特约稿：能源互联网背景下综合能源服务市场运营模式及关键技术

近年来,国内外学者对综合能源服务的物理支撑技术和市场运营技术等方面开展了诸多有益的探索,其中,前者的研究成果较为丰富,而后者还相对匮乏,这一现实情况严重制约了我国综合能源服务的市场化、规模化发展。对此,本文关注于能源互联网与综合能源服务的发展协同性,分析了能源互联网在市场组织形式、服务商业模式和数据业务化三个方面对综合能源服务规模化发展的促进作用,进而研究、探讨了综合能源服务的市场运营模式及配套技术。一是基于市场成熟度和信息透明度的变化趋势,将我国综合能源服务市场的发展划分为无组织的分散竞争阶段、局部平台化的信息汇聚阶段和全域生态化的产业生态阶段,并针对不同市场阶段构建了以能源服务商、信息运营商和综合能源服务平台为参与主体的市场组织形式。二是从上述三类市场参与主体的价值闭环和运营流程入手,分别构建了以满足用户多元用能需求、积极链接供需双方撮合交易达成、引导各主体市场行为为核心的商业模式,并分析了各市场主体在不同市场阶段下的运营特性及经营核心。三是探讨了综合能源服务市场运营所涉及4类关键技术的建模原理及技术框架：1）提出基于智慧终端、采集设备等数据来源,依托大数据、云计算、物联网等技术方法,考虑用户用能行为特征、用能需求特征及服务潜力等维度,构建用户多层级画像技术,以实现用户多维度用能需求和用能意愿的数据化、标签化、可视化;2）提出基于模糊综合评价、数据包络分析、综合集成赋权等技术方法,通过建立涵盖企业实力、服务能力和服务产品三方面的评价指标体系,构建能源服务商综合画像技术,以实现对综合能源服务商的客观综合评价;3）提出以分析、预测各类服务产品及服务市场未来供需趋势、影响因素和变化规律为主要目的的市场精准画像技术,并针对各类型市场主体的职能特点,分别探讨了适用于能源服务商和信息运营商的市场短期潜力评估方法、适用于综合能源服务平台的中长期市场趋势分析方法的构建思路。4）针对综合能源服务市场的阶段性发展路径,提出基于简单加权、和谐性分析、逼近理想解排序等多准则决策方法,构建面向市场分散竞争阶段的综合能源服务主动推送策略,以及基于组合服务、关联规则挖掘、协同过滤推荐等理论方法,构建面向市场信息汇聚阶段和产业生态阶段的规模性服务推荐策略。最后,从促进市场集中度和开放度不断提高、重视用户侧能源消费行为的引导与培育、提升用能数据获取能力和分析处理能力三个方面,对未来的研究、实践和政策制定工作提出了若干建议。总体而言,能源互联网的发展背景不仅将打破传统的能源服务供需模式,还将重塑综合能源服务业态,要充分发挥能源互联网推动综合能源服务规模化发展的促进作用,今后还需要在市场运营模式、技术等层面上开展更为广泛和深入的研究与实践工作。     

能源互联网背景下综合能源服务市场运营模式及关键技术

近年来,国内外学者在综合能源服务的物理支撑技术和市场运营技术等方面开展了诸多有益的探索,其中,前者的研究成果较为丰富,而后者还相对匮乏,这一现实情况严重制约了中国综合能源服务的市场化、规模化发展。对此,本文关注于能源互联网与综合能源服务的发展协同性,分析了能源互联网在市场组织形式、服务商业模式和数据业务化3个方面对综合能源服务规模化发展的促进作用,进而研究、探讨了综合能源服务的市场运营模式及配套技术。一是,基于市场成熟度和信息透明度的变化趋势,将中国综合能源服务市场的发展划分为无组织的分散竞争阶段、局部平台化的信息汇聚阶段和全域生态化的产业生态阶段,并针对不同市场阶段构建了以能源服务商、信息运营商和综合能源服务平台为参与主体的市场组织形式。二是,从上述3类市场参与主体的价值闭环和运营流程入手,分别构建了以满足用户多元用能需求、积极链接供需双方撮合交易达成、引导各主体市场行为为核心的商业模式,并分析了各市场主体在不同市场阶段下的运营特性及经营核心。三是,探讨了综合能源服务市场运营所涉及4类关键技术的建模原理及技术框架:1)提出基于智慧终端、采集设备等数据来源,依托大数据、云计算、物联网等技术方法,考虑用户用能行为特征、用能需求特征及服务潜力等维度,构建用户多层级画像技术,以实现用户多维度用能需求和用能意愿的数据化、标签化、可视化;2)提出基于模糊综合评价、数据包络分析、综合集成赋权等技术方法,通过建立涵盖企业实力、服务能力和服务产品3方面的评价指标体系,构建能源服务商综合画像技术,以实现对综合能源服务商的客观综合评价;3)提出以分析、预测各类服务产品及服务市场未来供需趋势、影响因素和变化规律为主要目的的市场精准画像技术,并针对各类型市场主体的职能特点,分别探讨了适用于能源服务商和信息运营商的市场短期潜力评估方法、适用于综合能源服务平台的中长期市场趋势分析方法的构建思路;4)针对综合能源服务市场的阶段性发展路径,提出基于简单加权、和谐性分析、逼近理想解排序等多准则决策方法,构建面向市场分散竞争阶段的综合能源服务主动推送策略,以及基于组合服务、关联规则挖掘、协同过滤推荐等理论方法,构建面向市场信息汇聚阶段和产业生态阶段的规模性服务推荐策略。最后,从促进市场集中度和开放度不断提高、重视用户侧能源消费行为的引导与培育、提升用能数据获取能力和分析处理能力3个方面,对未来的研究、实践和政策制定工作提出了若干建议。总体而言,能源互联网的发展不仅将打破传统的能源服务供需模式,还将重塑综合能源服务业态,要充分发挥能源互联网推动综合能源服务规模化发展的促进作用,今后还需要在市场运营模式、技术等层面上开展更为广泛和深入的研究与实践工作。     

不同阶梯式碳交易机制的含电制氢综合能源系统规划

针对含电制氢综合能源系统规划问题，为了充分考虑综合能源系统的低碳性，提出了一种计及碳超额率的阶梯式碳交易的含电制氢综合能源系统规划方法。首先，建立了计及碳超额率的阶梯式碳交易模型。然后，以年运行成本最小和碳排放量最低为目标函数，建立了基于计及碳超额率的阶梯式碳交易的含电制氢综合能源系统规划模型，对含电制氢综合能源系统进行最优配置。最后，通过仿真验证了计及碳超额率的阶梯式碳交易机制的低碳性、适用性和经济性，并讨论了碳交易参数与系统规划之间的相互耦合影响。     

健全以降碳为导向的能源统计与管理体系研究

在当前碳达峰、碳中和目标要求下,能耗"双控"制度逐步向碳排放总量和强度双控转变,但当前无论是宏观的能源统计制度和能耗管控机制,还是用能企业能源管理与考核方法,均存在"双碳"目标不适应、不协调的诸多问题.本文在调研分析的基础上,研究提出完善以降碳为导向的能源统计和考核机制的若干措施,以及建立与"双碳"目标相适应的能耗"双...     

计及消纳责任权重的区域综合能源系统运行优化研究北大核心

在“2030碳达峰、2060碳中和”双碳目标的政策背景下,社会进一步推动可再生能源电力消纳责任权重的实行。作为可以有效支撑清洁低碳能源体系的区域综合系统,需要在考虑可再生能源电力消纳责任权重情况下保证系统经济低碳运行。结合绿色证书交易机制,提出了一种计及可再生能源电力消纳责任权重的区域综合能源系统运行优化模型。以系统总收益最大化为目标,综合考虑可再生能源消纳责任权重、绿色证书交易、碳排放等因素,构建了包含电、热、冷负荷的区域综合能源系统运行优化模型。通过设置不同场景进行算例分析,结果表明考虑了可再生能源电力消纳责任权重和绿证交易的区域综合能源系统优化模型可有效提高系统总收益且兼顾了环境效益,为系统的经济低碳运行提供了有效借鉴。     

基于合作博弈与改进理想解法的低碳化电网运营水平综合评价

在我国能源领域“双碳”目标的引领下,电网呈现低碳化发展趋势,因此需要构建更加全面的综合评价体系进行低碳化电网运营水平的综合评价。提出了一种基于合作博弈与改进理想解法的低碳化电网运营水平综合评价方法。首先,考虑低碳化电网运营的影响因素,提出了包括安全与可靠性、经济性、灵活性、适应性和环保性的多级低碳化电网运营水平评价指标体系;其次,通过基于合作博弈的最优组合赋权法确定各指标的组合权重,并采用指数型变权函数对组合权重进行调整;最后,以某地区实际电网运营数据为算例,采用改进理想解法进行运营水平综合评价,结果表明所提方法可准确、合理地评价低碳化电网的运营水平,有助于指导低碳化电网的规划决策。     

考虑碳排放的社区级综合能源系统优化模型

随着能源危机和环境污染的压力越来越大,综合能源系统得到了大力的发展和推广。提出了社区级综合能源系统（CIES）的基本架构和运营策略,从经济性和碳排放两方面进行分析,建立了包含直接运行成本和综合碳成本的目标函数,考虑功率平衡、发电设备出力限制、联络线传输功率、储能装置容量和储能装置充放电等约束条件,并采用遗传算法进行求解。仿真结果表明,优化模型具有较好的低碳综合效益优势,有助于加快低碳经济的发展。     

基于数字电网的生态系统构建研究

深化数字电网建设、推动电网发展和企业发展转型是“双碳”目标和新型电力系统建设背景下的必然选择,电网企业亟需构建数字时代的新型生态系统。为此,首先基于对典型生态系统的分析,从商业生态系统出发,对基于数字电网构建的生态系统进行了研究,提出数字能源生态系统,分析了其主要内涵和特征;其次,构建了数字能源生态系统架构,分为生态基石、生态参与主体、生态服务、生态赋能、生态运营5大模块;最后,从发展数字能源生态业务、建设数字能源生态基石、开展战略协同生态运营、加强保障措施4个维度提出了电网企业构建数字能源生态体系的具体实施路径。本研究对电网企业数字化转型及新型电力系统构建具有参考借鉴意义。     

大规模可再生能源电解水制氢合成氨关键技术与应用研究进展

新能源的快速发展为电力和化工行业带来了机遇和挑战，一方面，由于可再生能源电力消纳问题导致大量的弃水、弃光等能源浪费，另一方面，以绿氢为原料替代碳基化石能源合成氨，可以极大地减少化工行业的碳排放。因此，利用水力、光伏等可再生能源电解水制氢，为合成氨提供绿色原料，可显著提升可再生能源消纳能力，降低能耗与碳排放，服务国家“碳达峰、碳中和”目标。然而，可再生能源电力电量的波动性难以适配传统合成氨生产过程的平稳性要求，大规模可再生能源电解水制氢合成氨的设计与运行依然存在诸多挑战，亟需开展系统性研究突破适应可再生能源波动特性的大规模电解水制氢合成氨系统的集成与调控关键技术。对此，本文首先对可再生能源电解水制氢合成氨的工艺组成及过程进行介绍，包括电解水制氢工段、压缩缓冲工段、化工合成氨工段，进而提出该系统建设的关键技术体系，包括可再生能源波动条件下的合成氨工艺流程优化和柔性调控技术、考虑“电-热-质”耦合的大规模电解水制氢系统的模块化集成和集群动态控制技术、计及可再生能源波动性与化工多稳态特性的“源-网-氢-氨”的全系统协同控制技术、计及电、氢、氨等要素的全方位安全防护与市场运营机制。针对适用于柔性生产的合成氨工艺优化及多工段协同调控技术，在考虑氢储供量与催化剂性能下，综合合成塔、压缩机、气体分离、换热网络等子系统开发了合成氨高保真代理模型；研究了可再生能源供给和市场需求波动下，充分考虑操作安全性和过程经济性的电解水制氢合成氨各子系统的适配方案与协同控制技术。针对大规模电制水制氢系统模块化集成和集群动态控制技术，基于奇异摄动和代理模型技术研究了集群系统多时间尺度时域仿真方法，建立了电解集群系统多物理耦合状态空间模型；综合考虑了模块启停组合调度、模块间功率分配调度及模块自身灵活调节，计及安全运行区间及电热气接口特性约束，以提高氢产量、提升能量利用效率、改善水光电源消纳和跟踪电网调峰调频指令为目标，构建了集群系统多目标分层调度与控制模型。针对氢能参与电网的全系统协同控制技术，研究了水光互补发电、电制氢、储氢、合成氨、储氨多工段间稳态运行特性的多工段间灵活运行方法，以及电制氢合成氨系统柔性动态协同控制方法；综合采用了静态等值和参数聚合等方法降维和等值电制氢合成氨系统仿真模型，研究了源网氢氨协同提升系统安全稳定性的优化控制方法和技术指标；结合电网调频和调峰特性，研究了电制氢合成氨系统参与电力辅助服务的策略。建设大规模可再生能源电解水制氢合成氨系统，提高可再生能源本地消纳率和并网调度友好性，降低化工碳排放，具有显著社会效益和战略意义。     

浅谈我国可再生能源发展现状及对策研究

在金球努力实现"绿色复苏"的大背景下,我国立足于"碳达峰、碳中和"工作的新形势和新要求,大力发展可再生能源,加快能源绿色转型,实现经济低碳发展.虽然我国可再生能源发展取得了举世瞩目的 成就,但是与实现"3060"双碳目标要求还存在差距,发展过程中面临着许多问题.因此,本文在分析我国可再生能源发展现状的基础上,深入剖析影...     

面向综合能源服务的特征指标分析与构建

通过对综合能源服务特征的深入分析,提出了综合能源服务的定义,为构建面向综合能源服务的特征指标体系奠定了理论基础。提出了综合能源服务特征指标体系的构建原则,构建了包含业务活动类、经济效益类和社会效益类的多层次一体化特征指标体系,并对相关工作提出建议。     

可再生能源发电电价形成机制与参与电力市场的竞价策略

在节约能源和环境保护的国际大环境下,可再生能源发电如风电近年来得到了快速发展。间歇性可再生能源发电的快速发展为电力系统鲁棒/灵活规划与安全运行、电力市场的设计与运营带来了新的挑战。在过去的10多年间,就间歇性可再生能源发电并网后如何参与电力市场运营问题国内外已经做了一些研究工作,特别是其电价形成机制和竞价策略。在上述背景下,首先概述了可再生能源发电参与电力市场的发展过程,之后综述了国内外在可再生能源发电电价形成机制和竞价策略方面的研究成果。最后,基于相关的研究文献,分析了可再生能源发电参与电力市场运营时对市场电价的影响。     

计及碳—电一体化交易的虚拟电厂竞价策略

分布式能源与可调控负荷可通过虚拟电厂聚合参与电力市场、辅助服务市场以及碳交易市场.在此背景下,构建含有风能、微型燃气轮机、光能、电动汽车以及电池储能系统的虚拟电厂运行模型,并通过对碳—电一体化市场特征的进一步分析,构建虚拟电厂碳—电一体化交易策略模型,列出目标函数和各单元运行约束条件.仿真算例分析结果表明,碳交易机制的引入将显著降低高碳机组的竞价出力水平,继而影响虚拟电厂内能源出力结构以及竞价策略.仿真结果验证了碳—电一体化交易虚拟电厂竞价策略的有效性.     

考虑富氧燃烧的综合能源系统低碳优化可行性研究

综合能源系统（IES）因其能源利用率高和多能源互补特性而被广泛认为是减少碳排放、提高可再生能源消纳的有效途径。将富氧燃烧技术引入IES,构建了考虑富氧燃烧空分系统和多能互补的IES优化调度模型。首先,通过研究富氧燃烧电厂的运行原理及其能量时移特性建立了富氧燃烧电厂模型。其次,将碳捕集装置（CCS）与IES进行耦合,并在富氧燃烧装置（OECP）与电转气装置（P2G）之间建立合作机制,减小IES运行成本,最大程度降低碳排放,促进可再生能源全消纳,提高能源利用率,保证在负荷高峰期较好的富氧燃烧效果和较高的碳捕集水平。最后,仿真分析证明传统电厂引入富氧燃烧技术及多能互补合作机制可以明显降低碳排放量,促进可再生能源的消纳和利用。     

碳中和背景下的水资源利用与保护

实现水资源高效智慧的利用与保护,是国家推进能源结构调整,促进低碳技术发展和环境保护,应对全球气候变化,实现"碳达峰、碳中和"战略目标的共性关键基础.为此,本文从水资源科技发展对碳中和的重大促进作用视角出发,回顾总结了水资源利用与保护的历史和战略发展趋势,阐明了水资源利用对开拓清洁能源应用潜力、促进国家能源结构低碳化的关...     

能源地下结构与工程——助力“双碳”目标，赋能绿色城市

<正>面对全球气候变化和能源可持续发展的需求,2020年9月22日,习近平总书记在第七十五届联合国大会上就中国碳达峰、碳中和的目标做出了庄严承诺.随后,在"十四五"规划和"2035远景目标"中也明确提出:推动社会经济发展方式发生深刻变革,向着绿色低碳的方向转型发展.高效开发、利用清洁能源是达成"双碳"目标至关重要的途径.     

能源网络融合视角下的工业园区综合能源运营模式研究——以河北安平高新技术开发区为例

综合能源模式是能源行业实现高质量发展的重要实践形式,通过分析供给侧、需求侧、政府侧三方的需求,得出多种能源网络融合是实现综合能源供给的有效模式。并以河北安平高新技术开发区为例,阐述了如何在工业园区实现综合能源的高效运营,以满足供给侧、需求侧、政府侧三方需求,进而对我国综合能源发展从战略规划、政策支持等方面提出相关建议。     

“可再生能源在建筑中高效利用”专刊征稿——西安建筑科技大学学报(自然科学版)

正面对"2030碳达峰、2060碳中和"的国家节能减排宏伟目标,建筑领域"开源"—可再生能源利用、"节流"—建筑本体节能是实现零碳化的两条主要路径。当今,建筑保温隔热等传统节能技术得到了充足发展,在降低建筑能耗方面起到了重要作用,当然,挖掘潜力也已非常有限,在建筑中充分利用太阳能、地热、风能、生物质能等可再生能源是实现建筑零常规能源运行的突破口,     

低碳背景下分布式能源系统

目前,我国农村居民每年冬季约使用2亿吨标准煤进行取暖,农村供热造成的碳排放问题不容忽视。采用分布式能源系统能够解决北方农村等不具备集中供暖地区的碳排放问题。分布式能源系统综合能源利用率高达85%,极大地降低了能源损耗,减少温室气体及碳排放,对实现碳达峰、碳中和具有积极的意义。文章结合燃气内燃机对分布式能源系统如何实现冷热电三位一体的能源使用方式进行简述,论述了分布式能源系统在能源节约、环保效益和经济运行方面的优势,是解决和改善现有能源结构及能源供应的有效途径,是推动“双碳”目标实现的重要手段。     

基于故障树分析与突变级数法的电网公司综合能源服务风险管理

针对浙江电网公司转型现代综合能源服务企业背景,结合风险管理理论,提出了基于故障树分析与突变级数法的电网公司综合能源服务风险管理方法。首先,基于电网公司综合能源服务的3类边界层,进行全面风险影响因素分析,识别风险源及影响机理,开展了基于故障树分析的风险识别研究;其次,基于突变级数法,建立了电网公司综合能源服务风险评估模型;最后,针对各个风险指标,开展电网公司综合能源服务风险响应研究,提出了相应的风险应对措施。