【深度報(bào)告】綜合能源技術(shù)發(fā)展與實(shí)踐

求是務(wù)實(shí)專業(yè)純粹01能源電力轉(zhuǎn)型與綜合能源系統(tǒng)5000—增速2019—增速■石油■天然氣■煤炭■核能■水電■可再生能源2010-2050年世界一次能源需求總量2019-2022年世界一次能源消費(fèi)占比2010-2050年世界一次能源需求總量新世紀(jì)以來，全球能源需求仍呈持續(xù)增長趨勢，石油、天然氣、煤炭等化石能源占80%以上，同時(shí)，世界各國還面臨環(huán)境污染、氣候變化等難題。401能源電力轉(zhuǎn)型與綜合能源系統(tǒng)01能源電力轉(zhuǎn)型與綜合能源系統(tǒng)1.1能源發(fā)展現(xiàn)狀-中國91174s奶1·煤炭消耗占比呈下降趨勢，我國能源消耗結(jié)構(gòu)向清潔低碳加快轉(zhuǎn)變，但化石能源消費(fèi)占501能源電力轉(zhuǎn)型與綜合能源系統(tǒng)1.2雙碳目標(biāo)-中國前“碳達(dá)峰”,努力爭取到2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”,首次提出“3060雙碳目標(biāo)”。1《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作意見》降碳路徑保障措施N·推進(jìn)節(jié)能低碳建筑和低碳設(shè)施的建設(shè)·構(gòu)建綠色低碳交通運(yùn)輸體系·發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高資源利用效率·推動(dòng)綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新·發(fā)展綠色金融以擴(kuò)大資金支持和投資·出臺(tái)配套經(jīng)濟(jì)政策和改革措施·建立完善碳交易市場601能源電力轉(zhuǎn)型與綜合能源系統(tǒng)1.3能源電力轉(zhuǎn)型現(xiàn)代能源體系是基于可再生能源與傳統(tǒng)能源相融合的多元能源結(jié)構(gòu)，依托清潔能源和互聯(lián)網(wǎng)相耦合的智慧能源技術(shù)，從傳統(tǒng)能源體系逐步進(jìn)化形成的全新的能源體系。-中國工程院院士謝克昌增強(qiáng)能源供應(yīng)鏈安全性和穩(wěn)定性提升能源產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平推動(dòng)能源生產(chǎn)消費(fèi)方式增強(qiáng)能源供應(yīng)鏈安全性和穩(wěn)定性提升能源產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平建立滿足終端消費(fèi)多元化需求的、清潔低碳、安全高效的能源供應(yīng)體系701能源電力轉(zhuǎn)型與綜合能源系統(tǒng)綜合能源系統(tǒng)內(nèi)涵及外延源端綜合源端綜合能源系統(tǒng)受端綜合能源系統(tǒng)能源綜合輸配網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定和安全◆多目標(biāo)優(yōu)化：穩(wěn)定和安全◆在源端、受端均能發(fā)揮重要作用，有助于解決現(xiàn)代能源體系面臨的難題和挑戰(zhàn)。802綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀02綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀綜合能源舉措綜合能源舉措能源概況能源概況·非常注重IES相關(guān)理論與技術(shù)研發(fā)(2001年提出IES發(fā)展計(jì)劃)·非常注重IES相關(guān)理論與技術(shù)研發(fā)(2001年提出IES發(fā)展計(jì)劃)(CCHP)技術(shù)進(jìn)步和推廣安全可靠、靈活應(yīng)變的綜合能源系統(tǒng)(把需求側(cè)管理、提高靈活性作為重要方向)石選提高社會(huì)供能系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性天描氣衛(wèi)2022年一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)·分布式裝機(jī)：總裝機(jī)容量占全美總裝機(jī)約天描氣衛(wèi)2022年一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)典型案例校園儲(chǔ)冷(熱系統(tǒng))、與數(shù)字控制系統(tǒng)。校園然回收器·中央能源控制系統(tǒng)可以持續(xù)監(jiān)測發(fā)電廠的設(shè)備、預(yù)測校園用電負(fù)荷、電然回收器熱熱水發(fā)生器硬煤和石油100%依賴進(jìn)口、天然氣進(jìn)口比例為99%;一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)可再生能源占比46%能源目標(biāo)：2030年目標(biāo)實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電占比交易量：虛擬電廠能源交易量約15.1億kWh,營業(yè)額約63億歐元aa2022年一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)側(cè)重于能源系統(tǒng)與通信信息系統(tǒng)的集成，2000年率先提出虛擬電廠智慧能源系統(tǒng)：E-energy計(jì)劃、以最先進(jìn)的智能化調(diào)控手段來應(yīng)對(duì)日益增多的分布式電源與各種復(fù)雜的用戶終端負(fù)荷··2個(gè)光伏電站、2個(gè)風(fēng)電場、1個(gè)生物質(zhì)發(fā)電站，1個(gè)抽水蓄能站·實(shí)現(xiàn)100%可再生能源供應(yīng)。儲(chǔ)能設(shè)施協(xié)調(diào)優(yōu)化電力市場資源的合理優(yōu)化配置及利用由由由能量交互生物質(zhì)院、智能家用電器抽水蓄能光伏發(fā)電風(fēng)力發(fā)電電動(dòng)汽車能太能太氣”02綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀聯(lián)盟聯(lián)盟JSCA,在社區(qū)綜合能源系統(tǒng)基礎(chǔ)統(tǒng)的一體化集成。絡(luò)13.4%,2030年前將達(dá)20%電網(wǎng)電網(wǎng)單晶1308W智能示范樓熱源，通過控制系統(tǒng)設(shè)置能源利用優(yōu)先順序，構(gòu)建能源網(wǎng)絡(luò)區(qū)域。·全年節(jié)能13.6%,減排35.8%。 02綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀中國2017年6月見(征求意見稿)2021年3月源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化多能互補(bǔ)2021年3月建設(shè)一批多能互補(bǔ)的清潔能源基地2022年1月"十四五"現(xiàn)代能源慧能源系統(tǒng)示范2022年6月源發(fā)展規(guī)劃大力發(fā)展綜合能源服務(wù)2023年4月2023年能源工作指導(dǎo)建設(shè)以可再生能源為主的綜合能源站和終02綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀02綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀①綜合能源輸配市場2000-3000億元/年3綜合智慧能源服務(wù)1000億元/年4節(jié)能市場1000億元/年5環(huán)保用能市場2500億元/年6綜合儲(chǔ)能市場200-300億元/年⑦分布式能源開發(fā)與供應(yīng)市場400-500億元/年02綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀02綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀◆綜合能源市場主體包括傳統(tǒng)能源電力企業(yè)、新興能源企業(yè)、節(jié)能環(huán)保企業(yè)、設(shè)備制造企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、售電公司等多種類型。發(fā)展路線、核心業(yè)務(wù)、商業(yè)模式各不相同。國家電網(wǎng)南方電網(wǎng)豐業(yè)務(wù)布局業(yè)務(wù)布局源消費(fèi)領(lǐng)域的延伸服務(wù)。成立南方電網(wǎng)綜合能源有限公("節(jié)能服務(wù)、新能源、分布式能源與能源綜合能源利用"三大業(yè)務(wù)以及“售電、電動(dòng)汽車、碳交易、互聯(lián)網(wǎng)+能源服務(wù)"等N個(gè)新型業(yè)務(wù))。重點(diǎn)領(lǐng)域重點(diǎn)領(lǐng)域統(tǒng)籌布局綜合能效服務(wù)、供冷供熱供電多能服務(wù)、分布式清潔能源服務(wù)和專屬電動(dòng)汽車服技裝備、創(chuàng)新服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)+等八大業(yè)務(wù)版塊。02綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀02綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀保定唐縣西赤村綜合智慧零碳保定唐縣西赤村綜合智慧零碳千瓦時(shí)/年重點(diǎn)領(lǐng)域綜合智慧能源的規(guī)劃、咨詢、勘察、設(shè)計(jì)、EPC、科技研發(fā)、運(yùn)服務(wù)體系致力于從智慧樓宇、智慧園區(qū)、智慧城市，打造綜合智慧能典型案例甘肅隴東多能互補(bǔ)綜合能源項(xiàng)目典型案例甘肅隴東多能互補(bǔ)綜合能源項(xiàng)目對(duì)象：大基地形式：風(fēng)光火儲(chǔ)重點(diǎn)領(lǐng)域加快清潔發(fā)電、儲(chǔ)能、氫能、再中國華能中國華能構(gòu)建面向市場、面向用戶、多能互補(bǔ)、多業(yè)聯(lián)合的綜合能源服務(wù)體系02綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀02綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀新奧宣城經(jīng)開區(qū)泛能項(xiàng)目新奧宣城經(jīng)開區(qū)泛能項(xiàng)目網(wǎng)+天然氣網(wǎng)+用能管理網(wǎng)四網(wǎng)融合以城市燃?xì)鉃槠瘘c(diǎn)提出泛能網(wǎng)。泛能是從用戶需求出發(fā)，以能量全價(jià)值鏈開發(fā)利用為核心，因地制宜，清潔能源優(yōu)先，多能互補(bǔ)的用供能一體化的能源系統(tǒng)。新奧集團(tuán)新奧集團(tuán)成立新奧數(shù)能科技有限公司，致力于以用戶為中心，通過融合數(shù)字技術(shù)和能源技術(shù)，重構(gòu)能源消費(fèi)和供給模式，推動(dòng)現(xiàn)代能源體蘇州協(xié)鑫工研院“六位一體”能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目對(duì)象蘇州協(xié)鑫工研院“六位一體”能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目對(duì)象：智慧樓宇電冷聯(lián)供、光伏地源熱泵、儲(chǔ)能、節(jié)能六種能源按照“六位一體”模式實(shí)施分布式微能源網(wǎng)，將天然氣熱電冷系統(tǒng)、光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、儲(chǔ)能技術(shù)、節(jié)能技術(shù)、低位熱能結(jié)合為一體，提供多種能源服務(wù)。協(xié)鑫風(fēng)光儲(chǔ)氫、源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化，新能源、清潔能源、移動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)新生態(tài)，硅材料、鋰材料、碳材料、集成電路核心材料等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。02綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀02綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀場景類型技術(shù)研究等工作。根據(jù)空間分布范圍特征，綜合能源系統(tǒng)場景類型大致分為樓宇級(jí)、園區(qū)(小鎮(zhèn))級(jí)以及區(qū)域級(jí)。其中，區(qū)域級(jí)綜合能源系統(tǒng)是未來主要發(fā)展方向，需要做好發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)劃設(shè)計(jì)、理論技術(shù)研究等工作。沙漠、戈壁、荒漠等新能源大基地。集中化程度高，風(fēng)光資源豐富；靈活性不足，源網(wǎng)協(xié)同難度大。典型應(yīng)用場景：科技產(chǎn)業(yè)園、文化創(chuàng)意園、工業(yè)園等。特點(diǎn)：用能負(fù)荷大、高耗能設(shè)備多，用能差異性大。典型應(yīng)用場景：特色農(nóng)業(yè)小鎮(zhèn)、文旅小鎮(zhèn)、智能制造小鎮(zhèn)、商貿(mào)物流小鎮(zhèn)、療養(yǎng)小鎮(zhèn)特點(diǎn)：能源需求差異大，用戶分散，能源規(guī)劃需與地方產(chǎn)業(yè)結(jié)合。典型應(yīng)用場景：綜合體、酒店、寫字樓、學(xué)校、醫(yī)院等。特點(diǎn)：人員流動(dòng)量大、用能負(fù)荷隨時(shí)間周期波動(dòng)大、能源品質(zhì)要求高、用能需求較為穩(wěn)定。典型應(yīng)用場景：海島、會(huì)展中心、數(shù)據(jù)中心、通信基站、事故搶險(xiǎn)。應(yīng)急備用。03綜合能源關(guān)鍵技術(shù)03綜合能源關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)應(yīng)對(duì)措施挑戰(zhàn)應(yīng)對(duì)措施關(guān)鍵技術(shù)電、氣(汽)、冷、熱等多類異質(zhì)能流耦合復(fù)雜系統(tǒng)挑戰(zhàn)3:多時(shí)間尺度挑戰(zhàn)4:多技術(shù)耦合多種電源/儲(chǔ)能/用能等耦合輔助支撐技術(shù)輔助支撐技術(shù)◆多元儲(chǔ)能技術(shù)◆氫能利用技術(shù)◆新型裝備風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化03綜合能源關(guān)鍵技術(shù)風(fēng)光水火儲(chǔ)一體化03綜合能源關(guān)鍵技術(shù)生物質(zhì)?%]光熱?%生物質(zhì)?%]光熱?%新能源波動(dòng)性；多種能源在時(shí)間、空間和品位上不平衡不匹配風(fēng)電2新能源波動(dòng)性；多種能源在時(shí)間、空間和品位上不平衡不匹配風(fēng)電2大基地電儲(chǔ)能抽水蓄能火電負(fù)荷中心能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化配比設(shè)計(jì)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化配比設(shè)計(jì)·可再生能源出力預(yù)測技術(shù)；·一體化協(xié)同控制技術(shù)；·混合儲(chǔ)能利用技術(shù)。出力預(yù)測曲線出力預(yù)測曲線特高壓輸出一新能涎用電負(fù)荷儲(chǔ)能放電儲(chǔ)能放電能量轉(zhuǎn)移平抑時(shí)間以內(nèi)蒙某能源大基地為例：·棄風(fēng)率/棄光率低于5%和3%;·能源利用效率1%~2%;電力得以平穩(wěn)輸出，實(shí)現(xiàn)源荷匹配。電力得以平穩(wěn)輸出，實(shí)現(xiàn)源荷匹配。·度電成本下降超過1%。典型供需曲線源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化03綜合能源關(guān)鍵技術(shù)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化03綜合能源關(guān)鍵技術(shù)886420艾焦)萬艾焦)萬億美元·工業(yè)、居民生活占全國能源消費(fèi)占比79%,發(fā)展和節(jié)能降碳的矛盾突出。儲(chǔ)的深度協(xié)同。源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化系統(tǒng)2022年能源強(qiáng)度對(duì)比源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化系統(tǒng)2022年能源強(qiáng)度對(duì)比·負(fù)荷預(yù)測相對(duì)誤差在5%以內(nèi)；·系統(tǒng)效率提高至85%以上；負(fù)荷精準(zhǔn)預(yù)測技術(shù)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化建模仿真技術(shù)·負(fù)荷精準(zhǔn)預(yù)測技術(shù)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化建模仿真技術(shù)03綜合能源關(guān)鍵技術(shù)03綜合能源關(guān)鍵技術(shù)虛擬電廠技術(shù)發(fā)展背景發(fā)展背景《"十四五"現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出了2025年我國靈活性電源技術(shù)挑戰(zhàn)技術(shù)挑戰(zhàn)關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)·.虛擬電廠構(gòu)建；虛擬電廠運(yùn)營機(jī)制；調(diào)度與控制技術(shù)VPP電力市場電力市場信息競標(biāo)授權(quán)區(qū)塊籍技術(shù)確認(rèn)電動(dòng)汽車能量交互人工智除技術(shù)技術(shù)確認(rèn)邊緣數(shù)據(jù)中心邊緣數(shù)據(jù)邊緣數(shù)據(jù)中心智能住宅燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行指導(dǎo)光伏發(fā)電交互對(duì)03綜合能源關(guān)鍵技術(shù)03綜合能源關(guān)鍵技術(shù)以可再生能源輸入為主、多能互補(bǔ)、就近供給，以氫能為載以可再生能源輸入為主、多能互補(bǔ)、就近供給，以氫能為載體實(shí)現(xiàn)能量在時(shí)間、空間和品位上的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，滿足客戶低碳需求的綜合能源服務(wù)新模式。新型分布式能源技術(shù)技術(shù)挑戰(zhàn)技術(shù)挑戰(zhàn)·氫電轉(zhuǎn)化過程中，涉及氫氣的“制、儲(chǔ)、輸、用”各環(huán)節(jié)的多種關(guān)鍵技術(shù)，存在技術(shù)經(jīng)濟(jì)性挑戰(zhàn)；·高可靠性、低成本、長壽命和智能運(yùn)維的系統(tǒng)友好型、多場景應(yīng)用的多元分布式儲(chǔ)能技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)·摻氫(純氫)燃燒技術(shù)實(shí)施效果實(shí)施效果①用戶側(cè)負(fù)荷需求儒②新能源消納②新能源消納摻氫(純氫)燃燒技術(shù)保員裝量摻氫(純氫)燃燒技術(shù)置氣置氣補(bǔ)u通思到新型分布式能源技術(shù)新型分布式能源技術(shù)03綜合能源關(guān)鍵技術(shù)03綜合能源關(guān)鍵技術(shù)多元儲(chǔ)能類型多元儲(chǔ)能類型液流電池+鋰電池+飛輪儲(chǔ)能熔鹽儲(chǔ)熱+鋰電池+飛輪儲(chǔ)能壓縮空氣儲(chǔ)能+鋰電池壓縮空氣儲(chǔ)能+鈉硫電池鋰電池+超級(jí)電容液流電池+飛輪儲(chǔ)能…口新能源大規(guī)模并網(wǎng)，電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)峰多元儲(chǔ)能技術(shù)熔鹽儲(chǔ)熱儲(chǔ)熱特電熔鹽儲(chǔ)熱儲(chǔ)熱特電新能源場站多元儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用示意圖火電廠多元儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用示意圖民光行豐富胡市位高峰負(fù)何光按缺火電機(jī)組峰率高能率低調(diào)補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)1+1>2。多元儲(chǔ)能在電源側(cè)的應(yīng)用主要是多元儲(chǔ)能在電源側(cè)的應(yīng)用主要是火電聯(lián)儲(chǔ)及新能源配儲(chǔ)03綜合能源關(guān)鍵技術(shù)03綜合能源關(guān)鍵技術(shù)數(shù)字化技術(shù)消費(fèi)及監(jiān)管等各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)冷熱電氣水多能源品種、源網(wǎng)荷儲(chǔ)用復(fù)雜用能系統(tǒng)的安全、高效、清潔、低碳用·海量數(shù)據(jù)及不同能源信息之間存在數(shù)據(jù)壁壘；·傳統(tǒng)模擬量技術(shù)難以滿足綜合能源精準(zhǔn)快速供能、用能需求·數(shù)字能源優(yōu)化配置規(guī)劃技術(shù)；數(shù)字能源多能流互補(bǔ)控制技術(shù)；數(shù)字能源計(jì)量監(jiān)測及信息交互技術(shù)。綜合能源數(shù)字化系統(tǒng)界面在線監(jiān)測故障診斷負(fù)荷預(yù)測優(yōu)化運(yùn)行能源交易碳排監(jiān)測綜合能源數(shù)字化系統(tǒng)04國內(nèi)典型示范案例04國內(nèi)典型示范案例多能互補(bǔ)一體化案例：某新能源大基地項(xiàng)目項(xiàng)目概況項(xiàng)目概況控技術(shù)聚合風(fēng)光新能源，實(shí)現(xiàn)“風(fēng)光火儲(chǔ)一體化”。穩(wěn)態(tài)偏差<5%;系統(tǒng)能源利用率提升1%~2%;·預(yù)計(jì)每年外送綠電205億千瓦時(shí)，每年碳減排量135萬噸。04國內(nèi)典型示范案例04國內(nèi)典型示范案例源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化案例：國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心項(xiàng)目·于2011年底批復(fù)成立，由華電電科院負(fù)責(zé)在杭州建設(shè)。·2)余熱利用設(shè)備：煙氣熱水型和蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)各1臺(tái)、1套余熱鍋爐；·3)多元儲(chǔ)能設(shè)備：熔鹽儲(chǔ)熱、梯級(jí)儲(chǔ)熱、冰蓄冷、超級(jí)電容、鉛酸電池、鋰電池等電池儲(chǔ)能設(shè)施；統(tǒng)、25kW的SOFC系統(tǒng)、地源熱泵；·5)分布式智能微網(wǎng)系統(tǒng)：自動(dòng)控制系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、充電樁。電梯、機(jī)房等冰蓄冷、電蓄能分布式光伏單晶硅、多品林熱發(fā)電充電樁及電動(dòng)汽車國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心效果圖04國內(nèi)典型示范案例源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化案例：國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心項(xiàng)目項(xiàng)目順利通過國家能源局組織的驗(yàn)收，并掛牌源網(wǎng)系統(tǒng)示范項(xiàng)目，可實(shí)現(xiàn)電力自發(fā)自用、智能>綜合能源利用率達(dá)到81.92%,節(jié)能率22.39%。n款04國內(nèi)典型示范案例04國內(nèi)典型示范案例·通過綠色零碳發(fā)展，融入國際綠色貿(mào)易新秩序。等方式，實(shí)現(xiàn)園區(qū)用電綠電占比100%。海上風(fēng)電基地電儲(chǔ)能