近年来,我国政府对能源领域的重视程度和支持力度不断加强,国家发改委、能源局等部委高度重视需求侧多能互补和供需互动技术发展,先后发布了关于互联网+智慧能源和多能互补集成示范等文件,推动能源生产和消费革命。能源革命要求彻底改变传统工业模式,由千方百计保供应转为控制能源需求总量,由以供应侧为主导转为供给侧和需求侧高度融合、协调配合,需求侧能源技术的发展对能源革命意义重大。2017年1月,“需求侧多能互补优化与供需互动技术北京市重点实验室”获得北京市科学技术委员会正式认定,依托中国电力科学研究院,重点开展多能源优化、需求响应、信息模型、互联检测技术研究,推动需求侧能源变革,促进以多能互补和供需互动为特征的现代化能源体系建设。

一、什么是需求侧多能互补和供需互动?
需求侧是针对于供应侧而言,供应侧是指各个能源生产企业,而需求侧是指各个能源消费方,包括工业园区、大型公用设施(机场、车站、医院、学校、办公大楼等)、居民小区、商务区等。

多能互补是面向终端用户电、冷、热、气等多种用能需求,通过热电冷三联供、分布式可再生能源、热泵、储电(冷、热)装置和能源智能微网等方式,实现多能协同供应和能源综合梯级利用。
供需互动是实现能源系统高效经济运行及分布式可再生能源发电接入电网的可靠保障,需求响应是供需互动的主要内容,通过激励用户改变固有用电行为习惯,达到改变或转移电力负荷需求,满足电网削峰填谷、消纳新能源、辅助服务等业务需要。
二、为何要开展需求侧多能互补和供需互动?
开展需求侧多能互补和供需互动,实现清洁能源、新能源等多类能源的互补利用,负荷根据能源供给自动调节,能够优化电、冷、热等资源布局,为用户提供高效智能的综合能源供应和相关增值服务,推动可再生能源就地消纳,提高能源综合利用效率。
1.多能互补是未来能源供给方式的重要特征

2.供需互动将成为未来能源消费的新型模式

综上所述,需求侧多能互补和供需互动是能源变革的重要内容,对于促进清洁能源开发利用和分布式能源发展、优化电力生产与消费的空间格局和时间分布、促进产业结构调整和消费理念变革具有重要意义。
三、北京市重点实验室在需求侧要做什么?
实验室的依托单位是中国电力科学研究院,该单位是国家发改委、国家工信部、北京市发改委在电力需求侧管理领域的主要技术支撑单位。实验室围绕综合能源优化利用、供需互动需求开展理论技术研究、核心装备研制、技术支撑服务、标准制修订、试验检测等工作,是国内面向用电与能效领域的综合性专业研究机构。
主要研究内容:一是区域多能源系统优化与评价技术;二是需求响应与用电互动技术;三是需求侧能源互联信息建模技术;四是用户典型系统/设备互联能力测试技术。

四、实验室主要解决哪些问题?
拟解决的关键科学问题:一是不同形式能量间的互补特性以及多能源系统的集成机理;二是灵活资源互动调节特性及规模化资源聚合特性。具体问题包括:
1.解决需求侧多种能源互补的优化问题,建立冷热电多能互补和用户侧“荷-网-源”互动量化数学模型,实现太阳能、风能、热泵、储能等多种能源综合协调利用,促进冷、热、电等多种能源之间优化互补调控,在城市综合体和园区规划中引入低碳和节能指标。
2.解决多用户间资源互动协调配置、楼宇/小区/园区用电智能化等问题,建立典型系统/设备的自动需求响应仿真与动态聚合模型,实现需求响应资源数字/物理混合仿真。
3.解决多元用户用能系统/设备信息模型、数据接口不统一等问题,建立需求侧资源的统一信息模型,形成需求侧资源与电网/能源服务商之间的信息交换机制。
4.解决智能用电系统/设备之间缺乏互联互通检测手段的问题,形成标准化的协议测试,规范检测流程,实现不同智能用电系统/设备互联互通。
五、实验室有哪些强大的实验设备?
该实验室位于北京市昌平区南邵镇国家电网特高压直流试验基地,占地面积约1875平方米,拥有仪器设备202台(套),设备资产原值2054万元,固定资产现值1325万元。
1.电能服务管理平台

该系统集成了国家电网公司经营范围内用电信息采集数据、营销业务数据、电网运行数据、重点用户内部设备运行数据等,具备宏观经济分析、有序用电、需求响应、用能分析等功能,是能源服务的交流共享平台,可为政府、电力企业、用能客户、节能服务机构提供各类服务。
2.北京新能源和可再生能源在线监测系统

该系统是国内第一个由政府投资的省级区域新能源和可再生能源在线监测系统,由中国电力科学研究院开发,可接入包括分布式光伏、集中式地面光伏、风力和生物质等多种类型发电项目,能够实时监测项目基本情况、发电量、电能质量、资源利用情况等,具备数据采集、信息展示、分析比对、综合评估等功能。截止目前,接入项目数量超过270个,未来还将持续扩大监测面。
3.终端与一致性测试系统

该系统可为能源服务项目现场终端设备与系统提供主站软件、通信一致性测试、性能检测等测试服务,为国内首家获得美国OpenADR联盟需求响应一致性测试资质。
4.综合能源优化及供需互动仿真系统

该系统具备多种能源并网、多类负荷协调优化运行、用户侧多能互补与需求响应等策略模拟仿真功能,能够支撑综合能源优化、需求响应供需互动技术研究以及相关的标准验证。
5.移动式能效检测试验系统

该系统由信息采集系统、通信传输系统、专业能效分析软件模型构成,具有“检测设备专业化、数据采集便捷化、分析模型精细化、能效诊断快速化”等特点,能够实现能效诊断、节能潜力分析等功能,已在北京等10余个省/市部署应用。该成果经两院院士组成的鉴定委员会鉴定,项目整体技术填补了国内空白,集成的移动式能效实验室为国内首创,处于国际领先水平。
6.电动机检测试验系统

该系统从德国引进,是国际一流、自动化程度高的电机测试系统,采用电能反馈法进行测试,实现了能源的循环利用,能够完成500kW功率范围的中小型三相异步电动机的型式试验、能效检测。
六、实验室有哪些权威专家?
实验室聘请中国工程院院士刘吉臻、中国科学院院士陶文铨担任学术委员会主任,为实验室建设和发展提供专业指导。实验室拥有国家电网公司专业领军人才1人,公司级专家人才3人,现有员工26人。其中博士3人,硕士18人;正高级4人,副高级5人,中级职称9人;40周岁以下19人,40至50周岁3人,50周岁以上4人。
七、未来实验室发展的“小目标”
实验室将重点围绕区域多能源系统优化、需求响应技术持续开展相关研究,主要预期目标有:
1.提出基于需求侧多能互补的综合能源系统协同优化规划方法,形成典型区域综合能源规划配置方案;建立需求侧冷热电多能互补仿真模型和综合能源能效评估模型,提出综合能源系统能效评估指标体系;提出园区多能互补综合能源系统运行的多目标多场景优化策略;开发冷热电多能互补物理/数字混合仿真系统。
2.提出面向电网削峰、可再生能源消纳、电网应急安全等多场景下的需求响应资源调节方法,建立典型工商业用户自动需求响应潜力评估与仿真模型;建立园区需求侧资源的动态聚合模型;研发适应不同需求响应资源参与供需互动的终端及系统;研发需求响应数字/物理混合仿真系统。
3.建立典型负荷设备/系统、分布式电源、分散式储能、电动汽车等需求侧资源参与供需互动的统一信息模型;设计需求侧资源与电网/能源服务商侧系统信息交换机制与交互方式;研发智能园区/家居灵活性资源即插即用装置。
4.基于OpenADR等标准通信规范,建立用户典型用电系统/设备的通信一致性及互操作测试方法;研发智能用电一致性测试与互操作实验系统;提出需求响应国家标准体系。
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原标题:聚焦需求侧多能互补优化与供需互动技术创新,北京市重点实验室助力能源变革