实证事业”的影响下，东京千住燃气技术站（东京都荒川区南千住）内的多数的建筑和近邻的养老院间建立了拥有智能供应的综合能源系统（见图4）。

图4 日本千住技术区综合能源系统流程

能源供应设施包括太阳能发电设备、太阳能集热装置、高效燃气轮机热电联合系统（CGS），以及有效利用太阳能和CGS废热的混合热源系统。一方面，在电网接入方式上采取了并网不上网模式，电力公司将高效燃气轮机、太阳能发电设备与电力设备相结合，以提供热源给每座建筑物。另一方面，对于热量、CGS废热（蒸汽，热水）和太阳能（热水）产生的热量在C楼回收，并向A馆、B馆和C馆提供制冷、供暖和热水。C楼的能源中心管理着由各种能源（太阳能、CGS余热、电、气）驱动的混合热源系统。为了以最节能的方式控制这几组不同的热源，其开发并安装了热源集成控制面板，该面板可优先利用太阳能和CGS余热。此外，在特殊疗养院和C楼之间设计并安装了双向热交换设施，可以相互交换多余的太阳能和CGS废热。

由于太阳能发电受天气影响而存在较大波动，该项目利用已有CGS产生的电力来平衡太阳能发电的输出波动。具体而言，CGS根据太阳能发电输出功率的波动进行反向输出调整，使得太阳能发电与CGS发电的合计输出功率趋于稳定。

该项目为千住技术区的节能减排做出了重要贡献。与建设前 1990年的能耗与排放量相比，2011年该技术区节能率为13.6%，减排率达到35.8%（见表 3）。

表3 千住技术区节能减排效果

4 国内综合能源系统电网接入方式

4.1 国内综合能源系统发展概述

相比于西方发达国家，中国综合能源系统的发展起步较晚。近年来，在国家相关政策的推动下，传统能源企业与互联网企业都纷纷向综合能源服务领域转型。在发展的过程中，综合能源系统暴露出了一些问题，也面临着一定的阻碍。

4.1.1 发展现状

2015年以来，中国发布了多项发展综合能源系统的相关政策（见表4）。目前国内已有一批示范性项目正在建设或已投入运行，微电网是其中的重要方式之一。国内首批多能互补集成优化示范工程包括终端一体化集成供能系统项目17个、风光水火储多能互补系统项目6个，对有关电网、气网、热力管网的配套工程规划建设提出一定要求。首批新能源微电网确定了28个示范项目，重点在技术、运营、市场三方面分别突出了集成应用、管理模式和交易机制的创新。首批“互联网+”智慧能源确定了55个示范项目，大部分项目都集中分布在东部沿海各省。

表4 综合能源系统发展方面的相关政策文件

在国家政策的鼓励支持下，一些传统的能源公司如国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司纷纷开始转型，进军综合能源服务领域，发展分布式清洁能源发电、多能互补、增量配售电、节能改造等服务。与此同时，阿里巴巴集团控股有限公司、百度在线网络技术（北京）有限公司、深圳市腾讯计算机系统有限公司与华为技术有限公司等一些互联网公司也在利用自身技术优势向综合能源服务领域跨界，开发能源管理系统、车联网、购售电平台、能源数据增值服务等。

4.1.2 发展特征

根据封红丽［12］对部分国内综合能源系统的调研发现，中国综合能源系统的发展整体仍处于初级阶段，而相关项目尚处于孵化、试点的状态，且规模较小。当前国内综合能源系统的建设主要依托于电网，因地制宜加入光伏、风电、生物质、地源热泵等其他元素，同时配合综合能源管控平台进行能源间的智能调度。但是国内参与综合能源系统建设的企业相对繁多，企业间优劣势对比明显、能力差异较大，对于不同地区复杂的资源禀赋与市场环境还没有形成清晰的发展路径。同时，国内示范类综合能源系统项目虽然数量较多，但互相之间的业务类型较为相似，商业模式创新不足。

由于中国能源市场结构庞大，能源清洁度、智能化和用能效率相对较低，且传统能源供应商相对独立，存在协调和优化不足的问题。封红丽［15］认为，目前国内综合能源系统相关项目在可再生能源接入与多种能源的调度技术上遇到瓶颈，一定程度上阻碍了综合能源系统的发展。一方面，由于国内电力市场化交易还处于试点阶段，分布式能源发电不能直接参与电力交易而获取盈利，同时因缺乏国家层面的补贴政策扶持，综合能源系统项目总体的经济性评价不高。另一方面，由于目前综合能源系项目小且新，不符合银行融资的要求，致使项目落地困难，且能源费用拖欠问题严重，导致投资的风险较高，一定程度上影响了企业投资的积极性。

4.2 国内综合源能系统与电网接入案例分析

由于中国目前电力市场化改革仍处于深化完善阶段，市场化交易的相关体制机制还有待进一步完善，因此目前国内大多数综合能源系统项目在电网接入方式上主要采用的是并网不上网模式。随着市场投资主体发生变化，逐渐出现了并网且上网模式的综合能源系统项目。

4.2.1 国网客服中心综合能源服务项目

国网客服中心于2015年6月投运，是集生产、办公、生活为一体的大型园区。该园区以电能作为唯一的外部能源，配有光伏发电、地源热泵、冰蓄冷等多种能源转换装置，使用发电地砖（系国内首次工程应用）、光伏发电树以及发电单车等创新设备，对园区内太阳能、地热能、空气热能实现了高效且规模化利用。依托绿色复合能源网运行调控平台，实现对园区冷、热、电、热水的综合分析、统一调度和优化管理。绿色复合能源网运行调控平台主要包括光伏发电、太阳能热水、太阳能空调、地源热泵、冰蓄冷、蓄热式电锅炉、储能微网7个子系统，如表5所示。

表5 国网客服中心综合能源服务项目系统组成

该园区在运行效果良好的基础上，经济效益也初显成效。截至2018年，园区7个子系统的年度经济效益总计达到 987.7×104元。其中，地源热泵系统和光伏发电系统是经济效益最好的两个子系统，具体如表6所示。

表6 国网客服中心综合能源系统经济效益分析

节约成本方面，截至2018年，园区每年节约用电约11 002 MW·h，因此可节约电费约987.7×104元。到2022年，预计可累计节约7 078.6×104元，具体如图5所示。

图5 2016—2022年国网客服中心综合能源系统节约成本趋势

环境效益方面，通过核算园区内能源系统运行数据，折算出一年可减少标煤使用约3 531 t，这意味着减少了CO2排放约1×104t、SO2排放约73 t、NOx排放约40 t。

4.2.2 北辰商务中心综合能源示范工程

北辰商务中心办公大楼综合能源示范工程于2016年11月动工，2017年5月投入运行使用。目前该工程运行良好，极具示范作用。该示范工程基于居民负荷和工商业负荷的互补性理念，利用产业、城镇融合发展带来的负荷多样性，方便了综合能源供应和灵活调配的需求，主要包括6部分子系统，如表7所示。

表7 北辰商务中心综合能源示范工程系统组成

在综合能源智慧管控平台上，对各产能系统的工作状态进行实时监测控制，可以实现3种形式能源的调节与互动：一是储能系统与光伏发电系统互动，利用储能系统来稳定光伏发电系统供能；二是储能系统与电网互动，用以削峰填谷，转移用电高峰负荷，提高电网运行的稳定性，同时利用峰谷电价差节省整体电费支出；三是大楼温度趋优控制，综合能源智慧管控平台对大楼房间的温度变化进行实时监测，从而调节地源热泵工作状态，在办公环境舒适度和节能降耗之间实现最优平衡。

经济效益方面，该示范工程共投资约1 000×104元，扣除天津市政府约240×104元的项目补贴，预计7年内可收回全部投资成本，优于计划预期，具体如表8所示。投运一年共节约用电2 080 MW∙h，节能费用约99.33×104元，减少CO2排放量2 073.1 t。

表8 北辰商务中心综合能源系统节约费用

4.2.3 明珠工业园示范区综合智慧能源项目

明珠工业园区的综合能源服务项目是国家2016年重点研发计划“智能电网技术与装备”的首批项目，对于绿色工业园区建设具有推广前景和示范意义。通过多能互补协同控制和优化调度，从而实现一次能源的高效利用和可再生能源的就地消纳，进而提高工业园区的综合用能利用效率，降低用能成本，减少 CO2排放。该项目的能源应用子系统主要包括分布式光伏、压差发电、燃气锅炉、中央空调、厂内配用电、电储能等，能源种类涉及冷、热、电和气，用能场景涵盖源、网、荷和储。该项目最大特点在于通过虚拟电厂实现供能企业和用户之间的互动，即采用了并网且上网模式的电网接入方式。

经济效益方面，较项目实施前，该园区单位产值能耗降低 6%，用能费用降低 28%，更有意义的是削减峰值负荷大于20%，为能源供应带来了多参与主体、多样负荷特性的新发展动力。同时，该项目实现每年减少CO2排放1.6×104t，是协助工业园区进行智慧能源管理实现能耗“双控”“双碳”目标的典型示范。

5 结论及建议

综合能源系统能够采用先进管理方法以及科学技术对能源系统中的不同能源进行整合，使不同的能源子系统可以协调规划、互补互济，从而实现能源的梯级利用，提高能源利用效率。电网接入的方式作为综合能源系统建设的关键，主要包括离网运行、并网不上网、并网且上网3种方式。关于综合能源系统的研究国外开展较早，项目建设及商业运行也相对迅速。德国、美国和日本的案例表明，国外综合能源系统间的协同互动逐渐加强，但不同区域或建筑依然相对独立规建与运维。中国综合能源系统的发展起步较晚，目前还以项目试点为主，以国网客服中心和北辰商务中心为例的楼宇级综合能源系统多采用并网不上网模式，明珠工业园则采用了并网且上网模式，整体呈现从楼宇级扩大到园区级，以电为核心、多能耦合的特征。

中国能源转型进入关键时期，随着互联网、新能源技术以及电力体制改革进程加快，建设综合能源系统已成为消纳可再生能源、提升能源效率、降低用能成本的重要手段。针对综合能源系统目前所存在的问题，以及未来发展过程中面临的阻碍，建议如下：

一是加强重点技术研发，扫清能源与信息技术障碍。中国综合能源系统要解决的问题首先是可再生能源接入技术障碍，其次是如何依托于互联网和大数据，进行多种能源供应与用户需求之间的智能调度。同时还要对综合能源系统的不同电网接入方式进行建模优化，采取虚拟同步发电机技术、储能技术等措施，减少可再生能源接入对电网的冲击。

二是落实财政补贴保障，夯实项目开发的政策基础。由于中国多数综合能源系统发展仍处于起步阶段，亟须国家从财政上给予一定的保障，推动相关项目产业的孵化和落地。此外还应通过政策导向避免部分行业企业对综合能源系统的垄断，为综合能源系统的发展营造良好环境。

三是推进电力市场改革，开创分布式电力交易模式。推进分布式发电的市场化交易体系建设，完善可再生能源价格机制，可以促进风光等资源的就近消纳，减少综合能源项目新增补贴资金需求。同时，通过市场的手段增加综合能源系统项目的经济性，通过供需双方的平等协议形成协作关系与利益的分布式共享，促进新能源全产业链的健康有序发展。

四是创新商业服务模式，提升综合能源服务竞争力。提供综合能源服务的企业应当借助大数据深入调查用户的实际用能习惯与潜在用能需求，结合各地不同的资源禀赋，因地制宜进行综合能源系统的项目设计，从而打破目前千篇一律的商业模式，提升企业竞争力。