李彦君
国网晋中供电公司山西省晋中030600
摘要：新一代的综合能源服务平台企业，将利用创新模式和技术更加贴近消费者，深刻理解客户需求，利用大规模网络协同和数据智能，快速迭代产品与服务，构建崭新的能源生态系统。本文主要对综合能源系统关键技术综述与展望进行了分析研究。
关键词：综合能源；市场前景；关键技术
1综合能源的战略地位
今年初我国国家电网在新年贺词中提出打造“三型两网”的建设目标。“三型两网”中的“三型”指的是：枢纽型、平台型、共享型。“两网”指的是：坚强智能电网和泛在电力物联网。要打造世界一流，提升企业的竞争力。想要实现这一目标首要做的就是能源变革，而能源变革的核心价值目标就是提升能源系统的效率。能源系统的效率包括6个方面的内容：（1）能源经济效率；（2）能源技术效率；（3）能源无碳化率；（4）能源无害化率；（5）能源安全化效率；（6）能源智慧化率。能源变革的核心目标有了从而需要建立能源高质量发展的评价指标体系，体系的建立也需要从以下7个方面着手：（1）能源安全与结构优化指标；（2）能源经济效率效益指标；（3）能源金融协同发展指标；（4）能源公平共享发展指标；（5）能源经济运行质量指标；（6）能源环境生态质量指标；（7）能源有序发展能力指标。未来在2050年，中国的可再生能源占电力市场总量的60%，国际上美国和德国将在2050年会达到80%。预计到2022年，中国光伏用户系统的成本单价为2.2元/W，远低于火力发电的成本。预计2020年底中国的光伏总装机容量达250GW，分布式光伏将开始全面增长。光伏之最的德国（分布式光伏装机占比达75%）在2014年就开始削减补贴，试点电价竞价。英国行业预计光伏发电有可能在2020年彻底摆脱补贴，光伏将会迎来爆发式的增长。
2综合能源服务的市场前景
“十三五”期间，我国先后出台了能源、电力、油气、可再生能源发展、北方地区清洁供暖等阶段性专项规划，以及节能减排、电能替代、互联网+智慧能源、储能技术和产业发展等专门的工作方案、指导意见等，这些规划类、指导类政策文件，提出了能源消费总量和强度双控、电气冷热等能源输配网络基础设施建设、热电冷三联供等各类分布式能源发展、电能替代、智慧能源发展、储能发展等方面的阶段性目标、重点领域和工作任务以及综合保障措施，不仅为综合能源服务指明了具体发展方向和重点发展领域，同时为综合能源服务创造了巨大的市场需求。从当下能源服务的实际业务看，无论是国网、南网，还是新奥、华润，其能源服务业务的出发点，更多的是传统的合同能源管理、分布式能源（或者热电联产）、储能、分布式光伏等项目投资，以及部分的电力服务（如：配电运维服务）、少数试验性微电网（多能互补+调度控制）。如果将这类单一能源服务视作一个“点”，面向某一领域的能源服务则串联成一条“线”，整个能源服务板块算是一个“面”。从战略的角度看，上述这些业务只是简单叠加到综合能源服务，未能发挥“点-线-面”规模效应。要发挥综合能源服务整合优势，必须整合不同的能源服务，降低成本，创造更多的利润增长点，形成规模效应，建立一个包含了多个“面”的综合能源服务“体”。以电力销售、天然气销售、节能服务、集中供热、分布式光伏五个业务市场为例，目前国内至少涵盖了总额约4.58万亿~4.93万亿元的市场，预计2020年国内市场潜力至少可增长至6.47万亿~7.34万亿元规模。综合能源服务市场潜力巨大，背后是万亿级别的能源市场，是有资格成为一个与电商零售经济体相提并论、并衍生出足够庞大的生态经济体。
3综合能源系统关键技术
能源转换技术是将一次能源转换成二次能源的技术。一次能源包括风能、太阳能、生物质能等可再生能源和天然气等非可再生能源，这些一次能源都属于清洁能源。二次能源中，用途最广、最清洁方便的是电能。我国对发展清洁能源产业十分重视，国家能源局“2018年能源工作意见”指出，要壮大清洁能源产业。本文涉及的能源转换技术，主要从转换设备和材料两方面进行梳理。
3.1风电转换技术
风电转换是通过风力发电机完成的。安装在主轴前端的桨叶带动风力发电机旋转运行。永磁风力发电机由桨叶直接带动，其定子侧通过交-直-交变流器并网发电。双馈风力发电机由桨叶及升速齿轮箱带动，其转子侧通过交-直-交变流器励磁，定子侧直接并入电网发电。永磁风力发电机不需要齿轮箱，结构简单，噪声低，寿命长，体积小，低风速时效率高，运行维护成本低，是未来应用的发展趋势。金风科技全球总部智慧园区项目中的风力发电机，全部采用永磁风力发电机。风力发电机桨叶是直接接收风能的关键部件。近年来，出现了玻璃纤维增强复合材料叶片、碳纤维增强复合材料叶片等新型风力发电机桨叶。复合材料的基体树脂选用聚酯树脂、乙烯基树脂和环氧树脂等热固性基体树脂；增强材料选用的是玻璃纤维和碳纤维等材料。
3.2光电转换技术
太阳能电池光电转换元件，利用半导体的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换为直流电。太阳能电池的发展经历了晶硅电池、薄膜电池和第三代太阳能电池（包括聚光太阳能电池、有机太阳能电池和染料敏化太阳能电池等）的发展过程。其中：晶硅电池应用最为广泛；薄膜电池在近年来增长迅速；聚光太阳能电池近年发展迅速，但占比仍然很小。半导体材料是进行光电转换的核心材料。太阳能电池所用的半导体材料分为单元硅材料、多元化合物材料和有机材料。有机材料是具有光敏性质的有机物，此类材料的太阳能电池主要有有机薄膜太阳能电池和钙钛矿太阳能电池。汉能公司采用夹胶封装工艺，将柔性铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能晶片精密封装在高透光度玻璃内层中，与屋面瓦融为一体。近年来，石墨烯、单壁碳纳米材料已被应用到钙钛矿太阳能电池中，成为光电材料研究的又一亮点。
3.3生物质气化技术
生物质气化技术是一种热化学处理技术，可将秸秆等固体生物质原料转变为气体燃料。生物质气化炉是生物质气化的核心设备。按照气化介质流动方向，生物质气化炉分为上吸式、下吸式和横吸式。近年来，流化床气化炉技术发展迅速，主要包括鼓泡床、循环流化床、双床和携带床。吉林白城发电公司“燃煤耦合农林废弃残余物发电”技改项目，为已有的2台660MW超临界直接空冷凝汽式发电机组配套制作了2台30MW生物质气化炉。该项目将农林废弃残余物气化，所产生的生物质燃气输送至燃煤机组锅炉燃烧，用于发电。
3.4微型燃气轮机发电技术
微型燃气轮机是指功率为25～300kW的小型热力发电机。微型燃气轮机采用径流式叶轮机械（向心式透平和离心式压气机）和回热循环技术，用于分布式发电、冷热电联供、车辆混合动力装置等。2018年上半年，金风科技在北京亦庄建设一套智能微网系统，所发电量用于金风科技办公楼和生产车间。这套智能微网的电源系统包括一台2.5MW永磁风力发电机、500kW光伏设备及2台65kW微型燃气轮机。微型燃气轮机发电机组涉及5种关键技术：液体或气体燃料适应性技术、涡轮交流发电机转换效率提升技术、热交换器设计和制造技术、功率交换与调节器制造技术和燃气涡轮增压机技术。
结束语
本文梳理总结了综合能源系统最新研究成果和实践经验；基于对综合能源系统节能技术特点和应用实例的分析，识别各项技术中的核心问题；总结各项技术在综合能源系统中的应用场景、作用和待解决的关键技术难点，并展望了各项技术的发展趋势，为我国综合能源系统的发展提供了参考和借鉴。
参考文献
[1]贾宏杰，穆云飞，余晓丹，等.对我国综合能源系统发展的思考[J].电力建设，2015，36（1）：16-25.
[2]魏晓霞，刘士玮.国外分布式发电发展情况分析及启示[J].能源技术经济，2010，22（9）：58-65.
[3]吴建中.欧洲综合能源系统发展的驱动与现状[J].电力系统自动化，2016，40（5）：1-7.