发达国家综合能源技术大总结

综合能源系统，是指一定区域内的能源系统利用先进的技术和管理模式，整合区域内石油、煤炭、天然气和电力等多种能源资源，实现多异质能源子系统之间的协调规划、优化运行、协同管理、交互响应和互补互济，在满足多元化用能需求的同时有效提升能源利用效率，进而促进能源可持续发展的新型一体化能源系统。

能源生产侧

区域供暖和热电联产技术

使得电力系统与供热系统强力耦合在了一起，有效的减少了风电带来的波动负荷；此外电厂的高灵活性改造，使得电网的负荷波动在短时间能够有效缓和，保障了电能的质量。

负载管理

德国目前的电力供应系统基于发电跟随消耗的原理，即所谓的发电厂的负载跟踪操作。灵活的生产控制可以确保消耗和生产始终保持一致，以保持电网的稳定性。目前，传统的电厂更多用于补偿太阳能和风能发电系统在需求波动和与天气有关的波动。随着可再生能源发电份额的进提升和常规发电量的下降，对电力需求的调整灵敏度的要求在一定程度上随着发电量的增加而提高。有针对性的负载控制称为负载管理。

能源消耗侧

建筑领域

1、燃气热泵和基于天然气的热电联产技术可以减少燃料使用时的二氧化碳排放

2、地源或空气源热泵适用于低温供热系统

3、使用空气-水电热泵、盐水和水-水电热泵

4、对于密集的城市地区使用大型城区供热网络，对于较小的城市社区可以建立独立的小型供热系统

5、利用太阳能建立光伏发电系统、光热系统

6、在光热、热泵等系统中使用冷凝锅炉

交通领域

1、使用电池电动汽车，电动驱动器比内燃机效率更高，且更安静，局部不产生有害的排放物

2、同时具有高性能电池和内燃机的电动机的混合动力汽车有更高的功率密度和更低的成本，插电式混合动力车以及带内燃机增程器的车辆也将电动汽车的优点与传统车辆的长距离性能相结合

3、推广燃料电池汽车（目前比电池电动汽车更贵）

4、研发天然气汽车，可以使用天然气、生物甲烷及合成甲烷作为燃料

5、使用合成液体燃料，其基本具有汽油和柴油的性质，不需要更换车辆和加油站网络

工业过程领域

工业过程中的能耗占德国总能耗的30%左右，其中三分之二是热量消耗。由于天然气是其中百分比最大的能源消耗（约75%），工业过程中会产生大量温室气体。减少温室气体排放的措施一方面包括增加工业生产过程中的开关，另一方面则为提升能源效率和可再生能源的比重。主要有以下方法：

1、给超高温工业过程（例如超过1500摄氏度）提供热量的能源兼有其他作用，例如焦炭用作主要还原剂，并且由于其机械稳定性而确保高炉过程中的稳定分层

2、提高废热回收利用率，使其再次进入热网络

3、在某些工业过程中，可以使用电力代替化石燃料，或使用电力和天然气混合系统

需求侧管理

它指的是影响电力需求的措施，包括控制需求侧负荷的措施和减少电力消耗的措施，以降低能源成本。比如引入柔性负荷，用于特异性的响应电力市场剩余或短缺的情况，为电力网络运营商提供平衡能量。

汽车与电网的平衡机制

这一智慧的综合能源由当地可再生能源发出的电力，燃气网络、热网与灵活的负荷相结合，从而平衡可再生能源的波动性。该系统由可再生能源发电侧、电动汽车、电动汽车充电桩、电动公交车和电动自行车综合交通系统;、加热系统；、工业规模氢燃料电池等组成。通过能灵活监控和控制 ，在本地可再生能源发电高峰期提高负荷，并在需求高峰时释放储存的能源。

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数字化

数字化技术是实现智慧城市目标的重要手段，对促进智慧城市的可持续发展至关重要，服务内容包括基础建设，数据共享与隐私安全。通过物联网传感器的覆盖，网络远程控制与自动化技术，海量实时数据被不断生成，对有价值数据信息的提取尤为关键，例如用户端能源消耗的行为模式、垃圾箱中废物量的检测、城市交通信息与空气污染指数等。 为了确保交通，供暖与商业等领域获得稳定，环保又低价的能源，需要建立更加智能的能源系统。例如丹麦电力部门从2013年开始的对用户端智能电表的的普及与推广，数据通过智能电表会自动从家庭用户端传入DataHub, 并在此进行结算。除常见的电力领域外，在天然气，供水与供暖等其他领域，数据量也在逐年大幅增加，对综合能源系统提出了更高的智能化需求。 当数据被收集汇总后，公共设施所属部门将对这些数据进行整理分析，以此来获取能源网络的优化方法，并对未来的投资与发展助力。基于此类数据所研发的产品与服务，不仅能为能源客户端，也能为能源供应与运输端创造更多的商业价值。（张佳琪）