發(fā)展清潔能源產(chǎn)業(yè),，推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費革命，構(gòu)建清潔低碳,、安全高效的能源體系,，是黨的“十九大”報告對未來能源發(fā)展方向的定位。推動能源生產(chǎn)和消費革命要求建立多元供應(yīng)體系,，不僅指宏觀層面的國內(nèi)外能源資源供應(yīng)體系,，也包括滿足終端消費多元化需求的、清潔低碳,、節(jié)能高效和安全的供應(yīng)體系,。在新一輪工業(yè)革命的條件下，綜合能源系統(tǒng)" target="_blank">綜合能源系統(tǒng)是滿足多元供應(yīng)體系的具體實現(xiàn)方式,，已經(jīng)成為世界各國能源轉(zhuǎn)型爭相發(fā)展的重點,。

　　綜合能源系統(tǒng)能帶來什么

　　狹義的綜合能源系統(tǒng)指能源系統(tǒng)內(nèi)部的各種能源之間相互鏈接、耦合,，讓能源供給更加高效,、柔性、多元,、互補(bǔ),、安全。從廣義上看,，綜合能源系統(tǒng)是將能源系統(tǒng)本身與其他系統(tǒng)的信息和數(shù)據(jù)鏈接起來,，實現(xiàn)大系統(tǒng)之間的協(xié)同和交互，在實現(xiàn)效益最大化的同時,，不斷提高可再生能源的比例,。

　　綜合能源系統(tǒng)既涉及能源傳輸網(wǎng)絡(luò)，也涉及接駁多種能源的系統(tǒng),，同時也涉及能源系統(tǒng)本身與其他系統(tǒng),，如數(shù)據(jù)與信息網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。綜合能源系統(tǒng)可以很好地利用潛在和協(xié)同效益,，提高能源系統(tǒng)的可靠性,，實現(xiàn)不同供能系統(tǒng)間的有機(jī)協(xié)調(diào)、優(yōu)化調(diào)度和協(xié)同利用,。

　　有機(jī)協(xié)調(diào),，即提高能源供應(yīng)的安全性、靈活性,、可靠性,。如2008年初我國南方發(fā)生的低溫雨雪冰凍災(zāi)害,，最初在電力系統(tǒng)中引發(fā)了多米諾骨牌效應(yīng)，不僅殃及其他供能系統(tǒng),，還引發(fā)了交通,、通信、金融等多個部門的故障,，暴露出大電網(wǎng)在極端情況下缺乏足夠自愈能力的嚴(yán)重風(fēng)險,。相關(guān)研究也表明，單純通過加大某一供能系統(tǒng)(如電力系統(tǒng))的投入來提高其安全性和自愈能力,，并不能保證整體系統(tǒng)的安全性,。而通過構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)，以實現(xiàn)各供能系統(tǒng)間的有機(jī)協(xié)調(diào),，則是解決上述問題的一種有效途徑,。

　　優(yōu)化調(diào)度，提高社會供能系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的利用率,。供電,、供氣、供熱/冷系統(tǒng)的負(fù)荷需求存在明顯的峰谷交錯特征,，目前各供能系統(tǒng)相對獨立運行,，只能按自身峰值負(fù)荷進(jìn)行單獨設(shè)計與建設(shè)，由此不可避免地產(chǎn)生設(shè)備利用率低下的問題,。以電力為例，美國的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,，其供電設(shè)備平均載荷率只有43%,，載荷率在95%以上的時段不足5%。設(shè)備利用率低下的問題同樣存在于供氣,、供熱/冷系統(tǒng),，加大了各供用能系統(tǒng)的運行維護(hù)費用，造成了社會資金的巨大浪費,。

　　綜合能源系統(tǒng)可通過各子系統(tǒng)間的有機(jī)協(xié)調(diào)緩解或消除上述問題,。如利用供電系統(tǒng)低谷時段過剩電能產(chǎn)生冷/熱能并加以存儲，在電力高峰時段使用;通過供電與供冷/熱系統(tǒng)的有機(jī)配合,，實現(xiàn)同時提高供電與供冷/熱系統(tǒng)設(shè)備利用率的目的,。

　　協(xié)同利用，即增加生產(chǎn),、輸配,、消費、存儲不同環(huán)節(jié)間的時空耦合機(jī)制和互補(bǔ)替代性,，一方面實現(xiàn)不同品位能源的梯階利用;另一方面還能彌補(bǔ)可再生能源( 如風(fēng)能,、太陽能等) 能流密度低,、分散性強(qiáng)和間歇性明顯等問題，提高其規(guī)?；_發(fā)利用水平,。

　　先行者的路徑

　　近年來，發(fā)達(dá)國家的能源轉(zhuǎn)型加速進(jìn)行,，在綜合能源系統(tǒng)領(lǐng)域,，已經(jīng)取得很多進(jìn)展，并呈現(xiàn)出各有特點的頂層設(shè)計特征,。

　　歐盟的特征在于明確的目標(biāo)導(dǎo)向型,。歐盟于2014年通過了2030年“40-27-27目標(biāo)”升級了原來了2020年“20-20-20目標(biāo)”，即到2030年,實現(xiàn)溫室氣體排放與1990年水平相比至少減少40%,，27%的能源消耗來自可再生能源,，能源效率比預(yù)期提高27%。在這個目標(biāo)下,，歐盟各成員國面臨著前所未有的挑戰(zhàn),正在積極尋求系統(tǒng)層面的解決方案,從而推動了綜合能源系統(tǒng)快速發(fā)展,。

　　英國長期以來一直致力于建立一個安全和可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)，并表現(xiàn)出了明顯的從上至下的特征,。除了國家層面的集成電力/燃?xì)庀到y(tǒng),社區(qū)層面的分布式綜合能源系統(tǒng)研究和應(yīng)用在英國也得到了巨大的支持,。例如英國的能源與氣候變化部(DECC)和英國的創(chuàng)新代理機(jī)構(gòu)——“創(chuàng)新英國”(Innovate UK，以前稱為TSB)與企業(yè)合作,，資助了大量區(qū)域綜合能源系統(tǒng)的研究和應(yīng)用,。2015年4月，“創(chuàng)新英國”在伯明翰成立“能源系統(tǒng)彈射器”(Energy Systems Catapult),每年投入3千萬英鎊,，用于支持英國的企業(yè)重點研究和開發(fā)綜合能源系統(tǒng),。

　　與英國相比，德國更側(cè)重于能源系統(tǒng)和通信信息系統(tǒng)間的集成,，其標(biāo)志性項目是E-Energy,。這個項目在2008年選擇了6個試點地區(qū)，總投資約1.4億歐元,，涉及智能發(fā)電,、智能電網(wǎng)、智能消費和智能儲能等方面,。該項目旨在推動其他企業(yè)和地區(qū)積極參與建立以新型信息通信技術(shù)(ICT)和系統(tǒng)為基礎(chǔ)的高效能源系統(tǒng),，以最先進(jìn)的調(diào)控手段來應(yīng)對日益增多的分布式電源與各種復(fù)雜的用戶終端負(fù)荷。通過在智能化區(qū)域用能管理系統(tǒng),、智能家居,、儲能設(shè)備、售電網(wǎng)絡(luò)等多平臺開展試點,，E-Energy項目實施后最大負(fù)荷和用電量均有一定減少,，更主要是,，可再生能源消納能力有了明顯提升。此外,，在E-Energy項目實施以后,，德國政府還推出了IRENE、Peer Energy Cloud,、ZESMIT和Future Energy Grid等項目,，進(jìn)一步提高可再生能源消納能力。

　　在丹麥,，對不同能源系統(tǒng)進(jìn)行整合的重要目的,，是為了消納可再生能源，充分開發(fā)各種能源資源,。近幾年,，丹麥電力系統(tǒng)中風(fēng)電占比已經(jīng)超過40%，熱電聯(lián)產(chǎn),、熱泵,、電熱、儲熱等供熱技術(shù)使用廣泛,使得丹麥的電力,、供暖和燃?xì)庀到y(tǒng)緊密關(guān)聯(lián),，且互動性日益增強(qiáng)。

　　美國非常注重與能源綜合系統(tǒng)相關(guān)理論與技術(shù)的研發(fā),。美國能源部在2001年即提出了綜合能源系統(tǒng)(integrated energy system,，IES)發(fā)展計劃，目標(biāo)是提高清潔能源供應(yīng)與利用比重,，進(jìn)一步提高社會供能系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性,，而重點是促進(jìn)對分布式能源(DER)和冷熱電聯(lián)供(CCHP)技術(shù)進(jìn)步和推廣應(yīng)用。2007年12月,，美國頒布能源獨立和安全法(EISA)，明確要求社會主要供用能環(huán)節(jié)必須開展綜合資源規(guī)劃(integrated resource planning,，IRP),，并在2007～2012財年追加6.5億美元專項經(jīng)費支持IRP的研究和實施;2009～2013年，美國將智能電網(wǎng)列入國家戰(zhàn)略,，旨在以電網(wǎng)為基礎(chǔ),，構(gòu)建一個高效能、低投資,、安全可靠,、靈活應(yīng)變的綜合能源系統(tǒng)，以保證美國在未來引領(lǐng)世界能源領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新與革命,。在需求側(cè)管理技術(shù)上,，包括加州,、紐約州在內(nèi)的許多地區(qū)在新一輪電力改革中，明確把需求側(cè)管理,、提高電力系統(tǒng)靈活性作為重要方向,。特朗普上任以來，盡管采取了偏重傳統(tǒng)化石能源的政策,，但在未來綜合能源系統(tǒng),、特別是傳統(tǒng)能源與可再生能源融合發(fā)展方面，美國依然投入了大量的人力,、物力開展研究,。

　　日本是亞洲最早開展綜合能源系統(tǒng)研究的國家。2009年9月,，日本政府公布了其2020,、2030和2050年溫室氣體的減排目標(biāo)，并認(rèn)為構(gòu)建覆蓋全國的綜合能源系統(tǒng),，能夠?qū)崿F(xiàn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能效提升;而促進(jìn)可再生能源規(guī)?；_發(fā)，則是實現(xiàn)這一目標(biāo)的必由之路,。在日本政府的大力推動下,，日本主要的能源研究機(jī)構(gòu)都開展了此類研究，并形成了不同的研究方案,，如由NEDO于2010年4月發(fā)起成立的JSCA(Japan smart community alliance),，主要致力于智能社區(qū)技術(shù)的研究與示范。智能社區(qū)是在社區(qū)綜合能源系統(tǒng)(包括:電力,、燃?xì)?、熱力、可再生?的基礎(chǔ)上,，實現(xiàn)與交通,、供水、信息和醫(yī)療系統(tǒng)的一體化集成,。氫能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)是日本對未來能源系統(tǒng)的一項重要探索,。東京燃?xì)夤?Tokyo Gas)則提出了更為超前的綜合能源系統(tǒng)解決方案，在傳統(tǒng)綜合供能(電力,、燃?xì)?、熱?系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將建設(shè)覆蓋全社會的氫能供應(yīng)網(wǎng)絡(luò),，同時在能源網(wǎng)絡(luò)的終端,，不同的能源使用設(shè)備、能源轉(zhuǎn)換和存儲單元共同構(gòu)成了終端綜合能源系統(tǒng),。

　　中國：亟需宏觀研究

　　過去幾年,，無論在建設(shè)規(guī)模上,，還是在投資速度上，我國都在引領(lǐng)全球可再生能源的發(fā)展,。隨著一系列政策的出臺,，棄風(fēng)、棄光,、棄水現(xiàn)象呈好轉(zhuǎn)趨勢,，但結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)還存在很大空間。我國現(xiàn)有的能源基礎(chǔ)設(shè)施,，在適應(yīng)可再生能源融入的需求,、用戶側(cè)的多元能源需求以及提升綜合能源效率的需求，面臨的挑戰(zhàn)不斷加大,，能源系統(tǒng)的變革已經(jīng)變得非常迫切,，傳統(tǒng)以滿足“電與變動需求”匹配為目標(biāo)的能源基礎(chǔ)設(shè)施，已經(jīng)越來越難以滿足需求,。如何使未來能源系統(tǒng)有足夠強(qiáng)大的能力去處理來自供給側(cè)的多元能源供給,，特別是可再生能源的強(qiáng)波動性，同時滿足用戶多變的能源需求,，同時實現(xiàn)效率最大化,，是需要加快研究的問題。

　　從長遠(yuǎn)看,，我國能源基礎(chǔ)設(shè)施向綜合能源服務(wù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是一個成本問題,，而是一個能否適應(yīng)和推動中國高質(zhì)量發(fā)展的根本性問題，是一個關(guān)乎未來發(fā)展新動力的問題,。但同時要充分認(rèn)識到,，它也是一個復(fù)雜的、跨界的,、系統(tǒng)性的問題,，因此，頂層設(shè)計與綜合性的宏觀研究,，是當(dāng)下最為迫切的需求,。