1、序言為了實(shí)現(xiàn)中國(guó)在節(jié)能減排方面對(duì)外的莊嚴(yán)承諾，國(guó)家即將出臺(tái)《新興能源產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》，提出從2011年至2020年，將累計(jì)增加對(duì)新興能源產(chǎn)業(yè)投資5萬(wàn)億元，每年將可增加產(chǎn)值1.5萬(wàn)億。規(guī)劃中，包含了核電、風(fēng)能、太陽(yáng)能和生物質(zhì)能這些新的能源資源的開(kāi)發(fā)利用，還包括了傳統(tǒng)能源的升級(jí)變革、潔凈煤、智能電網(wǎng)、分布式能源、車(chē)用新能源等技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的具體實(shí)施路徑、發(fā)展規(guī)模和重大政策舉措。

作為《新興能源產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》的重要元素，我國(guó)分布式能源正處于快速發(fā)展的前夜，特別是燃?xì)夥植际侥茉矗S著近年來(lái)我國(guó)天然氣產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展，已開(kāi)始受到廣泛的重視。國(guó)家能源局提出了發(fā)展我國(guó)分布式能源的規(guī)劃和指標(biāo)，國(guó)內(nèi)各地方政府、各類(lèi)開(kāi)發(fā)區(qū)正在制定本地的規(guī)劃，將分布式能源建設(shè)納入地方總體能源規(guī)劃的范疇。電力、燃?xì)狻⑹偷刃袠I(yè)和各大能源產(chǎn)業(yè)集團(tuán)都在制定分布能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，正在成立各種形式的能源服務(wù)公司。為了保證我國(guó)新興能源產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)有序和健康的發(fā)展，我們必須對(duì)燃?xì)夥植际侥茉丛趪?guó)家能源整體結(jié)構(gòu)中的地位和作用有一個(gè)明確的定位。

要實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排不僅需要采用新型能源技術(shù)，更重要的是必須有一個(gè)合理的能源結(jié)構(gòu)。分布式能源技術(shù)在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)方面的作用是巨大的。

發(fā)展燃?xì)夥植际侥茉吹囊饬x不僅是對(duì)天然氣的高效利用，同時(shí)由于其具有可輸送、可儲(chǔ)存、可調(diào)節(jié)和可中斷的特點(diǎn)，對(duì)太陽(yáng)能、風(fēng)能、熱泵和水電等可再生能源的利用還可以提供重要的支持和調(diào)節(jié)作用，它是形成區(qū)域智慧能源系統(tǒng)的粘合劑。區(qū)域智慧能源系統(tǒng)是完全針對(duì)負(fù)荷需求，整合傳統(tǒng)供能方式和新型能源技術(shù)，根據(jù)最經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、安全、可靠、環(huán)保、具有可實(shí)施性等諸多目標(biāo)建立的能源系統(tǒng)。以區(qū)域能源一體化、結(jié)構(gòu)最優(yōu)化和智能化理念為基礎(chǔ)的綜合能源規(guī)劃技術(shù)，使智慧能源系統(tǒng)的建立成為可能。

2、分布能源在優(yōu)化區(qū)域能源結(jié)構(gòu)中的作用2.1雪災(zāi)帶來(lái)的啟示2007年我國(guó)南方的雪災(zāi)，直接暴露了我國(guó)電力建設(shè)中的問(wèn)題：重視主干電網(wǎng)建設(shè)，忽視地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)。

主干電網(wǎng)一趴下，地區(qū)電網(wǎng)就不能獨(dú)立運(yùn)行。在電源建設(shè)方面近年來(lái)大力發(fā)展大電源，忽視了分布式電源建設(shè)。但是，雪災(zāi)中最終保下來(lái)的兩個(gè)省會(huì)大城市——貴州的貴陽(yáng)和江西南昌，在一片黑暗中成為僅有的亮光，都是靠保留下來(lái)的分布式電廠。在供電方面重視跨區(qū)供電而忽視就地供電。如果要把電網(wǎng)的抵御災(zāi)害天氣能力提高到50年一遇，電力設(shè)備建設(shè)造價(jià)要翻8倍，這是我國(guó)國(guó)力無(wú)法承受的。因此發(fā)展分布電源和地區(qū)電網(wǎng)是保證能源安全的關(guān)鍵。

2.2北京天然氣和電力的不和諧體系北京2009年夏季電力最高負(fù)荷已達(dá)1500萬(wàn)千瓦，其中40%用于電空調(diào)。也就是說(shuō)電力公司要多投資幾百億元建電廠來(lái)解決調(diào)峰問(wèn)題。而燃?xì)饽暧昧拷?0億立方米，70%以上用于冬季采暖。這意味著燃?xì)夤編装賰|元建的城市燃?xì)夤芫W(wǎng)年利用率不超過(guò)40%。

這種不合理的能源結(jié)構(gòu)給北京市的燃?xì)夂碗娏π袠I(yè)帶來(lái)的損失是巨大的，而多年來(lái)得不到解決。大力發(fā)展燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)，不僅在夏季通過(guò)燃?xì)饫錈犭娙?lián)供提供制冷，大規(guī)模減少了空調(diào)用電，而且所發(fā)的電力補(bǔ)充了供電的需求。燃?xì)馊?lián)供系統(tǒng)相率可達(dá)80%以上，而大電網(wǎng)供電在用戶(hù)端一次能源效率不足30%。分布能源不僅在節(jié)能減排方面貢獻(xiàn)顯著，而且彌補(bǔ)了北京燃?xì)夂凸╇娊Y(jié)構(gòu)的不合理，每年至少可以減少幾十億元的損失。

3、智慧能源系統(tǒng)的定義智慧能源系統(tǒng)是一種嶄新的區(qū)域能源系統(tǒng)，它是在綜合考慮了區(qū)域或城市的各種能源的輸入、生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化、傳遞、轉(zhuǎn)化、消耗、排放和輸出等全過(guò)程后構(gòu)建的一個(gè)在結(jié)構(gòu)、規(guī)模、效果和經(jīng)濟(jì)諸方面最優(yōu)化、高度智能化、具有充分可實(shí)施性的區(qū)域能源體系。

4、構(gòu)成智慧能源系統(tǒng)的主要技術(shù)4.1分布式能源技術(shù)分布能源的定義分布能源是一種建在用戶(hù)端的能源供應(yīng)方式，其能效高、節(jié)能、環(huán)保，目前許多發(fā)達(dá)國(guó)家已可以將分布式能源綜合利用效率提高到80%-90%以上，大大超過(guò)傳統(tǒng)用能方式的效率。國(guó)際分布式能源聯(lián)盟WADE對(duì)“分布式能源”的定義為：位于用戶(hù)端發(fā)電系統(tǒng),同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)（1）高效利用發(fā)電產(chǎn)生的廢能進(jìn)一步生產(chǎn)熱、電和冷；（2）與可再生能源系統(tǒng)有效的結(jié)合；（3）

包括利用廢氣、廢熱以及多余壓差來(lái)發(fā)電或供熱的能源循環(huán)利用系統(tǒng)。這些系統(tǒng)歸為分布式能源系統(tǒng)，而不考慮項(xiàng)目的規(guī)模、燃料或技術(shù)及該系統(tǒng)是否聯(lián)網(wǎng)等條件。

案例：丹麥發(fā)展分布能源丹麥的能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)——從集中式改為分布式能源星羅棋布的局面（如圖所示）。能源結(jié)構(gòu)的改變帶來(lái)了明顯的效果，近年來(lái)隨著GDP的增長(zhǎng)，能源消耗反而有所降低，環(huán)境得到進(jìn)一步的改善。

2006年倫敦市市長(zhǎng)發(fā)布了今后五十年的城市能源規(guī)劃報(bào)告，提出倫敦應(yīng)成為解決英國(guó)乃至世界氣候變化的先導(dǎo)者，規(guī)劃到2020年，降低60%的排放量；同時(shí)維持能源供應(yīng)的可靠性，控制能源成本，解決燃料匱乏。

規(guī)劃指出只有通過(guò)提高能源效率和分散供能相結(jié)合，也就是說(shuō)，在用戶(hù)端附近建立能源供應(yīng)中心，才能使以上這些相互關(guān)聯(lián)的目標(biāo)得以充分實(shí)現(xiàn)。倫敦現(xiàn)有的集中式發(fā)電系統(tǒng)存在相當(dāng)大的能源浪費(fèi)，電站有65%的熱能排放到大氣、湖泊或海洋中；在輸配電的過(guò)程中有9%的能源損耗；在發(fā)電站，約有50%的水資源用于蒸發(fā)余熱。分布式能源有不同的技術(shù)形式：包括冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)，太陽(yáng)能、風(fēng)能、氫和燃料電池等可再生能源，從城市垃圾、廚房垃圾和污水獲取能源的新型清潔技術(shù)。比如城市熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)（CHP）則充分利用了余熱，從根本上減少了輸電和配電的損耗，同時(shí)節(jié)約了水資源。

倫敦目前每年能源消費(fèi)超過(guò)130TWh，其中約25%來(lái)自電力，60%為城市熱力。規(guī)劃對(duì)發(fā)展集中式核電和分布能源的4種方案進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：分布式能源較之核電站可以降低17%的二氧化碳排放；分布式發(fā)電在升級(jí)和更新中央輸電網(wǎng)方面，每年可節(jié)約10億英鎊的資本開(kāi)支（不包括核廢料的管理成本），進(jìn)而可降低零售供電成本；倫敦集中式發(fā)電系統(tǒng)需要消耗大量的天然氣，而高分布式能源方式則可節(jié)約天然氣的使用量降低14%；分布式零售電價(jià)將低于核電站6%；分布式能源發(fā)電系統(tǒng)的多元化，增加了發(fā)電結(jié)構(gòu)的可靠性和靈活性，緩解了用電高峰，降低電網(wǎng)的投資，降低輸配電的損失和電網(wǎng)維護(hù)的投資；分布式能源發(fā)電系統(tǒng)使電網(wǎng)更加穩(wěn)固安全；在降低運(yùn)行成本和輸配電損失方面可獲得30英鎊/兆瓦的效益；減少了裝機(jī)容量、能源和排放的成本。

4.2燃?xì)夥植际侥茉春涂稍偕茉吹鸟詈霞夹g(shù)分布式能源可以利用天然氣等清潔燃料和各種可再生能源，各種能源都需要經(jīng)過(guò)不同的轉(zhuǎn)化裝置、具有不同的工作特性。天然氣作為燃料時(shí)一般通過(guò)熱力循環(huán)和相應(yīng)的熱工轉(zhuǎn)換裝置將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能或機(jī)械功（如燃?xì)廨啓C(jī)組或內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組），轉(zhuǎn)化后的排氣余熱再加以利用，用于供熱或制冷。這種傳統(tǒng)的化石能源利用和轉(zhuǎn)化方式可以連續(xù)穩(wěn)定的方式進(jìn)行，滿(mǎn)足用戶(hù)的基礎(chǔ)負(fù)荷或備用負(fù)荷。

可再生能源是在自然界可以不斷再生并有規(guī)律地得到補(bǔ)充的能源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能地?zé)帷⑸镔|(zhì)能、海洋能等。這些能源根據(jù)地理?xiàng)l件可以大規(guī)模集中利用（如海上平臺(tái)大風(fēng)場(chǎng)和直接送電到輸電網(wǎng)的大規(guī)模太陽(yáng)能電廠等），也可就近以分布式能源的形式利用。

實(shí)踐證明以分布式能源形式的可再生能源利用是一種成本低、更靈活的方式，顯示了廣闊的發(fā)展前景。常用的可再生能源，如風(fēng)能、太陽(yáng)能等受大氣環(huán)境和季節(jié)的影響，其做功能力是波動(dòng)的、間斷性的，往往需要與蓄能裝置和各種電力電子設(shè)備結(jié)合使用，增加了投資和運(yùn)行上的難度，不利于單獨(dú)滿(mǎn)足用戶(hù)連續(xù)穩(wěn)定負(fù)荷的需要。國(guó)外已經(jīng)越來(lái)越多地采用燃?xì)馊?lián)供與太陽(yáng)能或風(fēng)能相耦合的裝置，特別在工業(yè)生態(tài)園和區(qū)域民用建筑中已經(jīng)大量推廣應(yīng)用，很多項(xiàng)目以燃?xì)饴?lián)供和可再生能源通過(guò)自控系統(tǒng)的耦合，形成了高效、低成本、低污染的穩(wěn)定供能系統(tǒng)。

這種多能源間的耦合是多層次的，包括設(shè)備本身的耦合、獨(dú)立系統(tǒng)集成的耦合、及微能源網(wǎng)中的耦合。

設(shè)備本身的耦合如將燃?xì)夂吞?yáng)能作為混合能源共同驅(qū)動(dòng)吸收式空調(diào)機(jī)組。日本大阪燃?xì)庵行膽?yīng)用的太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)，太陽(yáng)能利用率達(dá)50%-70%，電力轉(zhuǎn)換利用率為10%-17%。太陽(yáng)能產(chǎn)生熱水的能量占總能量的80%-90%。一般可在早晚間用煤氣、中午用太陽(yáng)能，可節(jié)約煤氣16%-40%。這種裝置以控制燃?xì)庋a(bǔ)燃克服了太陽(yáng)能隨時(shí)間和季節(jié)的變化，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)行。

獨(dú)立系統(tǒng)集成的耦合是將可再生能源及其轉(zhuǎn)化設(shè)備在一個(gè)獨(dú)立能源系統(tǒng)中與燃?xì)馊?lián)供裝置耦合起來(lái)，共同滿(mǎn)足用戶(hù)的冷熱電負(fù)荷。如建筑領(lǐng)域燃?xì)馊?lián)供與屋頂和墻板的太陽(yáng)能集熱或發(fā)電裝置相結(jié)合。

北京鐵路南站動(dòng)力中心把燃?xì)馊?lián)供與污水源熱泵結(jié)合，污水源熱泵的供熱制冷能力超過(guò)了熱負(fù)荷總量的一半以上。這種獨(dú)立系統(tǒng)中的耦合是依靠自控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行實(shí)現(xiàn)的。

在多個(gè)能源站構(gòu)成的微能源網(wǎng)中，燃?xì)馊?lián)供和各種當(dāng)?shù)乜稍偕茉炊伎梢詥为?dú)構(gòu)成自己的能源站。

在工業(yè)生態(tài)園、校園、休閑中心、公用建筑及大型社區(qū)中都可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐目稍偕Y源規(guī)劃，由多個(gè)不同類(lèi)型的能源站組成一個(gè)微能源網(wǎng)。微能源網(wǎng)是一個(gè)智能型網(wǎng)絡(luò)，是微電網(wǎng)的擴(kuò)展和發(fā)展，它不僅要解決網(wǎng)絡(luò)中電力的優(yōu)化控制運(yùn)行，還要解決網(wǎng)絡(luò)中熱力、燃?xì)狻⑼ㄐ鸥飨到y(tǒng)控制和運(yùn)行，這是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外能源領(lǐng)域正在發(fā)展中的前沿課題。

案例：丹麥分布能源與配電網(wǎng)形成細(xì)胞結(jié)構(gòu)在歐洲，越來(lái)越多的分布能源系統(tǒng)由配電公司和輸電公司管理。運(yùn)行者必須特別注意分布能源系統(tǒng)供能的間歇性特征和運(yùn)行特點(diǎn)（如風(fēng)能和熱電聯(lián)供）。

2006年11月4日電力輸送協(xié)調(diào)聯(lián)盟在歐洲所有區(qū)域的電力系統(tǒng)受到主要來(lái)自德國(guó)北部輸電網(wǎng)的嚴(yán)重干擾。許多高壓線路跳閘，導(dǎo)致嚴(yán)重的電力不平衡和頻率偏差。分布能源的發(fā)電機(jī)組本應(yīng)該為電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)做出貢獻(xiàn)，但是當(dāng)時(shí)大量的分布能源，主要是風(fēng)電和熱電聯(lián)供，在低頻率區(qū)被自動(dòng)斷開(kāi)，同時(shí)，在高頻率區(qū)自動(dòng)重新連接。這樣的運(yùn)行形式增強(qiáng)了供需之間的不平衡，從而對(duì)電網(wǎng)的頻率波動(dòng)（如一定數(shù)量或在一定時(shí)間段用戶(hù)從電網(wǎng)的退出）產(chǎn)生了負(fù)面的干擾。

在智能電網(wǎng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)中丹麥提出的“細(xì)胞結(jié)構(gòu)”

體現(xiàn)了一種先進(jìn)的理念和方法，值得借鑒。丹麥西部是分布式發(fā)電最集中的地區(qū)，大部分是由中小型燃?xì)饴?lián)供和風(fēng)力發(fā)電兩者組成的60kV以下的微電網(wǎng)。由于丹麥的分布發(fā)電總?cè)萘亢痛┩嘎瘦^大，加之燃?xì)饴?lián)供系統(tǒng)大多根據(jù)當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)熱負(fù)荷的變化運(yùn)行，而風(fēng)力發(fā)電是按當(dāng)?shù)乜捎玫淖匀伙L(fēng)力運(yùn)行，從而給上游輸電網(wǎng)控制中心的電力預(yù)測(cè)和控制總發(fā)電量造成了困難。

當(dāng)分布式發(fā)電量超過(guò)當(dāng)?shù)氐男枨髸r(shí)，要通過(guò)與相鄰國(guó)家的連接的輸電網(wǎng)將多余的電力賣(mài)給他國(guó)，雙向潮流的存在必然帶來(lái)諸多的運(yùn)行安全和可靠性的問(wèn)題：包括不能經(jīng)常準(zhǔn)確地判斷意外事故、缺少各分布發(fā)電站點(diǎn)的信息、保護(hù)系統(tǒng)常常失效或失去正常選擇的干預(yù)的功能。“細(xì)胞結(jié)構(gòu)”的目的就是對(duì)配電網(wǎng)中存在的大量分布式發(fā)電進(jìn)行整體化的集中控制，既能發(fā)揮分布發(fā)電的效益，又能抵消對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的種種不利影響。

在丹麥西部，每個(gè)細(xì)胞是指150/60kV以下一個(gè)配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)單元，包括總發(fā)電容量達(dá)100MW，每個(gè)細(xì)胞形成一個(gè)微電網(wǎng)。微電網(wǎng)實(shí)質(zhì)上是一種分布式發(fā)電源、配電網(wǎng)、及其所轄用戶(hù)負(fù)荷的集成，并獨(dú)立可控的系統(tǒng)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，輸電網(wǎng)絡(luò)與包括多個(gè)細(xì)胞（或微電網(wǎng)）的分布式能源網(wǎng)絡(luò)相連接。輸電網(wǎng)可以把每個(gè)細(xì)胞作為一個(gè)常規(guī)的發(fā)電廠進(jìn)行集中控制，如每個(gè)細(xì)胞的電力輸出、輔助服務(wù)及對(duì)網(wǎng)絡(luò)的支撐、在上游事故發(fā)生時(shí)與輸電網(wǎng)及時(shí)解列變成孤島運(yùn)行、事故后恢復(fù)運(yùn)行的黑啟動(dòng)能力等。在通常情況下，細(xì)胞依靠上游的輸電網(wǎng)輸出多余的電力或輸入需要補(bǔ)充的電力。

當(dāng)需要進(jìn)行孤島運(yùn)行時(shí)，通信起著關(guān)鍵的作用，從輸電網(wǎng)控制中心來(lái)的命令傳給細(xì)胞后，當(dāng)?shù)氐陌l(fā)電量必須快速與負(fù)荷相平衡，而且必須由分布發(fā)電自身實(shí)行細(xì)胞層面上的電壓與頻率控制。還有其它的關(guān)鍵功能，如聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式與孤島運(yùn)行模式相互轉(zhuǎn)換時(shí)，保護(hù)、控制和其他網(wǎng)絡(luò)方案的無(wú)縫過(guò)渡。配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)間的通信對(duì)細(xì)胞提供備用容量支持及事故后的恢復(fù)工作也是至關(guān)重要的。這種細(xì)胞結(jié)構(gòu)的新型配電網(wǎng)絡(luò)，可以使分布式發(fā)電與上游輸電網(wǎng)間進(jìn)行可控制的有功與無(wú)功電流的交換，并對(duì)分布發(fā)電各站點(diǎn)及細(xì)胞內(nèi)的潮流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4.3智能電網(wǎng)電網(wǎng)的智能化，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)，其主要特征包括自愈、激勵(lì)和包括用戶(hù)、抵御攻擊、提供滿(mǎn)足21世紀(jì)用戶(hù)需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動(dòng)電力市場(chǎng)以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。

4.4系統(tǒng)優(yōu)化控制技術(shù)對(duì)于分布式能源這種多能源形式、多技術(shù)交叉、多機(jī)種、多臺(tái)數(shù)、多工況的復(fù)雜能源系統(tǒng)，沒(méi)有智能網(wǎng)絡(luò)的控制和支持就不可能進(jìn)行燃?xì)馊?lián)供與可再生能源的有機(jī)結(jié)合，不能最終實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保的運(yùn)行效果。一個(gè)高智能的控制系統(tǒng)是智慧能源系統(tǒng)的核心。

4.5區(qū)域綜合能源規(guī)劃（CEP）技術(shù)由于能源管理體制的制約及電力、熱力、燃?xì)獾刃袠I(yè)長(zhǎng)期形成的獨(dú)立經(jīng)營(yíng)的管理模式，傳統(tǒng)的能源規(guī)劃(BAU)是以滿(mǎn)足能源供求關(guān)系為基本出發(fā)點(diǎn)、以化石能源資源為物質(zhì)基礎(chǔ)、核心內(nèi)容是電力、熱力、燃?xì)獾雀餍袠I(yè)制定的專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃。這種方法已不能適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)體制和社會(huì)發(fā)展的需求。新型的綜合能源規(guī)劃（ComprehensiveEnergyPlan）是我們?cè)诿绹?guó)平衡能源規(guī)劃（BalancedEnergyPlan）基礎(chǔ)上，結(jié)合近年來(lái)能效和可再生能源技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步發(fā)展起來(lái)的一種新型的區(qū)域能源規(guī)劃技術(shù)，它是一種通過(guò)對(duì)區(qū)域全能源系統(tǒng)化和量化分析，考慮全部的、一切形式的能源輸入、轉(zhuǎn)化和消耗的全過(guò)程，進(jìn)而以新型物理數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，并提出規(guī)劃方案。CEP強(qiáng)調(diào)全能源系統(tǒng)的整合，把能源生產(chǎn)、輸送和消耗視為一體；統(tǒng)一考慮時(shí)間、品種、質(zhì)量、節(jié)能、環(huán)保、安全、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性和可實(shí)施性等諸多因素；與傳統(tǒng)能源方式結(jié)合但最大限度引入新能源和可再生能源技術(shù)。CEP在保證系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，最大限度地節(jié)約資源、減低有害物排放、促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的能源規(guī)劃技術(shù)。

CEP基本結(jié)構(gòu)是以數(shù)據(jù)庫(kù)為中心，以能源預(yù)測(cè)、能源平衡、能源優(yōu)化一體化的三元模型。這些新技術(shù)既是有獨(dú)立意義的子模型，又相互融合，通過(guò)能源網(wǎng)絡(luò)有機(jī)結(jié)合成一個(gè)完整的模型系統(tǒng)。

案例：美國(guó)西部七個(gè)州的平衡能源規(guī)劃2004年美國(guó)“西部資源管理咨詢(xún)委員會(huì)”為進(jìn)一步節(jié)約成本和開(kāi)發(fā)多種電力資源，該組織提出了“平衡能源規(guī)劃(BEP)”報(bào)告。該規(guī)劃針對(duì)美國(guó)西部七個(gè)州的經(jīng)濟(jì)、自然、環(huán)境條件，將提高能源效率、開(kāi)發(fā)可再生能源、熱電聯(lián)產(chǎn)相結(jié)合，進(jìn)行整體的“平衡能源規(guī)劃”以改造現(xiàn)有的能源系統(tǒng)，求得在高效益、低成本、低風(fēng)險(xiǎn)、可靠性、和改善環(huán)境的綜合目標(biāo)下滿(mǎn)足電力需求的增長(zhǎng)。BEP是面對(duì)世界范圍經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題提出的一種新型能源系統(tǒng)的理念。與常規(guī)能源規(guī)劃（BAU）進(jìn)行對(duì)比分析結(jié)果表明兩種規(guī)劃在能源需求量及能源結(jié)構(gòu)兩方面產(chǎn)生了明顯的差別。在2020年前收到的效果包括：在滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展GDP指標(biāo)的條件下，能源需求量大幅度減低，能源結(jié)構(gòu)有顯著變化，降低該地區(qū)發(fā)電成本每年達(dá)20億美元；節(jié)省天然氣成本每年達(dá)53億美元；電力系統(tǒng)的可靠性提高；減少溫室氣體(CO2)排放總量40％；減少煙塵和有害氣體污染30％；節(jié)約大量電力耗水量。美國(guó)根據(jù)這一規(guī)劃總體目標(biāo)，各州制定了相應(yīng)的規(guī)劃、指標(biāo)與措施，極大地推動(dòng)了節(jié)能、能源結(jié)構(gòu)改造和環(huán)境的改善。

5、智慧能源系統(tǒng)的特點(diǎn)1）分布能源和新能源技術(shù)與傳統(tǒng)能源供應(yīng)形成互補(bǔ)體系：依托燃?xì)饣蛉济旱睦錈犭姺植际侥茉醇夹g(shù)、余熱利用、蓄能、熱泵、太陽(yáng)能、風(fēng)能等新型能源技術(shù)和可再生能源技術(shù)；與傳統(tǒng)能源供應(yīng)體系形成互補(bǔ)體系；在保證安全可靠供能的基礎(chǔ)上盡可能降低傳統(tǒng)能源的比例；2）為用戶(hù)量身定做的能源體系：體系建立的基本要素是用戶(hù)需求，能源供應(yīng)將面對(duì)的更加精準(zhǔn)量化的負(fù)荷需求，系統(tǒng)的互補(bǔ)和平衡功能將降低用戶(hù)的基本容量費(fèi)（電力、燃?xì)狻崃Φ龋┖蛡溆迷O(shè)施的投資；同時(shí)綜合考慮接受用戶(hù)節(jié)能改造后再輸出的能源（如蒸汽、余熱、冷、電荷可燃?xì)怏w等）；3）一個(gè)綜合考慮能源供應(yīng)安全、可靠、節(jié)能、環(huán)保、和經(jīng)濟(jì)性的系統(tǒng)：一個(gè)考慮生命周期的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保指標(biāo)的多因素最優(yōu)化的系統(tǒng)；與現(xiàn)行的能源體系比較，不僅安全性和環(huán)保指標(biāo)更優(yōu)，同時(shí)可節(jié)能約20-40%；4）分散和集中的組合形式：緊密結(jié)合用戶(hù)的用能需求、能源再產(chǎn)出（如生產(chǎn)工藝中可利用的余熱和排放的可燃?xì)怏w等），集中能源（電網(wǎng)、天然氣管網(wǎng)等）的供應(yīng)條件，可以在該區(qū)域內(nèi)通過(guò)建立相對(duì)集中的若干個(gè)能源合作體。合作體將盡可能首先實(shí)現(xiàn)局部企業(yè)間的能源互補(bǔ)；進(jìn)而通過(guò)局域熱網(wǎng)、冷網(wǎng)、蒸汽網(wǎng)和微電網(wǎng)等，以及配合建設(shè)的區(qū)域性的能源設(shè)施（如熱電廠、燃?xì)馊?lián)供、熱力廠和變配電設(shè)施、調(diào)峰和調(diào)控系統(tǒng)等）建立統(tǒng)一的區(qū)域性能源聯(lián)合體；5）統(tǒng)一解決可再生能源和燃?xì)夥植际侥茉措娏Σ⒕W(wǎng)的平臺(tái)：系統(tǒng)將統(tǒng)一利用燃?xì)夥植际侥茉吹目芍袛嘈院驼{(diào)峰能力為可再生能源并網(wǎng)調(diào)峰；接受更多的可再生能源同時(shí)保證供電安全和質(zhì)量；6)統(tǒng)一與外部能源系統(tǒng)的并網(wǎng)和結(jié)算：系統(tǒng)將作為一個(gè)獨(dú)立用戶(hù)與外部能源供應(yīng)商（電力、天然氣、煤、熱力）的系統(tǒng)并網(wǎng)和結(jié)算，將大規(guī)模降低并網(wǎng)費(fèi)用和能源備用費(fèi)，促進(jìn)分布能源技術(shù)的普及；7）高智能集中控制系統(tǒng)：高智能的中心集控系統(tǒng)將通過(guò)區(qū)域能源網(wǎng)絡(luò)在確保獨(dú)立用戶(hù)用能需求的基礎(chǔ)上尋求整體最優(yōu)（能源安全、效率、環(huán)境影響和經(jīng)濟(jì)的最優(yōu)化）；8）集約式的運(yùn)行管理和維修維護(hù)：系統(tǒng)將統(tǒng)一為用戶(hù)的分布能源設(shè)施提供集約化的運(yùn)行管理和維修維護(hù)服務(wù)，將有效的降低成本同時(shí)增加可靠性和安全性；9）投資者和用戶(hù)分享節(jié)能利潤(rùn)的平臺(tái)：系統(tǒng)創(chuàng)造了區(qū)域能源系統(tǒng)的全面整合，以及能源市場(chǎng)和供應(yīng)的合理框架；為用戶(hù)和投資者同時(shí)帶來(lái)了可觀的節(jié)能利益。

6、燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)與可再生能源的互補(bǔ)體系為了應(yīng)對(duì)世界氣候的變化和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)正在進(jìn)行發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，通過(guò)大力開(kāi)采國(guó)內(nèi)油氣資源和擴(kuò)大天然氣進(jìn)口，天然氣的供應(yīng)量和能源比重正逐年增加。國(guó)家發(fā)改委擬定了“關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見(jiàn)”等政策文件。提出要因地制宜、以點(diǎn)帶面的發(fā)展方針和預(yù)想的2020年前分布式能源發(fā)展的量化指標(biāo)。可以預(yù)計(jì)在近年內(nèi)我國(guó)以天然氣三聯(lián)供為重點(diǎn)的分布式能源將有一個(gè)較大的發(fā)展。

根據(jù)中國(guó)2050年達(dá)到目前中等發(fā)達(dá)國(guó)家水平的經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)，中科院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究組設(shè)計(jì)了未來(lái)中國(guó)發(fā)展的“基準(zhǔn)”、“低碳”和“強(qiáng)化低碳”三種情景，利用模型定量分析了2050年發(fā)電裝機(jī)容量根據(jù)以上統(tǒng)計(jì)，在2050年時(shí)，在強(qiáng)化低碳情景下，主要可再生能源發(fā)電的總裝機(jī)約為9.6億千瓦，而燃?xì)獍l(fā)電約為2.04億千瓦。由于頁(yè)巖氣的開(kāi)采，天然氣在我國(guó)一次能源中所占的比例有可能較大幅度的高于以上預(yù)測(cè)。

在國(guó)際燃?xì)饴?lián)盟（IGU）《2030年前的世界天然氣行業(yè)研究—能源需求和環(huán)境挑戰(zhàn)應(yīng)對(duì)策略》報(bào)告中提到天然氣與可再生能源的互補(bǔ)性“只有與反應(yīng)快速、易于存儲(chǔ)的的補(bǔ)充能源一起使用，可再生能源發(fā)電才有潛力。這一點(diǎn)以風(fēng)能和太陽(yáng)能尤為突出，因?yàn)橹挥酗L(fēng)停日隱之時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)使天然氣成為這些無(wú)碳可再生能源間歇期的理想補(bǔ)充燃料，為實(shí)現(xiàn)這種最有效的，以天然氣為補(bǔ)充的可再生能源發(fā)電形式，將需要提高天然氣的儲(chǔ)存能力及“智能網(wǎng)絡(luò)”的投資。

由于天然氣分布式能源系統(tǒng)具有可調(diào)節(jié)和可中斷的特點(diǎn)，對(duì)太陽(yáng)能、風(fēng)能、熱泵和水電等可再生能源的利用還可以提供重要的支持和調(diào)節(jié)作用，他甚至可以在跨省范圍內(nèi)形成與可再生能源互補(bǔ)的體系。為調(diào)峰，目前已有多部制價(jià)和峰水季及枯水季電價(jià)，如果在出臺(tái)碳稅政策時(shí)考慮到這一點(diǎn)，或進(jìn)一步制定可再生能源電價(jià)。將可能有效地鼓勵(lì)燃?xì)夥植际侥茉磁c可再生能源的互補(bǔ)體系。

7、結(jié)束語(yǔ)隨著我國(guó)天然氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，燃?xì)夥植际侥茉吹陌l(fā)展時(shí)期也將到來(lái)。通過(guò)建立區(qū)域的智慧能源系統(tǒng)，使燃?xì)馊?lián)供與傳統(tǒng)能源和可再生能源形成最佳整合，可以最大限度地發(fā)揮各種能源形式的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)有效的組織、規(guī)劃和出臺(tái)相應(yīng)的鼓勵(lì)政策，燃?xì)夥植际侥茉磳?duì)于在更大的區(qū)域內(nèi)與可再生能源實(shí)現(xiàn)整合，對(duì)優(yōu)化我國(guó)能源體系有著重要意義。我們建議把制定區(qū)域綜合能源規(guī)劃納入規(guī)范化軌道，并在此層面上開(kāi)拓分布式能源市場(chǎng)；要加強(qiáng)國(guó)際合作與世界前沿技術(shù)接軌，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。