作者简介：左克祥，高级经济师，工程师，2001年毕业于南京电力高等专科学校，主要从事发电管理、新能源开发等相关工作。通讯作者：杜东亚。E-mail：yadong.du@triansolar.com1前言传统能源，特别是以“碳基”为主要表现形式的煤的利用，对环境很不友好，不能满足社会活动的用能质量要求，与“可持续发展”相背离[1]。同时，煤、石油、天然气为代表的一次能源，总储备量有限，因此发展可再生能源，实施“多能互补”则大有裨益[2]。“多能互补”并非新概念，是指在同一种能源的转化过程以及不同能源的转换过程中，单一能源及不同能源之间存在着形式协同优化，几乎任何一种能源或几种能源在其生产、储运、转化、回收过程中，尤其是转化或者转换过程中，通常借助多种能源的“互补”来实现高效利用[3，4]。特色小镇多能互补的能源生产和消费方式，靠单一能源模式无法实现。特色小镇建立的多能互补能源系统应充分考虑能源生产、储运、消费等环节。能源生产环节应系统化、精细化、集成化地分析供能系统，提高系统鲁棒性和能源转换效率。能源消费环节应以物理系统为建模基础，以最大经济性为驱动，建立预测模型，利用博弈论模型[5]、系统动力学模型[6]、多代理仿真模型[7]等广泛应用的模型分析用能特性，提高能源利用率，降低供能成本。多能互补可再生能源系统是整合特色小镇核心能源系统各项关键信息的关键渠道，依托区域能源数据汇聚应用大数据、人工智能等技术，深入挖掘区域用户能源情况、属性、占比、布局、结构、地域等各方面多维度发展情况和未来趋势，对服务城市环保、工商业活动等进行态势分析，对人口分布、消费结构、交通、产业聚集等进行全面研究，构建综合能源管控服务系统，从而降低资源消耗，提高园区运行效率，为园区建设、规划布局、优化调整进行辅助决策，促进园区发展网络化共享、集约化整合、协作化开发和高效化利用，推动区域可持续发展。2政策分析为贯彻落实习近平总书记提出的能源“四个革命、一个合作”的战略思想[8]，推动能源产业的技术创新，在清洁能源及可再生能源利用、火电替代、智慧能源建设等方面进行积极探索，建设“互联网+智慧能源”示范项目，以电能作为驱动能源的新能源汽车、多能互补[9，10]、微网、能源互联网[11，12]等能源新业态已试探性的进入市场，园区型特色小镇可再生能源为供能方式是微网项目落地的一种业态[13]。国家在2006年、2007年分别颁布《国家中长期我国多能互补项目政策分析及技术评价指标左克祥1，王安1，张晋阳1，钱金忠1，凡金星2，3，杜东亚2，李永田2，3(1.国家能源集团常州发电有限公司，江苏常州213031；2.常州天合智慧能源工程有限公司，江苏常州213031；3.光伏科学与技术国家重点实验室，江苏常州213031)摘要多能互补可再生能源系统是基于热电气储耦合技术，以生物质发电作为基础能源，风、光、储为补充，实现局部区域内全可再生能源进行供能的高效供能系统。政策分析表明：2000年以后，我国陆续颁布系列与多能互补相关的促进能源改革及可再生能源发展配套政策，国家支持多能互补、微网、可再生能源项目建设。以全可再生能源小镇为例，阐释了多能互补的技术路线：优选“源-网-荷-储”的工艺路线，采取链式、垂直一体化反馈为辅助技术措施，完善可再生能源项目在能源生产、储运、转换、使用、回收等环节不足，通过“端-管-云”一体化能源管理平台进行智能化调度，弥补可再生能源运行缺乏灵活性和确定性，并且具有波动性等特点。根据可再生能源在多能互补项目中的特性，建立技术评价指标、经济评价指标、社会效益指标，通过多维度评价指标判别可再生能源项目优劣。关键词多能互补源-网-荷-储政策能量管理平台评价指标替代能源与新能源▲▲·24·中外能源SINO-GLOBALENERGY第27卷第5期2022年5月科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》《可再生能源中长期发展规划》，把大力发展和规模化应用新能源和可再生能源作为能源领域的优先发展主题，并且通过政策全方位指导我国可再生能源发展和建设。2016年、2017年又相继发布《能源技术创新“十三五”规划》《能源技术革命创新计划(2016-2030)》等推动清洁能源及可再生能源技术发展的政策。在2018年颁布的《推进并网型微电网建设试行办法》，打破了可再生能源在并网环节的政策壁垒，切实规范和促进微电网健康有序发展[14]。3技术路线及评价指标3.1技术背景大电网、特定用户和微电网三者之间“友好互动”，微电网技术在其中起到了至关重要的作用[15]。微电网作为集电能生产、电能传输、电能存储和电能分配于一体的新型电力交换系统，可以为用户提供安全可靠的能量来源，也可以成为大电网的有力补充和支撑，有益于提高现有电网运行的可靠性和经济性。技术方面仍旧存在着微电网与大电网之间快速隔离、孤网与并网状态无缝切换、微电网稳定自治等三大核心技术亟待突破。为此，将开启“链式”变革，新一代能源系统的演化发展趋势将会呈现如下三方面的复合特征[16，17]：①横向多能互补集成优化。在源侧建立“风光水火储”多能互补供应系统，在负荷侧建立满足供需平衡的一体化供能系统，实现能源的梯级利用及多能之间的相互协同，打破传统能源格局，形成与传统化石能源特性完全耦合的新一代能源体系[18]。②纵向“源-网-荷-储”协同互动。凭借能源主体在市场范围内的供需平衡关系和价格引导机制，由负荷侧主导整个能源体系的生产、消费及存储等环节的市场动向，实现多能“供-需-储”联动系统。逐渐转变为多种能源主体有机组合进行生产、传输、存储和消费的自平衡模式，促进综合能源领域资源和渠道的协调互补和升级优化。③集中式与分布式相互协调。传统能源系统和分布式能量自制单元相对独立又相互合作。集中式通过自上而下的网络统一管理，分布式依照就近原则分散式建立，两者在新一代能源系统中友好共存，并以开放对等的信息-能源一体化架构真正实现能源的双向按需传输和动态平衡使用，从而提供能量共享和信息互通的协作机会。3.2技术路线在多能互补体系中，存在“源-网-荷-储”物理因素，也存在用户、价值、业务、信息、能量等软性信息层。为此，要求能量管理平台具备测量、统计、分析、处理等功能。以全可再生能源小镇为例描述多种能源之间的逻辑关系(见图1)。图1多能互补系统构成溴化锂制冷机组锅炉+汽轮机+发电机气电冷热公共设施电、冷、热、气工商业电、冷、热、气居民电、冷、热、气外售外售外售气柜沼气池燃气内燃机+锅炉气柜生物质能溴化锂制冷机组DC/AC水源热泵光伏电池地热能光能AC/AC风力机风能该系统阐述以生物质能为稳定能源，协同风/光/地热能，构建多能互补、品位对应、主动调控协同的镇级全可再生能源微网系统。通过“端-管-云”一体化能量管理平台，对“源-网-荷-储”环节·25·第5期左克祥等.我国多能互补项目政策分析及技术评价指标ΣMin[G(i)；L(i)]△tt2i=t1OEM=；0≤OEM≤1(5)ΣG(i)△tt2i=t1进行优化，实现“发-输-配-用-售”的线上与线下无缝对接。3.3评价指标为评价多能互补集成优化的优劣，适当引入评价指标。包括技术指标、经济指标、社会指标等三大指标，社会指标中包含能源利用率、可再生能源渗透率、关键设备利用率、发电满足负荷占比、能源自消费占比等因素；经济指标中包含投资回收期、财务内部收益率、财务净现值等因素；社会指标包含年二氧化碳排放减少量、年二氧化硫排放减少量、年化石能源节约量等因素。3.3.1技术指标①能源利用效率(η，%)η=i=ni=1Σpij=nj=1Σqj×100%=p1+p2+…+pnq1+q2+…+qn×100%(1)式中：pi为能源系统对外输出的能量，kJ；qj为输入能源系统的能量，kJ。②可再生能源渗透率(φ，%)φ=i=ni=1Σpij=nj=1Σqj×100%=p1+p2+…+pnq1+q2+…+qn×100%(2)③关键设备利用率设备利用率效率为每年度设备实际使用时间(Q，h)与计划用时(Q0，h)比值的百分数。多台设备利用率应考虑设备功率所在系统总输出功率的权重。针对多台设备的利用率，利用所占功率比重进行求值。单台设备利用率(ηi，%)为：ηi=Q/Q0×100%(3)④发电满足负荷占比(OEF，%)发电满足负荷占比表征在统计期内多能互补系统用来满足需求端负荷的供应端发电量占到需求端负荷大小的比例。式中：G(i)为发电量，kW·h；L(i)为负荷量，kW·h；△t为时间步长，h；t1、t2为研究起始、终止时的时间，h。⑤能源自消费占比(OEM，%)能源自消费占比表征在统计期内多能互补系统用来满足需求端负荷的供应端发电量占到供应端发电量的比例。3.3.2经济指标①投资回收期(Pt)投资回收期指从项目计算期第一年算起，可用财务现金流量表中累计净现金累计计算求得。Pt=累计净现金流开始出现正值的年份数-1+上年累计净现金流/当年净现金流②财务内部收益率(FIRR，%)多能互补系统在整个计算期内各年财务净现金流量的现值之和等于零时的折现率，也就是财务净现值等于零时的折现率，反映实际收益的一个动态指标，参考式(6)进行计算。在一般情况下，财务内部收益率大于基准收益率时，项目可行。nt=0ΣNCt(1+FIRR)-t=0(6)式中：t为在会计计算期内第t年末所经历的时间长度，年。③财务净现值(FNPV，元)多能互补类项目的行业基准收益率或设定的目标收益率，是将项目计算期内各年的财务净现值流量折算到开发活动起始点的现值之和。该指标反映技术方案在计算期内盈利能力的动态指标，可按式(7)计算：FNPV=nt=0ΣNCt(1+ic)-t(7)式中：ic为折现率(参考行业数值及企业期望)，%。3.3.3社会效益指标①年二氧化碳排放减少量在满足热冷负荷的需求下，合理利用多能互补系统提高化石能源的能源利用效率及增加清洁能源使用比例带来的碳排放水平评价指标。FCO2=12.49Echiller+Epower-loadηTPCEu+Qpower-loadηTQCEf()-EbuyηTPCEu+Qpower-loadηTQCEf()αPRngΣMin[G(i)；L(i)]△tt2i=t1OEF=；0≤OEF≤1(4)ΣL(i)△tt2i=t12022年第27卷·26·中外能源SINO-GLOBALENERGY或FCO2=12.49Echiller+Epower-loadηTPCEu+Qpower-loadηTQCEf()-EbuyηSPCEu+Qpower-loadηSQCEf()αPRng(8)式中：Epower-load为冷热负荷，kW·h；Ebuy为系统从公共电网购电量，kW·h；Echiller为系统的冷负荷，kW·h；Qpower-load为系统可用余热量，kW·h；ηTP为系统额定发电率，%；ηTQ为系统余热回收率，%；ηSP为系统定额发电效率，%；ηSQ为系统额定余热回收率，%；CEu为单位电网供电电力的二氧化碳排放量，kg/(kW·h)；CEf为单位燃料的二氧化碳排放量，kg/kg；2.49为节约1t标准煤减少的二氧化碳排放量；α为天然气与标煤的折算系数，无量纲；PRng为天然气价格。②年二氧化硫排放减少量(FSO2)在满足热冷负荷的需求下，合理利用多能互补系统提高化石能源的能源利用效率及增加清洁能源使用比例带来的二氧化硫排放水平评价指标，参考式(9)进行计算：FSO2=F×Cssc(9)式中：FSO2为年二氧化硫排放减少量，t；Cssc为发1kW·h电的标准煤耗量，t/(kW·h)；F为多能互补系统年化石能源节约电量，kW·h。③年化石能源节约量(F)F=Wy×PSC×10-6(10)式中：Wy为多能互补系统内可再生能源的年发电量之和，kW·h；PSC为单位发电量消耗标准煤量，g/(kW·h)；3.4优化流程为满足在多能互补项目设计过程中，所使得设计规划运行技术指标与建成后项目运行数据偏差尽量小，通常采取多次迭代求值，以减少设计误差。在进行多能互补集成优化过程中，以负荷预测为“动力”，进行荷源分析，使之匹配，并检查“荷和源”匹配后，所涉及的“网和储”的匹配；同时，对输出的经济效益、能效、环境、安全等指标进行反馈(见图2)。4结论与建议①多能互补全可再生能源项目是基于传统的可再生能源项目的特例。在常规运行状态下，项目所采用的能源均由可再生能源提供，是一种全新的尝试。在项目规划与建设中，采取并网型电力接入方式，以确保在特殊情形下，采取市电作为能源补充，以确保整个项目健康稳定运行。②全可再生能源项目是基于高比例可再生能源并网项目基础上的深度尝试，利用能源管理平台、能量路由器等智能电网技术，弥补可再生能源的波动性、不确定性及运行缺乏灵活性等不足。③建议在该类项目规划设计阶段，重视最新能源政策的分析与落实，尤其是电力准入等方面，避免“为示范而示范”现象的出现。④建议在该类项目规划设计过程中，参照技术评价指标、经济评价指标、社会效益评价指标，并根据投资决策需要，对指标的权重予以赋值。参考文献：[1]安英莉.煤炭全生命周期环境行为及其对土地资源的影响[D].徐州：中国矿业大学，2017.[2]白凯峰，顾洁，彭虹桥，等.融合风光出力场景生成的多能互补微网系统优化配置[J].电力系统自动化，2018，42(15)：133-141.[3]艾芊，郝然.多能互补、集成优化能源系统关键技术及挑战[J].电力系统自动化，2018，42(4)：2-10，46.[4]王伟亮，王丹，贾宏杰，等.能源互联网背景下的典型区域综合能源系统稳态分析研究综述[J].中国电机工程学报，2016，36(12)：3292-3306.[5]SONGHaili，LIUC-C，LAWARREEJ.NashEquilibriumBiddingStrategiesinaBilateralElectricityMarket[J].IEEETrans-actionsonPowerSystems，2002，17(1)：73-79.[6]OLSINAF，GARC魪SF，HAUBRICHH-J.ModelingLong-TermDynamicsofElectricityMarkets[J].EnergyPolicy，2006，34(12)：图2多能互补集成优化流程输出建设规模是A-As<0.5否内部收益率i、财务净现值FNPV、投资回收期Ta生物质项目折旧费用与运营成本(Y1)光伏项目折旧费用与运营成本(Y2)风电项目折旧费用与运营成本(Y3)生物质发电建设造价(D1)、光伏建设规模造价(D2)、风机建设规模(D3)冷、热、电的数量(q1、q2、q3、J1、J2、J3及外售价格J11、J22、J33)内部收益率i、财务净现值FNPV、投资回收期Ta计算经济指标As年综合费用建设规模能源销售收入假定经济指标A·27·第5期左克祥等.我国多能互补项目政策分析及技术评价指标PolicyAnalysisandTechnicalEvaluationIndexesofMulti-energyComplementaryProjectsinChinaZuoKexiang1，WangAn1，ZhangJinyang1，QianJinzhong1，FanJinxing2，3，DuDongya2，LiYongtian2，3(1.ChangzhouPowerGenerationCo.，Ltd.，CHNEnergyGroup，ChangzhouJiangsu213031；2.ChangzhouTrinaSolarIntelligentEnergyEngineeringCo.，Ltd.，ChangzhouJiangsu213031；3.StateKeyLaboratoryofPhotovoltaicScienceandTechnology，ChangzhouJiangsu213031)[Abstract]Multi-energycomplementaryrenewableenergysystemisahigh-efficiencyenergysupplysystembasedonthermal-electric-gas-storagecouplingtechnology.Itusesbiomasspowergenerationasthebasicener-gy，supplementedbywind，photovoltaicandenergystorage，torealizetheenergysupplyfromallrenewableen-ergysourcesinlocalareas.PolicyanalysisshowsthatChinahaspromulgatedaseriesofsupportingpoliciesrelatedtomulti-energycomplementationsince2000topromotetheenergyreformandrenewableenergyde-velopment，andthestatesupportstheconstructionofmulti-energycomplementary，micro-gridandrenewableenergyprojects.Takingtheall-renewable-energytownasanexample，thispaperexplainsthetechnicalrouteofmulti-energycomplementation.Theprocessrouteofsource-grid-load-storageisselected，thechainandver-ticalintegrationfeedbackisadoptedastheauxiliarytechnicalmeasure，andtheshortcomingsofrenewableenergyprojectsinenergyproduction，storage，transportation，conversion，useandrecyclingareimproved.Intelli-gentschedulingiscarriedoutthroughtheterminal-management-cloudintegratedenergymanagementplatformtomakeupfortheshortcomingsofrenewableenergyoperationsuchasthevolatilityandthelackofflexi-bilityandcertainty.Accordingtothecharacteristicsofrenewableenergyinmulti-energycomplementarypro-jects，technicalevaluationindexes，economicevaluationindexesandsocialbenefitindexesareestablishedtojudgetheadvantagesanddisadvantagesofrenewableenergyprojectsbymulti-dimensionalevaluationindexes.[Keywords]multi-energycomplementation；source-grid-load-storage；policy；energymanagementplatform；evalua-tionindex1411-1433.[7]ARIFOVICJ，KARAIVANOVA.LearningbyDoingvs.LearningfromOthersinaPrincipal-AgentModel[J].JournalofEconomicDynamics&Control，2010，34(10)：1967-1992.[8]中国政府网.习近平：积极推动我国能源生产和消费革命[EB/OL].(2014-06-13).http://www.gov.cn/xinwen/2014-06/13/content_2700479.htm.[9]周保中，刘敦楠，张继广，等.“风光火一体化”多能互补项目优化配置研究[J].发电技术，2022，43(1)：10-18.[10]国家能源局.国家能源局关于公布首批多能互补集成优化示范工程的通知[EB/OL].(2017-02-06).http://zfxxgk.nea.gov.cn/auto82/201702/t20170206_2500.htm.[11]国家能源局.关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见[EB/OL].(2016-02-29).http://www.nea.gov.cn/2016-02/29/c_135141026.htm.[12]国家能源局.国家能源局关于公布首批“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目的通知[EB/OL].(2017-07-06).http://zfxxgk.nea.gov.cn/auto83/201707/t20170706_2825.htm.[13]王晓洋.特色小镇商业建设模式及可持续发展路径———以江苏苏州市为例[J].商业经济研究，2019(4)：162-164.[14]刘敦楠.源—网—荷一体化的并网微电网运营模式———对《推进并网型微电网建设试行办法》的解读[J].中国电力企业管理，2017(31)：33-35.[15]于芃，张用，孙辉，等.一种新型模块化交直流混合微电网拓扑优化设计及研究[J].电力系统保护与控制，2017，45(9)：26-34.[16]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.[17]周孝信.构建新一代能源系统[J].电气时代，2017(1)：45-47.[18]刘敦楠，唐天琦，杨建华，等.面向能源互联网的微平衡调度交易设计[J].电力系统自动化，2017，41(10)：1-8，36.(编辑张峰)2022年第27卷·28·中外能源SINO-GLOBALENERGY