华北电力大学教授张建华： 综合能源系统需突破关键技术应用

日前，在“新基建，新时代——电力数字化转型”公益直播课上，华北电力大学教授张建华谈及“综合能源系统技术发展趋势”时表示，综合能源运营模式的创新，需要将多能互补的能源互联网络与信息物理系统相结合，以满足能源电力系统转型需求。同时，综合能源系统建设和发展在政策支撑之外，需要技术上的持续突破创新。

综合能源系统特征明显

张建华表示，能源发展的总体目标，是加快能源消费转型升级，实现能源消费与能源结构双替代，构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系。而正是由于我国正向新一代能源系统转型，电力系统开始面临灵活性、运行经济性与安全性、分布式能源并网、能源市场建设运营等诸多挑战。

据统计，我国可再生能源装机到2019年6月已达7.5亿千瓦，到2040年、2050年，可再生能源电量占比或分别达到50%、60%以上。同时，随着城镇化率逐年提升，负荷需求也将快速增长。“面对大规模可再生能源和大范围分布式能源的接入，电网如何处理与各类可再生能源、间歇性能源和负荷大量接入后的协调运行，成为关键问题之一。”张建华说。

张建华指出，在商业特征上，综合能源系统应具备如下特征：融合能源各领域，促进价值服务供需对接；建立共享互通网络，实现资源优化配置；实现信息对等，促进各方平等参与，为“能源系统+市场”注入活力；提供创新平台，催生各种新型服务业态。

针对目前许多综合能源系统项目在验收时存在效益不达标、投资不到位、建设不成形的问题，张建华解释，这些问题往往都涉及综合能源系统技术与经济性的比较。推进综合能源服务，目前最主要的手段还是政策支撑，例如参与电力辅助服务等。“为实现综合能源服务‘多能协同’的运行模式与‘对等共享’的市场交易，需要继续突破一系列关键应用。”

新技术促综合能源变革

在助推综合能源系统发展的前沿技术中，张建华对新一代人工智能技术的发展前景表现出极大信心。“人工智能可以解决新一代电力系统运行的许多难题，包括大量负荷与新能源接入后的应对等，它将成为新一代能源电力系统的重要技术支撑。”

同样，在可再生能源消纳方面，高效、高密度、低成本、长寿命的储能应用也备受行业期待。“储能技术的应用贯穿于能源电力系统发输配用的各个环节，能够改善电能质量；可以通过参与电网调峰等辅助服务，提升电力输送的能量效率；可以支持可再生能源大规模接入和分布式能源的广泛使用。”张建华认为，多元化储能技术，有望打破电力系统发输配用必须实时平衡的瓶颈，成为实现多能互联共享和多网融合的支撑和纽带，并有可能成为改变传统电力系统架构和运营模式的颠覆性技术之一。

此外，一些新型高可靠性、低损耗的电力电子装备和技术也陆续在电力系统中得到应用。张建华介绍，采用宽禁带半导体技术的电力电子器件，可以适用于大型新能源变流装置、中低压配电网或微电网，将为综合能源系统带来革命性变化。

与环境治理协同创新

“2000年以来，我国各行业每年产生的工业固体废弃物超过8亿吨，而禽畜粪便产生量是工业固体废弃物产生量的2.4倍，带来了土地负荷压力过大、土壤及水体污染、空气恶臭和疾病传播等一系列问题。”张建华表示，“我们曾向中科院建议，调研各省区生物质废弃物的资源化、能源化情况，对于很多地方而言这些问题已经成了‘老大难’。”

对此，张建华提出，可以将综合能源系统与环境治理工程综合考虑。采用固废清洁资源化处理技术解决本地污染源的无害化处理问题，将其产生的能源参与风光小水电等间歇性季节性发电的调节，辅以多种储能手段，实现环境能源与可再生能源的互补运行和高效消纳。

同时，通过能源物联网平台，实现煤气、蒸汽、冷、热、电之间的能量生产、消费、储存和相互转换，推进综合能源需求响应和能源互联网增值服务。对此，张建华肯定了分布式压缩空气储能技术，称其已在山西等地实现楼宇的综合能源供给。“压缩空气还能驱动公交车、环卫车等，第一台压缩空气动力公交车的启动发动机已通过国家第三方检测认证，压缩空气动力公交车目前正在交通运输部公路交通运输研究院的主导下开展测试。”

张建华表示，固废资源化、分布式压缩空气储能的综合能源系统示范工作未来将陆续推进，通过示范工程实现能源、环境、交通的协同创新。