摘要：本文阐明了综合能源系统设计的必要性，探讨了综合能源系统的基本机构，并就其存在的问题提出了一些优化措施。
关键词：多能互补；综合能源系统；设计与优化
目前，国内综合能源服务尚处于起步阶段。开展能源服务的企业类型包括售电公司、服务公司等。国内典型的综合能源服务供应商有南方电网综合能源有限公司、南京电网综合能源投资有限公司、华电福新能源股份有限公司、新奥泛能网等。南京电网综合能源投资有限公司、华电福新能源股份有限公司等都在向综合能源服务转型。此外，国内第一个发、配、售电一体化项目获批，即深圳国际低碳城分布式能源项目参与配售电业务，也在向综合能源服务转型。
一、综合能源系统结构设计
综合能源系统涉及到多重能源的输入、输出以及能量转化设备，并通过信息化手段把供电系统、供气系统以及供热系统形成耦合关系，其结构示意图如下图一所示。
图 1 综合能源系统结构示意图
二、综合能源系统的特点
环保、可再生是新能源发电技术最重要特征。就目前来讲，新能源发电技术指的主要是利用太阳能、潮汐能、海洋能、地热能、风能以及生物质能等资源进行发电的方式。新能源发电具有下面一些优势：环保可再生、分布范围广泛、储备量巨大等，但是也有一些不足，比如说：地区差异较为明显、能源产量不稳定以及密度较低等。目前新能源发电中最常见的是风力发电以及新能源发电。
新能源分布式发电和传统的发电形式有着很大的区别，发电功率通常较小，一般都在在几十千瓦至几十兆瓦，模块式的在配电网或分布在负荷附近的发电设施经济、商效、可靠的发电，常见的分布式发电可利用多种能源，包括了采用天然气、氢气、太阳能、风能等环境友好特性的能源。其应用范围很广，包括很多特定场合，如采矿企业、医疗单位体育场馆等，可作为紧急备用电源，具有重要意义。也从经济效益和环保效益两方面讨论了分布式发电的必要性，给出了具体的环境影响指标，使分布式发电环境价值定量化。发展分布式发电可以提高能源利用的效率（达70％ -90％），具有良好的经济性，有利于环境保护，课增加用电的安全性和可靠性，可以解决偏远地区的供电问题，同时减少了长距离输电的网损问题，还可作为系统黑启动电源。
综合能源系统的供电系统主要涉及到下面一些能源类别：（1）风力发电技术。风力发电技术是将风能转化为电能的发电技术，涉及到它主要有两种利用方式，一种是作为独立电源向偏远地区供电，另一种是将多台风力发电机组并列运行，形成风力发电。（2）新能源电池发电技术。太阳能新能源发电技术是利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转换为电能。太阳能新能源发电的能量转换器件是新能源电池。太阳能新能源发电系统可分为独立型和并网型两种基本类型。（3）小水力发电技术。小水电是指小的水电站及与其相配套的小电网。从形式上分小水电有引水式、堤坝式、混合式和抽水蓄能式4种基本形式。（4）混合分布式发电技术。混合分布式发电技术是指两种或多种分布式发电技术及蓄能装置组合起来，形成复合式发电系统。（5）火力发电技术。该技术指的是应用煤炭作为主要能源的发电方式。
三、多能互补能源系统存在的问题
3.1配电网的安全性运行受分布式新能源发电的影响
配电网接入分布式新能源发电后改变其分布的特性与短路电流的正常流向等，也可以使配电网的结构由辐射型向多电源的结构转化。
3.2影响检修安全的问题
在大多数的情况下因分布式的新能源发电都属于用户的侧并网，如果出现出力和负荷的平衡，那么就会出现孤岛效应的问题。在检修维护的相关工作人员，对分布式新能源发电的系统设备进行维护时，如果出现保护分布式新能源发电的系统功能失效，就会给工作人员带来安全隐患的问题。
3.3影响计量安全的问题
分布式新能源发电接入到配电网以后，安装在用户家庭中的新能源发电计量表，从资产属性与电力技术上来分析都可能出现用户利用新能源发电的计电表进行偷电的情况，从而计量安全的准确性受到影响。
四、多能互补能源系统优化措施
4.1改进保护并网联络线装置的方式
配电网中接入的分布式电源通常来讲是接到变电站的10k V或是35k V的母线上，过去运用保护线路配置的办法现在已无法达到其保护的基本要求，配电网在正常运行的时，为使保护零序电流的灵敏度得到提升，保护零序电流在配电网运行时，使其中性点不进行运行，将分布式的电源接入到母线上以后，在工作模式最大时，零序的网络就会发生一定的变化，使保护系统的灵敏度下降。在这种情况下，我们通常采用的处理办法是：用电网允许式代替保护式，其线路的主保护为纵联的保护，而其后续的保护应用四段，三段式的零序保护。采用这种办法可提升并网联络线路中自动装置的容错率，使保护配电网系统的安全性在技术上也得到了保障。
4.2在并网中采用电抗器串联的措施
短路电流是G D技术生成的，为使其受到限制，我们可以在电路中采用串联电抗器的办法。假设有分布式的电源A与系统电源B，在这两个电源间上的任何一点有电路故障发生时，因为B是系统电源，B点和故障点间都会有荷载电流存在，而系统电源A（G D）也是小型的电源，很难处理与分析解决故障点的问题，然而电网系统有短路情况发生时，电抗器就能把短路的电流控制在安全范围内；串联在分布式电网中的电抗器，它能够增强保护电网继电的作用，我们常用此种办法来解决配电网中存在的继电问题。
五、发电并网的发展方向
5.1变换发电并网的高性能技术
我们分析新能源发电并网在将来的发展趋势，而最先需要进行分析研究的就是对这种高性能的电网变换技术，应用高性能的电网转换系统能够对电网模式的运行和彼此协调进行集合的关键，在此基础上统一控制变换器，使用这种模式能够减少电网运行时其内部的影响，而且还要控制系统方案的变换器进行协调统一，它有效的调整了电网的成功率，能够优化电网整体性的运行模式，提高整体电网运行的保护措施。
5.2电网友好的互动网源技术
在使用新能源电网时，逆计变器要符合电网友好这一新要求，这样能够控制其电网的运行速度，根据扩展通信的办法来调整电网的使用情况，通过调整能够掌控无功与有功的相关功率数据，从而降低其有功的功率变化。
5.3设计新能源电站的有关标准规范，
从设计新能源电网的总体规范来讲，我国根据新能源电网的应用规模进行合理设计，根据设计模式的标准要求对其进行分析研究，使电网的设计达到规范标准需要累积丰富的电网运行经验，在进行规范电网设计时，利用评估的模式能够对新能源的电网进行概括和描述，使其设计新能源电网的方案更加合理科学，形成设计规范化的评价体系，在进行电网的规范设计时，需要考虑其新能源电站的成本和效率的问题，从而确保新能源电网能够保持正常的运行模式，控制技术和信息能够实现可再生资源的相互转换。
六、结束语
综上所述，发展综合能源系统有助于实现节能环保，对于我国现代能源体系的可持续发展具有重要意义。
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论文作者:徐鑫
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第31期
论文发表时间:2019/10/12
标签：新能源论文; 电网论文; 能源论文; 分布式论文; 系统论文; 技术论文; 电源论文; 《建筑细部》2018年第31期论文;