綜合能源系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)綜述與展望

鄭長富

摘? ?要：分析現(xiàn)階段我國能源利用情況，可知出現(xiàn)了不可再生能源利用數(shù)量減少且使用后造成的環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，制約著我國的現(xiàn)代化發(fā)展，所以需要各地的資源利用管理部門對于綜合能源系統(tǒng)涉及相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行積極的學(xué)習(xí)與研究，促使大量可再生且清潔無污染的能源可以得到高效且合理的利用，以往存在的能源利用問題得以妥善的處理。基于此本文對綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行了概述，并對該系統(tǒng)良好應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究情況作以了詳細(xì)闡述，希望可以為后續(xù)我國能源問題有效解決提供參考經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：綜合? 能源? 系統(tǒng)? 關(guān)鍵? 技術(shù)? 展望

中圖分類號：TM 71? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0049-02

我國當(dāng)前面臨著嚴(yán)峻的能源利用緊張局面，若對相關(guān)的能源利用問題不關(guān)注且不重視，也沒有積極尋求新的能源利用之路，易導(dǎo)致能源問題愈加嚴(yán)重，所以我們對現(xiàn)階段多名學(xué)者對于能源問題解決方法研究的成果進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)對于解決這一問題有著非常理想的效果，而且研究人員也提出了多種實現(xiàn)系統(tǒng)有效應(yīng)用目的的關(guān)鍵技術(shù)，由于不同技術(shù)的應(yīng)用條件與效果存在差異。

1? 綜合能源系統(tǒng)概述

綜合能源系統(tǒng)具體而言指的是對于一個區(qū)域內(nèi)存在的地?zé)帷⑹汀⒑四堋㈦娔堋⒚禾俊L(fēng)能等再生或不可再生資源進(jìn)行有效整合，之后采用多種現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)，對于本區(qū)域資源組成系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)配置，以此確保不同方面的能源利用需要可以得到極大的滿足，并且能源的利用率也有著很大的提高，促使相應(yīng)區(qū)域形成具有可持續(xù)發(fā)展特點的能源利用系統(tǒng)，可利用資源少、環(huán)境污染、利用率低等問題可以在這一過程中得到良好的處理。分析綜合能源系統(tǒng)的組成部分，可知包括下列內(nèi)容：供能網(wǎng)、能源交換與存儲環(huán)節(jié)、終端綜合能源供應(yīng)單元、用戶，其中供能網(wǎng)涉及供熱、供電等網(wǎng)絡(luò)，能源交換環(huán)節(jié)則包括暖通空調(diào)、發(fā)電機設(shè)備等。

2? 關(guān)于綜合能源系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究

2.1 多能協(xié)同規(guī)劃設(shè)計技術(shù)

該技術(shù)具體應(yīng)用期間參考的依據(jù)主要為確定一個區(qū)域的資源分布利用及經(jīng)濟(jì)發(fā)展實際情況，以此參考各方的能源利用需要，便可以對這一地區(qū)的能源進(jìn)行合理使用，顯著提高資源利用率。分析當(dāng)前學(xué)界對基于綜合能源系統(tǒng)的多能協(xié)同規(guī)劃設(shè)計技術(shù)所做的研究，可知所得的研究成果較多，可以在該技術(shù)具體應(yīng)用時加以參考，其中英國帝國理工學(xué)院的研究人員選擇了混合整數(shù)線形、非線性優(yōu)化的方式，對于城市的能源利用情況進(jìn)行了探究，明確了能源利用需要、能源利用技術(shù)選擇等方面的相關(guān)性，研究結(jié)果證實借助于該技術(shù)可實現(xiàn)城市能源的合理利用。同時我國的一些學(xué)者當(dāng)前也針對能源利用問題進(jìn)行了多能協(xié)同規(guī)劃設(shè)計技術(shù)的研究，其中部分學(xué)者研究時事先對選定的研究對象進(jìn)行了當(dāng)?shù)鼐C合資源系統(tǒng)管網(wǎng)管徑方案的設(shè)計，之后依托資源利用質(zhì)量調(diào)節(jié)手段，對于方案內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，而部分學(xué)者則對綜合資源系統(tǒng)供需側(cè)的相關(guān)內(nèi)容提前進(jìn)行了明確，之后根據(jù)側(cè)用戶的能源需求行為，便可以良好地調(diào)整系統(tǒng)，促使能源在本地區(qū)得到全面且高效的利用[1]。

2.2 多能優(yōu)化運行技術(shù)

該技術(shù)在一個區(qū)域的能源利用期間，主張在把握能源總量的基礎(chǔ)上進(jìn)行能源利用總需求的降低處理，從而達(dá)到能源科學(xué)合理調(diào)度應(yīng)用的目的。目前研究人員在綜合能源系統(tǒng)的多能優(yōu)化運行技術(shù)的研究中也有著較多成果，總結(jié)國外很多學(xué)者的研究成果，主要有微網(wǎng)預(yù)測控制模型，該模型的設(shè)計原理為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以此通過該模型可以對綜合資源應(yīng)用進(jìn)度進(jìn)行實時把控，有助于能源利用管理人員參照模型提示的數(shù)據(jù)信息做好當(dāng)?shù)啬茉促Y源的合理調(diào)度使用;另有一些學(xué)者提出了濾波控制算法，此種算法在綜合風(fēng)電資源系統(tǒng)中的應(yīng)用價值高，可以使得儲電設(shè)備不僅可以在風(fēng)能發(fā)電時儲存大量的電能資源，而且使得設(shè)備的使用壽命顯著延長，有效維持本地區(qū)綜合資源系統(tǒng)正常有序運轉(zhuǎn)的效果。對于我國學(xué)者關(guān)于綜合能源系統(tǒng)的多能協(xié)同優(yōu)化運行技術(shù)的研究情況進(jìn)行總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)王成山等人對于所研究城市的資源現(xiàn)狀與經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況有著準(zhǔn)確的把握過后，參考相關(guān)的調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行了城市綜合能源系統(tǒng)的構(gòu)建， 在具體建立過程中應(yīng)用了集中母線，以此進(jìn)行了混合整數(shù)線性規(guī)劃模型的建立，從而在城市綜合能源利用時可以依據(jù)這個模型進(jìn)行合理調(diào)配。

2.3 能源轉(zhuǎn)化技術(shù)

目前進(jìn)行能源資源的高效利用時，能源轉(zhuǎn)換技術(shù)也為一項非常重要的實現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)應(yīng)用的技術(shù)，具體應(yīng)用此項技術(shù)時側(cè)重于對一次、二次能源的有效轉(zhuǎn)換，從而使得能源利用價值較之于以往有著大幅度的提升，其中常見的一次能源涉及生物能、風(fēng)能及太陽能等可再生的清潔能源，也包括石油天然氣等不可再生能源，二次能源則主要為電能，此種能源在當(dāng)前人們的社會生產(chǎn)中有著非常廣泛的應(yīng)用，而且取得了非常好的應(yīng)用成效。對于當(dāng)前出現(xiàn)的適用于綜合能源系統(tǒng)的多種能源轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行研究，可知主要包括下列內(nèi)容：

首先生物質(zhì)氣化技術(shù)，此項技術(shù)屬于熱化學(xué)處理技術(shù)的一種，實際應(yīng)用時可以對秸稈、動物糞便等生物質(zhì)進(jìn)行處理，促使這些物質(zhì)可以有效轉(zhuǎn)化為氣體燃料，方便地應(yīng)用于人們的生產(chǎn)與生活之中，該技術(shù)當(dāng)前實現(xiàn)時需要借助于生物質(zhì)氣化爐來工作，作用于農(nóng)村的大量生物質(zhì)氣化處理中獲得了非常理想的能源轉(zhuǎn)化利用效果。其次風(fēng)電轉(zhuǎn)化技術(shù)，當(dāng)前利用風(fēng)能進(jìn)行電力生產(chǎn)轉(zhuǎn)換為世界各國學(xué)者研究的重點內(nèi)容，實際轉(zhuǎn)換時主張利用風(fēng)力發(fā)電機來進(jìn)行有效的資源轉(zhuǎn)換利用，該發(fā)電設(shè)備具體使用時發(fā)揮關(guān)鍵作用的部分為主軸槳葉，從而可帶動設(shè)備將風(fēng)能大量地轉(zhuǎn)換為電能。

2.4 儲能技術(shù)

綜合資源系統(tǒng)應(yīng)用過程中對于該類資源的良好存儲也為一項重要工作，為了有效提升能源存儲效果，則需要借助于多種儲能技術(shù)，當(dāng)前常用的儲能技術(shù)包括四種，即儲熱、儲氣、儲電及蓄冷技術(shù)，其中適用于綜合能源系統(tǒng)中的儲電技術(shù)主要為儲電電池，依托燃料、液留兩種電池便可以將生產(chǎn)出的大量電能進(jìn)行良好的存儲，前一種電池應(yīng)用期間，依托電池裝置可以對燃料進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化，以此便可以大量儲電，參考該技術(shù)的應(yīng)用情況，可知現(xiàn)階段該技術(shù)除了可以在液留電池應(yīng)用的區(qū)域進(jìn)行應(yīng)用外，還可以在我國東部沿海地區(qū)進(jìn)行大量的應(yīng)用，現(xiàn)階段上海市、鄭州市等多個省市依托該儲電技術(shù)進(jìn)行了當(dāng)?shù)毓财嚾剂系挠行мD(zhuǎn)化，使得諸多車輛可以借助于氫燃料電池裝置進(jìn)行有效運行，后一種電池在應(yīng)用期間的條件為存儲的電能資源具有大容量光伏、高滲透率及風(fēng)電資源等特點，以此依托該電池便可以對各類電能存儲輸出功率作以科學(xué)化的調(diào)節(jié)，使得綜合能源系統(tǒng)可以正常穩(wěn)定的運行，所以該種電池可在海島等地的綜合能源系統(tǒng)實現(xiàn)中進(jìn)行儲電應(yīng)用[2]。

3? 結(jié)語

目前科研人員研究出了諸多的綜合能源系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，通過這些技術(shù)可以對本地區(qū)擁有能源具體情況進(jìn)行綜合把握、調(diào)度、利用，促使可再生能源消納率提升，困擾我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源利用問題得以有效解決，同時這些系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)在實際應(yīng)用期間還存在著較多的缺陷和不足，需要研究人員在未來結(jié)合最新的研究理念與技術(shù)繼續(xù)對綜合能源系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容不斷加以研究，確保能源問題可以在未來有效解決，助推我國的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 袁智勇，趙懿祺，郭祚剛，等.面向能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃研究綜述[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2019，13（7）：1-9.

[2] 賈云輝，張峰.考慮分布式風(fēng)電接入下的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)多元儲能雙層優(yōu)化配置研究[J].可再生能源，2019，37（10）：1524-1532.

[3] 宮飛翔，李德智，田世明，等.綜合能源系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)綜述與展望[J].可再生能源，2019，37（8）：1229-1235.