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面向雙碳目標的綜合能源系統智慧運行大腦

1.痛點問題能源綠色低碳轉型是當今世界共同面臨的重大課題，能源互聯網是支撐以新能源為主體的新型能源系統的重要手段，也是實現我國能源轉型和碳達峰碳中和目標的重要途徑。綜合能源系統是能源互聯網的基本物理載體。在傳統能源系統中，電網、熱網、天然氣網、交通網等分屬不同公司管理和運營，不同能源系統相對獨立，存在能源豎井，能源使用效率總體不高。綜合能源系統通過電、熱、冷、氣等多種能源的互聯互通，通過科學化管理實現多能互補及源網荷儲協同，打破傳統不同能源系統之間相互割裂的情形，在安全供能前提下最大化不同類型的效益，從而提升綜合能源效率，促進可再生能源消納，降低用能成本、提高用能可靠性，減少或延緩投資和建設等。當前國內開展了許多綜合能源系統的示范和應用，但由于綜合能源系統橫跨多個學科、多個系統和設備廠家、多個管理運營主體，許多項目存在“綜合有余、智慧不足”的特點，其運行控制仍然以“被動式數字監控”為主，沒有給予運行人員足夠的分析決策幫助，沒有實現“主動式智能調控”，未能夠充分發揮多能互補的效益。主要原因在于缺乏一個智慧能源大腦——綜合能量管理系統（IntegratedEnergyManagementSystem,IEMS）對實時運行中的電、熱、冷、氣進行智慧化的分析和決策。城市在能源轉型發展過程中面臨著能源科技創新相對割裂、缺乏實證，能源產業數字化、智慧化滯后，能源行業壁壘眾多，可再生能源送出和消納困難等諸多挑戰。由于城市范圍大，尤其是海量分布式資源接入，需要進行協調優化調度的對象的種類繁多、數量龐大、控制方式多樣。因此如何在保證系統安全運行的基礎上協同多能流，適應多參與主體的需求，需要跳出電力行業邊界，挖掘熱、氣、氫、煤與電能之間的互補性，激活多能間的靈活性，面對靈活性資源呈現出巨量、分布和異質的新特征，迫切需要突破能源互聯網技術，實現橫向的多能互補和縱向的源網荷儲協同。在能源互聯網的頂層方案設計中，涉及到各種能流（電、煤、氣、熱、交通等）的綜合分析、溯源計算、綜合減排和協同優化問題等，各種能流間相互耦合，其中專業性、綜合性較強的多能流、溯源、優化、管理等工作，都需要能夠支撐城市級大規模綜合能源系統分析和優化的多能流能量管理技術支持。 2.解決方案基于統一能路理論，突破大規模綜合能源系統能量管理系列關鍵技術，開發了城市級多能流能量管理系統，支撐城市級多能系統破解“互通不足、缺乏智慧”的運行現狀，將城市級多能系統運行管理從“孤立的被動式數字監控”提升到“互聯的主動式智能調控”。基于該技術研制了IEMS系統，支撐新能源、分布式能源、電動汽車、氫能源汽車等發展，形成統一性、規范性、科學性的管理體系，構建綠色低碳、安全高效、開放共享的城市能源生態，賦能眾多參與者共同推動城市能源系統的升級。合作需求受讓方可基于本項技術，結合所應用地點實際情況，設計并研發（IEMS）軟件產品，并在城市/園區能源互聯網中心取得應用。在以IEMS及家族產品作為核心產品進行開發的同時，受讓方還可開發部分延伸產品，包括多能系統規劃評估、大數據挖掘分析、AI技術應用等，并提供咨詢服務、售后服務、技術培訓服務等。具體需求包括： 1、提供技術工程化、產品化所需的資金、場地、實驗條件、團隊等，幫助孵化資源； 2、尋找合適的園區、城市等應用場景； 3、尋求資源對接。本項技術目前正在與山西省朔州市進行對接，借由山西能源互聯網建設大背景，向朔州市產業研究院進行轉化。

清華大學 2022-05-31

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