國家發改委和國家能源局2016年7月4日曾聯合發布了《關于推進多能互補集成優化示范工程建設的實施意見》（發改能源〔2016〕1430號）文件，旨在“提高能源系統效率，增加有效供給，滿足合理需求，帶動有效投資，促進經濟穩定增長”。

 推進多能互補的目的是要通過多種能源技術相互彌補彼此的缺陷，實現“集成優化”，充分兼容和利用間歇性的可再生能源，降低終端能耗。這就形成了以下幾種優化模式：1、供給側優化；2、近需求側優化；3、需求側優化；4、供需協同優化。而從維度看，存在同步優化與異步優化；集成優化與協同優化；單一維度優化與跨界優化等。

 根據1430號文件，供給側優化模式就是“利用大型綜合能源基地風能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優勢，推進風光水火儲多能互補系統建設運行。”這是在能源的供給側進行大系統優化。這樣的項目不少，例如前些年，國家能源局推進了千萬千瓦級的“風電三峽”和“光伏三峽”，國家電網為了將這些超大規模的可再生能源電力輸送到東部經濟發達地區，建設了特高壓輸電線路，但是接踵而來的是不穩定的可再生電力時有時無，難以維持特高壓輸電線路的電壓穩定，為了解決這一矛盾，要在新疆及西北煤炭豐富地區大規模建設燃煤火電集群，以發展“風火打捆”或“風光火打捆”模式，這是典型的供給側多能互補。國電投蒙東能源公司是一個既擁有燃煤火電和熱電，也擁有大型風電的企業，早在1430號文件發布之前許多年，就將風電和火電實現互補，集成優化配置資源，是一個比較成功的實例。

 1430號文件對于“近需求側多能互補”模式是這樣界定的：“面向終端用戶電、熱、冷、氣等多種用能需求，因地制宜、統籌開發、互補利用傳統能源和新能源，優化布局建設一體化集成供能基礎設施，通過天然氣熱電冷三聯供、分布式可再生能源和能源智能微網等方式，實現多能協同供應和能源綜合梯級利用”。首先，它還是一個傳統能源和新能源“一體化集成供能基礎設施”，不是用戶側用戶分布式能源系統與用戶側用能系統一體化的集成優化；其次，它的側重點仍然是提升能源供給側一次能源系統的轉換效率，而不是將幫助用戶“節能降耗省錢”作為出發點。它與前一種的區別是更加靠近需求，但沒有徹底融入需求側。協鑫智慧能源在蘇州開發區推進能源互聯網，強調能源的“六位一體”，將分布式天然氣冷熱電三聯供、區內的光伏電站和微風發電、地熱和工業廢熱回收利用、儲能和節能服務六個系統統籌配置，構筑新的清潔高效的區域能源供應體系實現協調優化，形成區域的能源互聯網系統，提升區域的能源綜合供給效率。

 “需求側多能互補”是完全從需求側出發，其目的是為能源終端用戶直接參與“節能降耗省錢”。實現這一目標，需要完全服務于和融入于用戶一側，用戶具有極高的參與度和自主性，在能源用戶一側實現對于節能減排的“人人參與、人人盡力、人人享有”。用戶側分布式能源和用戶側分布式儲能實現協同優化，重點在用戶側實現多種二次能源的協同提效。在此方面，埃隆·馬斯克為世界提供了一個極具想象力的模式。特斯拉將用戶分布式屋頂光伏、“電源墻”分布式戶用儲能電池和用戶的電動汽車組成了一個“移動能源互聯網”，讓《第三次工業革命》作者杰米里·里夫金夢想的“可再生能源隨需求流動”變為可能。

美國居民用電占電力消費總量的37.4%，是電力最大的消費市場。居民電價為每千瓦時13.8美分至22.2美分，折合人民幣0.96元至1.54元千瓦時。居民用電由于分散，低壓輸送造成電損很大，且用電主要集中在用電高峰時段，故電價最高。高電價使安裝分布式屋頂光伏的居民可以節省一大筆電費開銷，從參與中分享樂趣。購置“電源墻”分布式儲能電池的用戶可將白天多余的光伏電力存儲起來，供夜間或陰天時的用電需求，若有更多的富裕電力還可充進電動汽車的動力電池，解決交通能源需求。

這三件東西是三個分布式能源裝置，組合起來就是多能互補。它們完全是由用戶自主購置的，與傳統能源供給側毫無關系。它們組合起來能滿足用戶各種用電需求，確保用戶供電可靠性；而且讓電能供應完全脫離電網系統，跟著電動汽車隨需求流動。靠可再生能源在沒有任何污染排放的前提下，為用戶節約了能源開銷。馬斯克說，美國有4500萬個屋頂，全球是其20倍，未來每一個家庭都可實現能源自給自足。

中國國家電網公司也已經開始嘗試中國版的“三位一體”的需求側多能互補模式。計劃為一些擁有屋頂分布式光伏的用戶配置儲能電池，并配置智能的雙向充電樁。充電樁中的智能電表不僅可以記錄光伏電站的發電量、用戶自己的用電量、電動汽車的充放電量、應該獲得的可再生能源發展基金補貼以及相應電費，還能將光伏發電的綠色證書記錄下來，為未來的綠證交易提供依據。用戶不僅可以使用和銷售自己的綠色電力，為自己和鄰里的電動汽車充電，還能夠出售自己的綠證進行補償。雙向充電樁具有充電和向用戶或電網輸電的功能，讓電動汽車成為了可移動的儲能電源，在必要時向電網反向供電，成為需求側多能互補系統中的重要組成部分。所有的數據都會通過互聯網上傳到云端，大數據系統幫助電網和用戶實現大范圍的多能互補。

國網看到了這個巨大的市場，中國還有6億農民居住在鄉村，至少擁有2一個屋頂，如果每個屋頂平均安裝5個千瓦的分布式光伏，裝機就是10億千瓦，每年發電1.2萬億千瓦時。美國2016年太陽能的發電量56.79TWh，占當年4350.8TWh總發電量的1.31%。根據美國能源信息署數據，當年美國太陽能發電行業新雇傭了37.38萬名從業者，而全部化石能源發電行業（燃料包括石油、天然氣、煤炭）僅雇傭了18.71萬人。分布式可再生能源可以創造更多的就業，因為這些就業更多地集中在服務上，加之電動汽車、充電樁和數據服務，國家電網可能成為全球無與倫比的平臺服務商。

“供需協同優化”是兩側共同進行優化，效益實現共享的模式。協同優化與集成優化存在巨大的不同。根據百度上的定義，所謂“集成”就是將一些孤立的事物或元素，通過某種方式集中在一起，產生相互聯系，從而構成一個有機整體。而“協同”，就是指協調兩個或多個不同資源或者個體，協調一致地完成某一目標的過程或能力。

大電廠、大電網、大系統的多能互補由于容量太大，不可能靠大規模儲能實現錯峰優化配置，所以基本上都是同步系統，所有的優化只能在同步條件下進行。同步優化存在著極大的局限性，集成優化是主要的選擇。

在以分布式能源構建的系統中，在需求側不僅可以將各種分布式能源協調起來，而且可將供給側和需求側協調呼應起來。讓需求響應供給，而不是供給側單方面應對需求側的波動變化。結合分布式儲能，共同實現資源的協同優化配置。能源互聯網就是通過信息系統實現有效的需求響應，解決供需互動協調配置。

在用戶側建設充足的分布式儲能系統，就可以實現異步優化。儲能電池和各種儲電技術的進步，在用戶需求側將用電低谷時段的電力儲存起來，在用電高峰時段輸出滿足用戶需求，削峰填谷，均衡用電，優化配置。

人們對于能源的需求不單是電力，還有熱力和制冷需求。中國用于電力的煤炭消費占煤炭總消費量的45.2%，用于供熱和終端能源消費占34.3%，其中終端能源消費也主要集中在采暖和熱力系統上，而相當一部分電力也是在終端用于采暖和生活熱水上。熱是可以短期儲存的，儲熱可將系統的供需實現異步優化。

我家鄉有一個企業——彥度新能源科技公司，生產一種專利產品——相變蓄熱材料，蓄熱量是水的三倍以上。產品包括分布式模塊化蓄熱、戶用蓄熱和移動蓄熱多種產品，可以連接城市熱力管網、分布式熱電冷三聯供、太陽能集熱系統、空氣源熱泵和電加熱管等，蓄熱72小時溫度下降不到10℃。在用戶側蓄熱儲能，將供熱異步化，增強了系統協同優化的能力，而且可能跨越不同的終端二次能源進行協調優化。

冷也是可以儲存的，可以蓄冰、也可蓄冷水，還可相變蓄冷；可以使用電制冷，也可通過熱吸收制冷，還可將冬季的冰集中儲存留到夏季使用。蓄冰也可以跨界優化，燃氣輪機進氣冷卻是比較成熟的技術，就是將進入燃氣輪機的空氣降溫，提升其出力和效率。如果將燃機進氣溫度從夏季環境溫度35℃，降低到15℃，燃機出力可以提升18.2%，發電效率提升5.52%。2020年我國的燃機發電容量將達到1億千瓦，我們將低谷電制冰，蓄冰制冷來冷卻燃機進氣溫度，夏季用電高峰可以增加1818萬千瓦的尖峰負荷出力，對于電網調峰和供電穩定意義重大。

電、熱、冷三種終端二次能源相互之間因為儲能實現了異步優化，大大提升了能源系統的靈活性和對于終端需求的適用性。馬斯克三位一體的分布式能源模式上，再配置一個地源或空氣源熱泵以及蓄能水罐，就可以將能源自給自足擴展到供暖、供生活熱水和制冷上。著名地熱專家汪集旸院士將這種模式稱為“地熱+光伏+”。實際上，更準確地說是“光伏+儲電+地熱+儲能+電動車+需求側響應”模式的多能互補協同優化。

習近平總書記在十九大報告中說：中國特色社會主義進入了新時代，社會主要矛盾已經轉化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾。

過去，我們的能源主要任務是滿足經濟社會發展對于能源的日益增長的需要。但是，今天能源和電力出現嚴重的供大于求，任務的重點已經轉向“推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體系。”而能源革命的首要任務是能源消費革命，“堅決控制能源消費總量，有效落實節能優先方針，把節能貫穿于經濟社會發展全過程和各領域，堅定調整產業結構，高度重視城鎮化節能，樹立勤儉節約的消費觀，加快形成能源節約型社會。”

由此可見，多能互補的重點也要隨著時代的變遷更多地轉向需求側，更多地關注分布式能源，更多地推進能效提升和污染的降低，更多地解決能源領域發展的不平衡不充分的矛盾。