多能互補(bǔ)注重從能源供給側(cè)、用戶需求側(cè)、能源輸配側(cè)實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)和融合等，按照能源形式的供給和消納特性的不同，優(yōu)化多種類型能源的生產(chǎn)和利用的綜合互補(bǔ)，解決棄風(fēng)、棄光、棄水、限電等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展[1]。
2022年1月底，國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，首次提出了“現(xiàn)代能源體系”的建設(shè)計(jì)劃。在規(guī)劃中，“多能互補(bǔ)”提及次數(shù)高達(dá)12次，足以說(shuō)明“多能互補(bǔ)”的重要地位。以下為規(guī)劃中提及的多能互補(bǔ)相關(guān)內(nèi)容：
1、在風(fēng)能和太陽(yáng)能資源稟賦較好、建設(shè)條件優(yōu)越、具備持續(xù)整裝開(kāi)發(fā)條件、符合區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)等要求的地區(qū)，有序推進(jìn)風(fēng)電和光伏發(fā)電集中式開(kāi)發(fā)，加快推進(jìn)以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點(diǎn)的大型風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目建設(shè)，積極推進(jìn)黃河上游、新疆、冀北等多能互補(bǔ)清潔能源基地建設(shè)，優(yōu)化電源側(cè)多能互補(bǔ)調(diào)度運(yùn)行方式，充分挖掘電源調(diào)峰潛力。
2、積極推進(jìn)多能互補(bǔ)的清潔能源基地建設(shè)，科學(xué)優(yōu)化電源規(guī)模配比，優(yōu)先利用存量常規(guī)電源實(shí)施“風(fēng)光水（儲(chǔ)）”、“風(fēng)光火（儲(chǔ)）”等多能互補(bǔ)工程，大力發(fā)展風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等新能源，最大化利用可再生能源。
3、依托存量和新增跨省跨區(qū)輸電通道、火電“點(diǎn)對(duì)網(wǎng)”外送通道，推動(dòng)風(fēng)光水火儲(chǔ)多能互補(bǔ)開(kāi)發(fā)，重點(diǎn)建設(shè)黃河“幾”字彎、河西走廊、新疆等清潔能源基地。
4、結(jié)合清潔能源基地開(kāi)發(fā)和中東部地區(qū)電力供需形勢(shì)，建成投產(chǎn)一批、開(kāi)工建設(shè)一批、研究論證一批多能互補(bǔ)輸電通道。
5、適應(yīng)數(shù)字化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化能源基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展要求，建設(shè)智能調(diào)度體系，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)、多能協(xié)同互補(bǔ)及用能需求智能調(diào)控。
6、以多能互補(bǔ)的清潔能源基地、源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目、綜合能源服務(wù)、智能微網(wǎng)、虛擬電廠等新模式新業(yè)態(tài)為依托，開(kāi)展智能調(diào)度、能效管理、負(fù)荷智能調(diào)控等智慧能源系統(tǒng)技術(shù)示范。
7、區(qū)域（?。┘?jí)、市（縣）級(jí)、園區(qū)（居民區(qū)）級(jí)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化示范，多能互補(bǔ)建設(shè)風(fēng)光儲(chǔ)、風(fēng)光水（儲(chǔ)）、風(fēng)光火（儲(chǔ)）一體化示范，智慧城市、智慧園區(qū)、美麗鄉(xiāng)村等智慧用能示范。
8、多能互補(bǔ)集成與智能優(yōu)化、用能需求智能調(diào)控、智慧能源生產(chǎn)服務(wù)、智慧能源系統(tǒng)數(shù)字孿生等平臺(tái)和數(shù)據(jù)中心示范。
9、創(chuàng)新電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)管理機(jī)制，推動(dòng)項(xiàng)目規(guī)劃、建設(shè)實(shí)施、運(yùn)行調(diào)節(jié)和管理一體化。
10、建立源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)項(xiàng)目協(xié)調(diào)運(yùn)營(yíng)和利益共享機(jī)制。 從規(guī)劃中可以看出，“多能互補(bǔ)”發(fā)展圍繞在用戶側(cè)和電源側(cè)兩方面。根據(jù)2016年的《國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局關(guān)于推進(jìn)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)》，用戶側(cè)是面向終端用戶電、熱、冷、氣等多種用能需求，因地制宜、統(tǒng)籌開(kāi)發(fā)、互補(bǔ)利用傳統(tǒng)能源和新能源，優(yōu)化布局建設(shè)一體化集成供能基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)天然氣熱電冷三聯(lián)供、分布式可再生能源和能源智能微網(wǎng)等方式，實(shí)現(xiàn)多能協(xié)同供應(yīng)和能源綜合梯級(jí)利用。而電源側(cè)則是注重利用大型綜合能源基地風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)風(fēng)光水火儲(chǔ)多能互補(bǔ)系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行。根據(jù)國(guó)家能源局2016年發(fā)布的《首批多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程入選項(xiàng)目名單》，共有17個(gè)終端一體化供能系統(tǒng)以及6個(gè)風(fēng)光水火儲(chǔ)多能互補(bǔ)系統(tǒng)入選。面向電源側(cè)的6個(gè)項(xiàng)目分別為：河北省張家口市張北風(fēng)光熱儲(chǔ)輸多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程、陜西省韓城龍門開(kāi)發(fā)區(qū)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程、青海省海西州多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范項(xiàng)目、內(nèi)蒙古包頭市神華神東電力風(fēng)光火熱儲(chǔ)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范項(xiàng)目、青海海南州水光風(fēng)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程、四川省涼山州木里縣鴨嘴河流域光水牧多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程。截至2023年3月，中國(guó)多能互補(bǔ)行業(yè)相關(guān)的擬建項(xiàng)目有198項(xiàng)，其中2022年發(fā)布的擬建項(xiàng)目共有11項(xiàng)，多能互補(bǔ)已經(jīng)是能源發(fā)展與整合、建設(shè)現(xiàn)代能源體系的重要策略。“自然資源+基礎(chǔ)設(shè)施”的雙保障是發(fā)展多能互補(bǔ)的重要前提，地區(qū)需要具備豐富的太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能資源、火能資源、儲(chǔ)能資源、熱能資源等，并且需要擁有覆蓋大部分地域的強(qiáng)大電網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施作為保障。其實(shí)，歸根結(jié)底，互補(bǔ)發(fā)電通過(guò)智能控制多種發(fā)電方式，并利用儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)電能進(jìn)行儲(chǔ)存，最后通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娺M(jìn)行供電[2]。而目前首批公布的6個(gè)國(guó)家級(jí)多能互補(bǔ)項(xiàng)目中完整實(shí)施項(xiàng)目1個(gè)，部分實(shí)施項(xiàng)目2個(gè)，立項(xiàng)未開(kāi)工項(xiàng)目3個(gè)。
青海海西州格爾木多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程是集風(fēng)、光、熱、儲(chǔ)、調(diào)、荷于一體純清潔能源綜合利用創(chuàng)新項(xiàng)目，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)風(fēng)光熱儲(chǔ)調(diào)荷智能調(diào)度技術(shù)空白，其以風(fēng)電為主，以光熱發(fā)電及蓄電池儲(chǔ)能電站為調(diào)節(jié)電源，并通過(guò)智慧能源系統(tǒng)對(duì)多種能源實(shí)施柔性智能調(diào)控，降低出力波動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)“1+1>2”的效果[3]。項(xiàng)目總投資約63.7億元，總裝機(jī)容量700MW，投資建設(shè)了200MW光伏發(fā)電項(xiàng)目、400MW風(fēng)電項(xiàng)目、50MW光熱發(fā)電項(xiàng)目以及50MW蓄電池儲(chǔ)能電站。項(xiàng)目目前的年均發(fā)電量約11.37億千瓦時(shí)，可供整個(gè)青海城鄉(xiāng)居民一個(gè)季度的用電總量。具體實(shí)施為風(fēng)電、光伏、光熱通過(guò)35 kV集電線路接入110 kV升壓站送至330 kV匯集站并網(wǎng)；儲(chǔ)能電站就地升壓至35 kV后通過(guò)光伏電站35 kV母線送至330 kV匯集站，如示意圖所示[4]。示范項(xiàng)目示意圖
張北風(fēng)光熱儲(chǔ)輸多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程是集風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能及輸電工程四位一體的可再生能源項(xiàng)目，總投資約為43.5億元，總裝機(jī)容量為475MW，其中風(fēng)電裝機(jī)150MW，光伏裝機(jī)250MW，光熱裝機(jī)50MW，儲(chǔ)能裝機(jī)25MW，目前已推動(dòng)實(shí)施。項(xiàng)目建成后年發(fā)電量約93000萬(wàn)kWh，探索出了一種世界首創(chuàng)的風(fēng)光儲(chǔ)輸聯(lián)合運(yùn)行模式，即通過(guò)風(fēng)、光、儲(chǔ)的七種組合發(fā)電方式，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合發(fā)電。 青海海南州水光風(fēng)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程為全球單體最大水光風(fēng)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程，該項(xiàng)目包括416萬(wàn)千瓦水電、400萬(wàn)千瓦光伏、200萬(wàn)千瓦風(fēng)電，建成后三種電源將通過(guò)多能互補(bǔ)750千伏匯集站打捆送出，實(shí)現(xiàn)水光風(fēng)電協(xié)調(diào)控制，多能互補(bǔ)后送入電網(wǎng)。其中，320兆瓦級(jí)龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站實(shí)現(xiàn)了用可控的水電來(lái)補(bǔ)充、調(diào)節(jié)不穩(wěn)定的光能、風(fēng)能，待調(diào)節(jié)成穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)電能之后，再統(tǒng)一輸送給電網(wǎng)。 而對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)方面，青海海西州格爾木多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程中的儲(chǔ)能項(xiàng)目采用了磷酸鐵鋰電池，由于近年來(lái)儲(chǔ)能電池成本下降，儲(chǔ)能電站的電池成本要遠(yuǎn)低于新建同等調(diào)頻能力火電廠的成本，效益性顯著。儲(chǔ)能電池的選型需要充分考慮安全性、運(yùn)行性能和經(jīng)濟(jì)性，常見(jiàn)的儲(chǔ)能技術(shù)中（如鉛酸電池、鋰電池、液流電池、鈉硫電池、超級(jí)電容器等），鉛酸電池雖然價(jià)格低廉但循環(huán)壽命短、環(huán)保性差、能量密度低；超級(jí)電容器也受制于能量密度；鈉硫電池與液流電池目前主要是受制于成本，因此選擇了綜合更為合適的磷酸鐵鋰電池[4]。目前發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的配置首選以磷酸鐵鋰等鋰電池為主，隨著國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能項(xiàng)目開(kāi)發(fā)規(guī)模的不斷增大，液流電池、壓縮空氣、飛輪、蓄熱電池等新型儲(chǔ)能技術(shù)均有不同程度的進(jìn)展[5]。總而言之，多能互補(bǔ)是未來(lái)能源側(cè)以及用戶側(cè)的重要發(fā)展方向，目前也正處于發(fā)展新興之時(shí)，但其中也還存在很多技術(shù)問(wèn)題，需要解決不同種類能源之間高效配合的機(jī)制。在儲(chǔ)能方面，目前還是以磷酸鐵鋰為主，主要是出于能量密度與成本的綜合考量，未來(lái)液流電池、鈉電池等新型儲(chǔ)能技術(shù)在成本下降后，也將在多能互補(bǔ)領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱。[1] 陳正曦,余軼,梁才浩等.全球能源互聯(lián)網(wǎng)框架下的清潔能源多能互補(bǔ)協(xié)同開(kāi)發(fā)[J].全球能源互聯(lián)網(wǎng),2023,6(02):126-138.DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2023.02.004.[2]劉述波,楊斌,仲春林等.基于多能互補(bǔ)的儲(chǔ)能系統(tǒng)需求響應(yīng)策略研究[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2023,42(11):137-141.DOI:10.20033/j.1003-7241.(2023)11-0137-05[3]嘯宇. 探訪世界首個(gè)多能互補(bǔ)示范項(xiàng)目[N].西寧晚報(bào),2023-09-14(A02).DOI:10.28899/n.cnki.nxnwb.2023.002414.[4] 李建林, 王劍波, 葛樂(lè), 袁曉冬, 周京華, 李春來(lái). 多能互補(bǔ)示范項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)行的啟示[J]. 湖北電力, 2019, 43 (03): 49-56.[5]康俊杰,趙春陽(yáng),周國(guó)鵬等.風(fēng)光水火儲(chǔ)多能互補(bǔ)示范項(xiàng)目發(fā)展現(xiàn)狀及實(shí)施路徑研究[J].發(fā)電技術(shù),2023,44(03):407-416.
