干货｜产业园区综合能源系统形态特征与演化路线

综合能源配用电系统结构相对复杂，既包括冷热电联供分布式能源站、分布式光伏等电源设备，也包括电池储能、蓄冷/热储能，还需要依靠电网和冷/热管网进行能量输送，在实际应用过程中，需要根据具体的环境和需求进行综合考虑。

园区综合能源系统涵盖各种形式和特点的多能源环节，既包括可控性较强的能源环节，也包括控制难度较大的强间歇性能源环节;既包括容易存储和转换的环节，也包括难以大规模存储的环节;既包括底层设备的动态，也包括能源系统单元级别的动态，还包括多能耦合作用下的系统级别动态。本质上而言，园区多能互补综合能源系统从时间、空间和行为3个角度呈现多能流、多时标、高维数、大量非线性、多主体等极为复杂形态特征。

3、产业园区综合能源系统特征内涵

由上节分析可见，产业园区综合能源系统呈现多元化的典型形态。从本质上看，园区综合能源系统具备多能互补、物理信息深度融合、源网荷储协调互动的特征内涵如图5所示。

图5产业园区综合能源系统形态特征内涵

3.1 多能互补

多能耦合、协同互补是产业园区综合能源系统的核心特征之一。时间上出力的波动特性使得风电、光伏发电、小水电等能源供给来源天然存在较大的互补特性，同时，电、气、热、冷等多类型能源在用能需求、价格、特性上亦存在差异和互补特性。以电力网络为主体框架，通过电、气、热、冷、氢的灵活集成，充分挖掘横向源-源多能耦合、协同互补特性，从而有效抑制清洁能源发电的强随机性和强波动性，大幅提高综合能源系统的供能可靠性以及能源综合利用效率。

3.2 物理信息深度融合

覆盖能源生产、传输、消费、存储、转换的整个能源链，产业园区综合能源系统中信息共享，能量流与信息流的有机整合、互联互动、紧密耦合，形成信息物理系统(cyber physical system，CPS)。信息物理系统是园区综合能源系统的重要发展方向。互联网、物联网、大数据、云计算等的深度应用，有效提升园区综合能源系统的灵活性、适应性及智能化。通过对等开放的信息-物理系统架构，园区综合能源系统将具备高可靠安全的通信能力、全面的态势感知能力、大数据处理计算能力以及分布式协同控制能力。

3.3 源网荷储协调互动

产业园区综合能源系统能量流与信息流深度融合使传统能源参与主体由单纯的生产、传输、消费和存储者，转变为集成能源生产、传输、消费和存储者的多种角色于一体的自我平衡主体。传统用户成为产消者，能源生产和能源消费的边界将不再清晰，对应的角色和功能可以实现相互兼容和替代。园区综合能源系统运营商、电力公司、各类工业、商业和居民用户、电动汽车、分布式可再生能源、储能、热电冷联产系统等各类参与主体在供需关系和价格机制的引导下，灵活调整能源供应、能源消费和能源存储，从而实现综合能源柔性互动以及供需储的纵向一体化。

4、产业园区综合能源系统演化路线

产业园区综合能源系统是能源工业发展的全新形态，相关关键技术、业态及模式等正处于起步和和探索发展阶段。园区综合能源系统的发展和实现并非一蹴而就的，其技术体系的形成以及各种技术的应用和实践，不仅取决于技术本身的成熟度，还与技术的依赖性和技术应用的经济性以及社会效益，以及国家战略、复杂的外部环境密切相关。考虑到这些因素，对产业园区相关技术发展及应用推广的路径进行前瞻性研究，有助于政策制定者合理地利用政策资源，为产业园区综合能源系统的发展提供良好的政策环境;有利于相关企业和研究机构提前布局科研和技术开发项目;也有助于引导资本市场为相关领域提供充足的资金支持。

未来产业园区综合能源系统将以互联网深度应用为基础，以电力系统为核心，将供气系统、供热系统与电力系统等集成，横向角度实现电力、燃气、供热等一体化多能互补，纵向角度实现源网荷储全环节高度协调与灵活互动、集中化与分布式相互结合的能源网络。不论是单一的电力互联，还是能源领域演变产生的创新商业模式，亦或是互联网思维与技术对能源工业的改造升级，都是多能互补综合能源系统中的不同发展阶段中的应有要素。本质上而言，产业园区综合能源系统的发展是能源与信息不断融合以及互相促进的历程，是一个渐进的发展过程。综合我国能源和信息基础设施及能源市场等方面的现有条件，产业园区综合能源系统演化路线图如图6所示。随着时间推移，产业园区综合能源系统大概可以分为近期、中期和远期3个发展阶段。本质上而言，这3个发展阶段是一个同步发展、相互渗透和逐级递进的过程。3个阶段的发展目标和功能分别阐述如下。

图6产业园区综合能源系统演化路线图

4.1 近期发展目标与功能

近期，第一阶段是产业园区能源自身的互联阶段，以电力系统为中心，多类型能源网络物理上实现互联互通，实现横向角度的多能互补。大力推动产业园区综合能源系统试点和示范工程，因地制宜、积极建设一批不同规模和类型的试点和示范工程，推动综合能源信息基础设施的建设，包括园区综合能源系统智能化能源生产消费基础设施、信息通信基础设施以及多能协同综合能源网络建设。与此同时基本完成机制制度的准备。

4.2 中期发展目标与功能

中期，第二阶段是产业园区综合能源系统能源基础设施和信息基础设施互相促进的阶段，信息引导能量，同时能量实现价值提升。一方面，互联网深度应用促进产业园区综合能源系统产生新的商业模式，形成第三方综合能源服务和能源金融等一批新型业态;在另一方面，分布式能量管理体系形成，信息的高效流动使分散式决策代替了集中式决策的全局系统优化，实现产业园区综合能源系统资源配置的最优。与此同时，产业园区综合能源系统标准体系逐步建立，形成一批关键技术规范和标准。

4.3 远期发展目标与功能

远期，第三阶段是产业园区综合能源系统的能源基础设施和信息基础设施的深度融合，能源生产及消费各环节达到深度自动化、智能化和定制化，能源系统多参与主体之间，并实现灵活协调和互动，产业园区综合能源系统多形态、规模化发展，形成新型综合能源系统产业格局，园区综合能源系统产业体系基本完善，成为经济发展和增长的重要动力。并形成比较完善的产业园区综合能源系统市场机制，建成统一开放的现代能源市场体系;形成开放、共享的产业园区综合能源系统生态新环境，整体能源利用效率明显提高，可再生能源比重占主导地位，公众参与程度大幅度提高，为能源生产和消费革命提供有力支撑。

5、结语

综合能源系统作为将多类型能源生产、存储、传输、消费以及能源市场交易深度融合而衍生的全新能源工业形态，是未来能源互联网的主要物理载体。各类产业园区具备综合能源系统建设的自然资源、空间资源、电网基础和用户资源，成为综合能源服务、业务创新和效益增长的主战场。

本文研究了产业园区综合能源系统形态特征与演化路线这一科学问题，首先分析了产业园区中离散制造业、过程工业和新型研发产业的多元化的综合能源需求以及不同的自然资源优势。考虑综合能源系统因地制宜、统筹开发、互补利用的实施原则，未来产业园区综合能源系统将呈现多元化典型形态，包括冷热电联供分布式能源站、园区光储微网、小水电+分散式风电、园区能源互联主动配电网和多能互补综合能源系统。从本质上看，园区综合能源系统具备多能互补、物理信息深度融合以及源网荷储协调互动的特征内涵。

随着时间推移，产业园区综合能源系统可分为近期、中期和远期3个发展阶段，从能源本身的互联阶段，到能源基础设施和信息基础设施相互促进，再到能源和信息深度融合。这3个发展阶段是一个同步发展、相互渗透和逐级递进的过程。