由于煤炭、石油等传统化石能源不可再生,提高能源利用效率、开发新能源、加强可再次生产的能源综合利用是能源发展的必然选择。在这样的背景下,综合能源系统应运而生。综合能源系统是以电力系统为核心,打破供电、供气、供冷、供热等各种能源供应系统单独规划、单独设计和独立运行的既有模式,在规划、设计、建设和运行的过程中,对各类能源的分配、转化、存储、消费等环节进行有机协调与优化,充分的利用可再次生产的能源的新型区域能源供应系统。
首先,通过电、气、冷/热等多种不同形式能源的供应系统在生产和消费等环节的协调规划和运行,综合能源系统能实现能源的梯级利用,有效提升能源综合利用效率。
实现能源的梯级利用有两个方面的含义:一是按质用能。尽可能不使高质能源去做低质能源可完成的工作;在一定要用高温热源来加热时,也尽可能减少传热温差;在只有高温热源,又只需要低温加热的场合下,则应先用高温热源发电,再利用发电装置的低温余热加热,如热电联产。二是逐级多次利用。高质能源的能量不一定在一个设备或过程中全部用完,因为在使用高质能源的过程中,能源的温度是逐渐下降的,而每种设备在消耗能源时,总有一个最经济合理的使用温度范围。当高质能源在一个装置中已降至经济适合使用的范围以外时,即可转至另一个能够经济使用这种较低能质的装置中去使用,使总的能源利用率达到顶配水平。虽然能源梯级利用是针对发电和供热企业提出的,但可以广泛地扩展到制冷、深冷、化工、冶金等各种工业过程,必要时可用热泵来提高热源的温度品位后再利用。
不同的企业对能量的等级要求是不一样的,能够准确的通过各用能企业的能级需求的高低构成能量的梯级利用关系,高能级热源经上一级企业使用后降为低能级热源,供给需求低的企业使用。能量的梯级利用可以有明显效果地地满足各单位的用能需要,而不增加能源消耗,极大地提高能源利用率。综合能源系统在实现能源的梯级利用方面的案例已经很多,但是由于其系统本身就具有相当大的复杂性,梯级利用方面还存在着相当多的问题。针对这样一些问题,以中能智库为代表能源行业智库、重点综合能源企业、金融机构正在积极努力组织多方研讨。据悉,12月17日将召开的中国能源金融高端论坛将就这一问题,由华电集团、中裕燃气、深圳综合能源有限公司、南都电源、国轩高科、中航锂电等企业相关负责的人介绍最新的实践经验。
其次,综合能源系统能充分的利用多种能源的时空耦合特性和互补替代性,弥补可再次生产的能源有着非常明显的间歇性和随机波动性等问题,促进可再次生产的能源的开发利用。例如,通过大量储热的方式消纳可再次生产的能源,采用可再次生产的能源发电制氢等。
另外,以供电为核心,电、气、冷/热等供能系统本身存在紧密的耦合关联,电能供应的终端可能会引起其他供能系统停运,因此通过多个供能系统的协调规划和运行,能够尽可能的防止单纯加大某一供能系统投入提高其安全系与自愈能力带来的弊端,从而有效提升多种能源供应的安全和可靠性。与现有的供电、供气、供冷/热一样,安全、可靠、经济是人们对综合能源系统最基本的要求。可靠性评估可以用定性或者定量的指标反映系统的能源供应中断的风险水平,从而指导综合能源系统的规划、运行等生产实践活动。随着经济社会的发展,人们对能源供给的可靠性要求慢慢的升高,综合能源系统与电、气、冷及热等多种负荷在物理上直接相连,确保综合能源系统的供能可靠性显得很重要,从而,运用各种最新技术确保综合能源系统的稳定运行具有重大的意义。在12月17日的中国能源金融高端论坛上,中能智库副主任王孝元先生将介绍最新的三维实景技术在行业中的运用,以期为综合能源系统的可视化运行、监控等系统搭建提供新的技术思路。
综上所述,发展综合能源系统对提高能源利用效率、促进可再次生产的能源开发利用、提高国家基础设施利用率和能源供应安全都具有十分重要的意义。(中能智库副研究员余国雄供稿)
来自政府有关部门、重点能源企业、金融机构、科研机构的相关负责人将就综合能源服务的投资机遇、商业模式等话题展开对话,欢迎参加!
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