期 2024 年 11 月 Vol.13 No.11 Nov. 2024 储 能 科 学 与 技 术 Energy Storage Science and Technology 风光储多能互补能源系统容量配置优化 智筠贻 1, 3，凌浩恕 2, 3, 4，吴 昊 1，朱轶林 2，沈昊天 3，徐玉杰 2, 4，陈海生 2, 4 （ 1南京师范大学能源与机械工程学院，江苏 2中国科学院工程热物理研究所，北京 100190； 3中科南京未来能源系统研究院，江苏 南京 211135； 4中国科学院大学，北京 101408） 摘 要：风光储多能互补能源系统可充分利用可再生能源提高供能的经济性和环保性。本文提出了一种风光储多 能互补能源系统，建立了系统的能量模型；综合考虑系统运行的经济性和环保性，提出了系统综合成本和碳排 放量最低的目标；开发了改进型非支配遗传算法求解仿真模型，得到了多目标问题的帕累托最优解集，并通过 度优化，验证了该系统框架和优化调度模型的有效性和正确性。研究结果表明，本文所提出的风光储多能互补 能源系统容量配置优化方法有效提高了可再生能源利用率，实现了经济成本和碳排放量最低，提高了系统的经 济性和环保性。本文为可再生能源系统实现持续稳定可靠的供能和园区的低碳化转型提供了参考。 关键词：多能互补；风光储；容量配置；调度策略；多目标优化 doi： 10.19799/j.cnki.2095-4239

........................................................................................ 7 5.2 发电及互补特性................................................................................................. 为规范水风光储可再生能源综合开发项目规划设计运行管理的原则、方法、内容 和技术要求，制定本规范。 1.0.2 本规范适用于水风光储可再生能源综合开发项目。 1.0.3 水风光储可再生能源综合开发项目规划，应进行资源评估，分析多能互补特性， 提出设计水平年和供电范围，分析电力市场空间，提出规划方案和布局。 1.0.4 水风光储可再生能源综合开发项目设计，应分析项目建设条件，明确电源组成、 规模和特性，进行工程设计，并分析项目开发经济性。 水力发电，风力发电，太阳能发电，抽水蓄能，以及电化学储能、压缩空气储能等 新型储能的组合。 2.0.2 综合开发项目 hybrid development project 利用水风光两种及以上电源进行互补开发的项目。 2.0.3 短时极端不利天气 short-term extreme adverse weather 导致电网内风电或光伏出力在短时内出现大幅度变化，并可能使电网电力调节不足 的天气。

青岛市微电网典型示范案例效益评估 .......................... 19 （一） 青岛东软载波信息产业园微电网 .................................19 （二） 中德生态园多能互补综合能源示范项目 ...................... 24 ◎ 第四章 青岛市微电网推广面临主要问题与对策建议 ...............26 （一） 制约青岛市工业微电网推广的主要障碍 年《关于进一步深化电力体制改革的若干意见文》( 中发〔 2015〕9 号 ) 正式掀开了新一轮电力体制改革大幕，为微电网发展提供了适合生存的土 壤。随后，《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》《关于推进多能互补集 成优化示范工程建设的实施意见》（发改能源 [2016]1430 号）、《推进并网型微电网 建设试行办法》（发改能源〔2017〕1339 号）等支持微电网发展的中央政策陆续出台， 国家试点示范逐步加大力度。此外，在《2030 年前碳达 峰行动方案》国 发〔2021〕23 号 积极发展“新能源 + 储能”、源网荷储一体化和多能互补， 支持分布式新能源合理配置储能系统。 2022 《“ 十 四 五” 现 代能源体系规划》 发改能源〔2022〕 210 号 积极发展以消纳新能源为主的智能微电网，实现与大电网 兼容互补。 2021 《“ 十 四 五” 工 业绿色发展规划》 工信部规〔2021〕 178 号 鼓励工

的统筹调度，利用大数据与智能技术，实现源荷双向预测、智能调控、能流-碳 流分析、智能诊断预警等功能，提升能源效率与管理精度，助力园区能源管理者实现经济效益与低碳目标。 关键词: 三级建设架构；B/S架构；源网荷储一体化；多能互补；智能诊断 中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2024)20-0116-03 开放科学（资源服务）标识码(OSID) ： 0 引言 随着物联网、大数据、人工智能等技术的应用，能 园区、区域、城市层级），满足不同层级的能源管理需 求。例如，建筑/园区层级注重能效细节优化，区域层 级强调资源的区域化协同与互补，城市层级则着眼于 整体规划与能源互联网的构建。 2) 多能互补与就近平衡。在设计中融入多能互 补理念，通过融合光伏、储能、冷热源等多元能源系 统，实现能源供应的多样化和互补性。通过就近平衡 原则，减少能源传输损耗的同时，快速响应并应对突 发情况[1]。 3) 源网荷储一体化。由于能源供应的不确定性 的动态变化，同时细化到各区域、各时段的能耗数据， 精准管理园区能源流动脉络。 2) 能源分析。分别进行售电、售汽、新能源发电、 储能业务等分析，如尖峰负荷分析、峰谷差分析、平电 量分析、新能源发电与售电互补性分析等，评估电力 117 交叉与综合 Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术 本栏目责任编辑：李雅琪 第20卷第20期 (2024年7月） 系

能源产业链现代化水平的重要手段[6-7]。近年来， 综合能源服务业务呈现横向−纵向−垂向三维立体 新内涵，其改变了以往电、热、冷、气、水等各 种供应系统多以条块、孤立的管理模式[1]，将横 向“电热冷气水”多能互补[8]、纵向“源网荷储 用”集成优化[9]、垂向“设备制造、咨询、规划、 设计、建设、运营、投融资”等环节有机协调[5]， 实现多能协同供应、综合智慧服务和供需友好 互动[10-11]。 本文将从国内外层面梳理综合能源服务发 年，国家政策层面首次提出综合能源服 务概念；电改 9 号文配套文件《关于推进售电侧 改革的实施意见》指出“促进电力生产者和消费 者互动，向用户提供智能综合能源服务，提高服 务质量和水平”[20]。2016 年《关于推进多能互补 集成优化示范工程建设的实施意见》首次提出了 组建综合能源服务公司[21]，标志着综合能源服务 新业态正式兴起。 2）市场培育阶段(2017—2021年) 2017 年，国家电网率先发布在各省公司开展 国家发展改革委、国家能源局 国家发展改革委、国家能源局 国家发展改革委、国家能源局 国家发展改革委、国家能源局 国家能源局 国家发展改革委、国家能源 局、农业农村部 名称 《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补 发展的指导意见》(发改能源规〔2021〕280号) 《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政 策措施的意见》(发改能源〔2022〕206号) 《关于印发〈“十四五”现代能源体系规划〉的 通知》(发改能源〔2022〕210号)

......1 ◎ 第二章 陕西省微电网典型示范项目 ....................................................4 （一） 西电宝鸡电气园区多能互补示范项目 ......................................4 （二） 能源互联岛项目 ......................................... 势向经济优势转化发挥重要作用。陕西省、市开展了一系列微电网试点示范项目，建立 了政府规划推动、试点示范项目覆盖面广、产业配套初步形成的发展基础。 本课题总结了陕西省微电网发展背景及意义，通过调研西电宝鸡电气园区多能互补 示范项目、XD 宝光工业园区项目以及能源互联岛等典型示范项目，对其项目建设内容、 经济效益及环境效益进行分析。识别微电网项目在实际推广中面临电价机制、储能激励 机制、以及微电网与大电网互动等 主要包括鼓励分布式能源接入电网、优惠政策和补贴等，以推动分布式能源的发展和 应用。 自 2011 年开始，陕西就有微电网项目被列入国家发改委、工信部等国家部门示范项 目中，其中陕西宝光集团老厂区启动风光氢储互补型智能微电网项目入选国家发改委、 国家能源局的第一批新能源微电网示范项目，特变电工西安产业园源网荷储协调型微电 网示范项工程目入选工信部公布第一批智能光伏示范企业及示范项目。2023 年，陕西省

零碳园区建设路径规划 零碳园区建设方案 目录 零碳园区的需求 零碳智慧园区规划阶段： 零碳园区模型： 零碳智慧园区建设路径： 近零碳园区 低碳园区 净零碳：零碳智慧园区 • 降低碳排放强度 • 多能互补能源体系 • 低碳技术 • 数字技术赋能碳管理 • 碳排放总量接近零 • 分布式能源 • 节能技术 + 减碳技术 • 物联网 + 园区 • 从源头实现零碳排放 • 综合协同能源网络 • 零碳技术 提升用能体验 + 优化用能结构 生态资源 用户需求 零距离 共创共赢 用户需求 解决方案 实施方案 服务跟踪 数据挖掘 单一数据→数据互联，采集、检测、汇总、分析，各种能源介质互联，各方案互补，安全、高效、绿色 • 覆盖区域： 15 个省区 • 内部接入： 336 个线体， 60000+ 设备 • 外部企业： 550 个 • 应用主模块： 12 个 • 子模块： 61 个 • 固废、污水资源系统、智能环境监测系统、 智能消防系统 环境监测管理系统 多能互补系统 新能源系统 零碳园区服务平台 能效及设备管理系统 能源交易系统 统一规划包括电力、天然气、太阳能、地热 能、城市热网、水务一体化系统等多种能源 协同供应、多能互补的园区综合能源方案， 从园区全流程能源供应、能源消耗、能量转 换出发，集成先进的能量转换设备和方案、

载供电，又可把多余的电能储存在储能系统，进行柔 性调配使用或出售给公共电网，因此建筑物供电系统 变为多种电源接入的交、直流微电网，分布式能源流 向是双向可逆，这要求能源管理系统进行统一管理， 实现多能互补调度，调节微电网，实现新能源的就近 消纳。 b. 配电网的保护和控制。配电网的中压和低压 保护设备各级间需要进行联动，实现多层级选择性保 护配合，快速识别定位故障及快速自愈。传统电网采 用 据的收集、分析、显示和优化的基本功能外，其创新 的高级功能模块如下： a. 智慧能源调度模块。对新能源的接入调控、 消纳能力以及储能单元的柔性调配，实现“削峰 填谷”。 举例来说，对微电网柔性调度实现多能互补的调 配方式如下：① 基础调度：光伏优先供电，储能单 元平滑光伏输出；峰谷电价时给储能单元供电；尖峰 值电价时，储能单元放电，余量上网。② 精准调度： 实时监测光伏发电量及预测信息、储能系统容量及预 可满足不同用户的充电需求，同时降低大功率充电对 园区电网的影响。 随着大数据、AI 等技术的发展，通过对建筑用 电数据的分析，基于超短期负荷预测和多能互补优化 算法，开展最大需量 （峰值负荷） 影响因素研究，提 供需量预测工具和多能互补模块，降低峰值负荷，降 低需量电价，避免扩容投资，为安装储能、光伏、开 展需求侧响应提供数据支撑。 图 1 ABB Ability™智慧能源管理系统架构

电设施、储能装置、智能管控等组成的发配用电系统；是一种以 智慧能源管控为基础，集成应用光伏、风电、高效热泵、工业余 热余压、新型储能、氢能等多种能源，以期实现工业企业、园区 内电、热、冷、气等多种形式能源高效互补利用的工业用能新载 体。工业绿色微电网是降低工业企业用电成本的主要途径，是实 现节能降碳目标的重要手段，为指导工业企业、园区建设工业绿 色微电网，推动工业企业、园区提高能效，保障工业稳增长合理 能源管控等一体化系统开发运行，加强能源系统优化和梯级利用， 因地制宜推广园区集中供热、能源供应中枢等新业态。促进工业 — 3 — 企业、园区提高能效，保障工业稳增长合理用能需求，实现多能 高效互补利用，促进就近大规模高比例消纳可再生能源，降低用 能成本，推动落实“双碳”目标实现。 二、建设思路 （一）从需求侧出发，主动适配以新能源为主体的新型电力 系统 工业企业和园区要加强厂房光伏、分布式风电、多元储能、 源供应紧张时，调整生产计划，减少非关键设备的用电负荷，或 调整生产工艺，将部分用电负荷转移至低谷时段，实现削峰填谷， 提高电力系统整体运行效率。 — 6 — 3.加强冷热电三联供技术、风光储互补技术、系统能量梯级利 用技术应用，通过多能互补和能源梯级利用，实现工业能效提升。 （五）智慧能源管控系统 构建智慧能源管控系统，对工业绿色微电网内的多种能源进 行统一管理和优化调度。通过大数据分析、预测算法等，根据工

面向不同的客户提供节能改 造服务，提供节能诊断、能 效管理、设备改造服务；通 度技术，为用户提供冷、热、 电 等多 种 能源 供 应服 务 ，降 低 能 源使 用 成本 基 于分 布 式能 源 和多 能 互补 调 系 统 综合能源供应服务 交 易 平 台 生 态 以 分布 式 能源 和 储能 技 术为 支 能源规划服务 节能改造服务 3 5 2 源 5G 边缘网关 分布式光伏 清洁智能微网解决方案 | 分布式能源与储能组建智能微网 应用场 景 5G 边缘网 关 能源监控 能源分析 能源告警 智能运维 能源预测 多能互补 可视化仿真 节能电费 / 冷热费 降低 CO2 排放 应急供电、供热、供冷 提高能源利用率 智慧城市 无线传输 能源侧 分布式光伏 能源预测 智能运维 可视化仿真 5G 边缘网关 节能改造解决方案 | 基于光储一体化实现“削峰填谷” 能源监控 用能诊断 用能分析 多能互补 节能电费 / 冷热费 降低 CO2 排放 应急供电、供热、供冷 智慧用电管理系统（云）