1 背景和意义
国家发展改革委、国家能源局印发的《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》旨在更好指导送端电源基地规划开发和用端源网荷协调互动。在2021年全国能源工作会议上，“两个一体化”再次被强调，提出加快推进“风光水火储一体化”和“源网荷储一体化”发展。可以看出，在送端电源基地建设层面将多能互补系统进行整体配合和管控，在用端综合能源系统层面注重源网荷之间的协调互动，也将成为“十四五”期间能源发展的新需求。
与常规单一系统不同，此类能源系统需要着重考虑多工况下各子系统间的匹配、调度和互动，并充分开展不确定性分析。而且由于系统的复杂性和多变性，此类多能系统的设计规划与运行管控方式的关系更加紧密。相关的规划、设计、仿真、运行管控系统是系统建设的核心和大脑，引领着相关项目开发建设工作。
多能互补集成优化示范工程项目，描述其运行状态的维度，已由原来只有电气量，向电热协同拓展;由原来只有电力的瞬时平衡特性，向含储的电力电量长时间轴协同拓展;由原来单纯的电源单向调节，向源荷协同拓展。储电、储热等不同储能形式在调节时间、转化效率方面不同，其可应对的扰动场景及性价比不同，增加了储能优化的复杂度和难度。不同充放电特征的储能载体(储电、储热)将原来的电力约束拓展为一定时间窗口的电量约束，将有功控制指令由单时点的优化问题提升为多时段的动态优化难题;风光热储荷的动态调节能力不同，在给风光电最大化消纳提供灵活手段的同时，也增加了多能源互补多时间尺度协调控制的难度。
当前，源网荷储一体化和多能互补技术的研究还处于前期阶段，及早布局，进行数据积累和分析，有助于在能源系统转型的大背景下占得先机。
2 电力源网荷储一体化和多能互补的发展状况
2.1 多能源系统的发展态势
杰里米·里夫金提出的“能源互联网”概念为多能源系统的理论体系提供了新的思路，多能源系统的发展对科技创新的推动具有重要意义。
美国的《能源独立和安全法》分析了能源综合规划的意义。加拿大推出了覆盖全国的社区多能源系统，旨在提高能源利用率、响应节能减排、增强多能源协同效益，计划在2050前完成新能源的改革创新。欧盟2050能源路线图中指出了能源系统低碳化的发展路径。《日本战略能源计划》加强了对环境友好型能源的研究力度，大力发展清洁能源，为可再生能源的开发奠定了基础。
此外，国外关于多能源示范工程的研究领域广阔，如加拿大的Guelph项目、瑞典斯特哥尔摩的Royal Seaport项目、英国的Beddington项目等。这些项目为区域多能源系统的发展提供了支撑保障。
多能源系统的技术发展涵盖了从传统的能源供应到清洁能源技术的全面转型。太阳能和风能作为“地理型”资源，具有全球普惠性特征，各国均可通过技术创新加大本国资源利用效率。氢能、生物质能和核能作为“技术型”资源，人才、科技要素已超越资源要素成为首要发展因素，通过科技创新提升能源效率、降低用能成本可大幅推进技术普及程度。这表明，国外在多能源系统技术发展上，不仅注重传统能源的优化利用，更加强调清洁能源技术的研发和应用。
美国、日本和法国在能源转型领域的关键核心技术聚焦于电力、生物燃料和氢能;英国、德国在煤气加热重整和合成烃燃料领域处于全球垄断地位;而意大利在太阳能、风能、氢和生物质能等领域处于国际领先地位。这些成就反映了国外在多能源系统技术创新方面的实力和影响力。
多能源系统的技术发展体现在综合能源服务的布局上，大型能源电力企业加快布局综合能源服务市场，提供包括能效服务、分布式能源、储能、电动汽车充电、微电网等领域的广泛服务。这些服务不仅涵盖了多种能源的供应和管理，还包括了能源效率的提升和新型能源技术的应用，显示了国外在多能源系统技术发展方面的全面性和前瞻性。
2.2 多能互补的发展趋势
国内学者艾斌等对风/光/蓄互补发电系统进行了优化设计，采用数学模型，确定了风力发电机的容量再确定与发电机容量匹配，满足用户负荷所需的以投资成本最小为目标的系统配置。徐大明等以极大化供电可靠性和极小化系统安装成本为目的，引入风力发电机及光伏组件的倾角等因子，以负载缺电率和自适应罚函数法的遗传算法来实现模型模拟。李丹等提出了基于NASA的资源数据的风/光/蓄互补发电系统模型，以实际案例验证了模型的合理性。杨琦等综合考虑了地理位置、风速、日照、负荷变化、风速模型等因素，提出了一种利用改进微分进化算法进行风光互补混合供电系统优化的设计方法。我国关于多能源综合利用的研究处于发展阶段，能源综合利用趋势将是解决未来能源危机问题的重要途径。
随着储能技术、能源转化技术、智能电网技术的不断进步，多能互补系统的性能和效率得到提高，成本进一步降低。中国政府出台了一系列政策支持多能互补行业的发展，为行业的快速发展提供了有力支持。
通过国网青海省电力公司的牵头，联合国内知名科研机构和院校的协同攻关，成功研发了网源一体化多能互补协调调度与控制系统、多能互补系统协调配置软件等，有效支撑了新能源高比例消纳，为我国的能源转型和“双碳”目标提供了有力的技术支持。此外，多能互补技术的应用不仅提升了新能源电力的消纳能力，还通过技术创新和优化配置，增强了系统运行的灵活性，为推动能源基地多能互补开发与利用、提升新能源消纳能力、带动我国新能源并网运行控制技术升级提供了重要技术支撑。
多能互补技术的发展和应用，不仅提高了能源利用效率，还有助于减少对环境的负面影响，推动能源结构的优化和绿色低碳转型。在全球能源转型的大背景下，多能互补作为一种全球性的发展趋势，其国际合作也日益加强，通过技术交流、资源共享、市场拓展等方式，推动了多能互补技术的快速发展和全球能源结构的优化转型。
3 源网荷储一体化的发展历程
2021年2月25日，国家发展改革委、国家能源局《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号文件)的发布为源网荷储一体化的发展提供了政策支持，明确了鼓励社会投资、降低准入门槛、加强监督管理等措施，对于促进我国能源转型具有重要的意义。
随后，国家能源局综合司下发了《关于推进2021年度电力源网荷储一体化和多能互补发展工作的通知》，进一步推动了源网荷储一体化的发展。在油气领域，胜利油田建成首个“源网荷储”一体化系统，通过结合外购电、煤电和绿电成本，构建一体化经济决策模型，实现了能源的高效利用和成本控制。河南省出台了《河南省工业企业源网荷储一体化项目实施细则(暂行)》等政策文件，加快了源网荷储一体化在工业企业、增量配电网、农村地区的应用和推广。许继集团在源网荷储一体化领域取得了显著成绩，通过研发并实施源网荷储协同控制系统，为新能源在新型电力系统中的前沿探索做出了贡献。中国科学院工程热物理所研究分布式冷热电联供系统历时20年之久，“十一五”期间发布的分布式供能专题，整体处于国内领先水平，部分研究达到国际先进水平。
我国已先后建成多个大容量锂电池储能电站，验证了电池储能电站在提高风光等可再生能源消纳等方面的能力。然而现有电池储能电站由于系统动态响应特性不佳、系统运行目标单一、控制精度不高等问题，规模较大的储能电站的调控技术还需进一步的提升，以满足储能电站规模的增大以及应用场景更高的要求。对于大容量电池储能电站，电池的循环寿命是一项重要的考虑指标。电池成组后使用寿命相对于单体电池的寿命大幅缩短是目前急需解决的主要问题，并且由于电池管理与维护技术的不足，致使锂电池发生部分电池过充电、过放电、超温和过流等故障，也造成成组锂电池使用寿命大幅缩短。总的来说，相关技术领域处于基础研究到商业化的阶段，发明类知识产权已经部分存在，可主要针对大规模商业化推广过程中的新问题和新型储能开展技术研究和挖掘。
在基地建设方面，目前相关专利技术，主要针对的是抽水蓄能/光伏/风电等的联合运行，与融盐储热、多层次调度以及结合运行数据优化的知识产权较少。在综合能源方面，目前相关专利技术，主要基于静态工况、微电网系统，结合多能流智能调度、多种形式混合储能的知识产权相对较少。
4 源网荷储一体化在电力系统中的应用思考与建议
在具体实践中，源网荷储一体化可以应用于多个场景。例如，在分布式电源接入方面，通过源网荷一体化平台，可以实现对分布式电源的实时监控和调度，确保电力系统的安全稳定运行。在工业区能效管理与优化方面，通过源网荷一体化平台，可以实现对区域内电力设备的实时监测和管理，提高能源利用效率。在大型光伏发电企业并网运行方面，源网荷一体化可以实现光伏发电与电网的高效互动，提高光伏发电的并网运行效率。具体如下：
(1)提高电力系统的灵活性和可靠性。源网荷储一体化可以实现对电力系统各个环节的精准控制和协调，从而提高系统的灵活性和可靠性。例如，在新能源大规模并网的情况下，通过储能设备的调节，可以平衡电网的功率波动，保证电网的稳定运行。
(2)促进新能源的消纳。随着新能源的发展，其在电力系统中的占比逐渐增加，但由于新能源发电具有间歇性和波动性的特点，给电网的稳定运行带来了挑战。源网荷储一体化可以通过储能设备对新能源进行存储和调节，实现新能源的高效消纳，避免新能源的浪费。
(3)实现电力系统的智能化管理。源网荷储一体化可以结合先进的通信技术和信息技术，实现对电力系统的智能化管理。通过对电力系统各个环节的实时监测和控制，可以及时发现和解决电力系统中的问题，提高系统的运行效率和安全性。
(4)推动电力系统的绿色发展。源网荷储一体化可以促进电力系统的绿色发展，通过优化资源配置和能源利用，降低电力系统的碳排放和环境污染。例如，在新能源发电方面，源网荷储一体化可以推动风电、光伏等清洁能源的发展，减少对化石能源的依赖。源网荷储一体化在电力系统中的应用虽然取得了一定的进展，但仍然面临多方面的挑战，需要政府、企业和科研机构共同努力，通过机制创新和技术进步来推动其发展。总之，源网荷储一体化在电力系统中的应用具有广泛的前景和重要的意义，可以推动电力系统的升级和发展，提高能源利用效率，促进绿色能源的发展。
5 结语
当前，国内外大多数新能源基地主要采用单一的储能配置形式。实际项目中，电化学储能相对规模较小，光热熔盐储能案例较少。且实际案例中，尚无多种大规模混合储能系统协同解决多尺度储能需求的案例，相关的优化工作也处于起步阶段。
风能和太阳能的互补特性，决定了风光互补发电在一定程度上克服了风能、太阳能的供电不均衡缺陷，通过风光互补发电，可以有效地减小新能源发电的波动率，降低对电网的冲击，维持整个电网安全、平稳运行，同时使自然资源得到充分利用。随着新能源发电总容量的增加，提高了系统风险防控能力。
虽然风能和太阳能在时间上均有天然的互补性，但是风光发电容量配比不同时，多能互补新能源发电系统风险防控能力会受到不同程度的影响。一般来说，在风资源较好的地区，当风电容量配比大于光伏容量配比时，多能互补新能源发电系统风险防控能力较好。
太阳能光伏企业资本结构与盈利能力呈负相关关系，风光互补发电不仅提高了新能源发电的效率和稳定性，还为电网的安全、平稳运行提供了重要支持。随着新能源技术的不断发展和完善，风光互补发电将在未来能源领域中发挥更加重要的作用。
随着我国双碳战略的持续落地，支撑清洁能源大规模、高比例发展，构建全球领先的多元储能体系，加快推进电化学共享储能建设，稳步推进熔盐储热、压缩空气等新型储能项目先行示范，形成可复制、可推广的储能发展模式，已经成为了新能源行业发展的重要问题。
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202505/22/389442.html
