综合能源系统关键技术与典型案例 何泽家，李德智主编
根据空间分布范围特征，综合能源系统可大致划分为楼宇级、园区级以及区域级。楼宇级综合能源系统适用于办公楼、家庭、商场等单一主体区域，投资、建设和运营模式较为简单，技术上易于实现，目前已有众多前期研究和示范工程，还需进一步挖掘其潜力。园区级综合能源系统适用于城市工业园区、科技园区、独立供电区等，需要多方协调，目前已有众多前期研究和示范应用，未来需积极推广应用。区域级综合能源系统是未来的发展方向，适用于未来城市级的能源供用方式，涉及面广，影响深远，需国家政策大力和持续支持，目前需要做好发展战略、规划设计、理论技术支撑和市场模式研究。
1、楼宇级综合能源系统
楼宇级综合能源系统是指在用户楼宇建设及运行的微型综合能源系统，其基本结构如图2-2所示。它是由分布式能源(如分布式冷热电联产、可再生能源供热、供电装置等)互联构成，且按用户需求供应能量。
楼宇级综合能源系统主要面向适用于能源需求性质相同或相近且分布集中的建筑，包括宾馆、商场、办公楼、住宅等，强调以用户需求为核心。楼宇级综合能源系统是未来能源系统的“细胞”，其对于降低用户用能成本、促进分布式新能源的开发利用、推动能源消费革命具有重要意义。楼宇级综合能源系统的主要特征是：①供能系统的容量一般较小，适用于冷、热、电负荷需求较小的区域；②供能面积相对较小，能源输送范围一般在几十米乃至数百米以内。
2、园区级综合能源系统
园区级综合能源系统主要由分布式能源生产设备、外部能源供应商、综合能源消费用户、多能源传输微网等构成，典型园区级综合能源系统结构图如图2-3所示。它位于综合能源系统“源-网-荷”结构的终端，满足热、电、气等负荷的需求。对应的能源设备主要由中小型容量的产能、储能和能源耦合转换设备组成，如分布式电源、气-电-热耦合设备(热电联产)、气-电耦合设备(微型燃气轮机、电转气设备P2G)、电-热耦合设备(电锅炉、热泵)、热-电储能元件等。园区综合能源系统的运行方式较为单一，可视为配电系统、配气系统及区域热力系统的负荷节点，通过整合负荷侧能源资源，将从节点获得的初始电、气、热能转换输出为用户侧的冷、热、电负荷需求，提高能源利用率。其中电能可通过能量枢纽单元实现与上级电网的双向交互，即能量枢纽单元多余的输出电能可通过售电的形式上网，不足的部分可通过购电的形式进行补充。
这一层面的能源系统面向包含工厂、楼宇等设施的工业或住宅园区综合能源系统，它强调用户侧的参与及可再生能源的分布式利用以及为用户提供更加廉价、清洁、高效、可靠的综合能源服务。其主要特征有：
- 系统结构相对简单；
- 多能耦合程度更加紧密；
- 强调用户侧的参与互动。
3、区域级综合能源系统
区域级综合能源系统主要由综合能源生产设施、综合能源负荷中心、区域内部能源传输网络构成，区域级综合能源系统结构图如图2.4所示。图中包括多个区域的分布式能源站及分布式可再生能源供能系统(风电场、光伏电站等)，通过区域冷/热网、天然气网和电网实现多个区域的电、冷/热、气资源的互补分配，实现对电能、液化天然气、太阳能、风能、储能的综合利用并获得最大经济效益。通过与大电网、可再生能源电站以及区域型能源站之间的协同运行，不仅可实现对电力、燃气负荷削峰填谷和新能源的规模化利用，同时还能减少对化石能源的消耗，提高区域能源供应的可靠性。
这一层级的能源系统往往是地区级或者省市级能源系统。其强调对不同能源生产设施的建模，比如风电基地、光伏基地以及气田等，这些区域内部生产基地以及综合的负荷中心通过区域内的高压电力传输线或者输气网相互连接。它们对外等效为国家层面的综合能源生产或者消费基地。区域级层面的综合能源系统主要强调的是区域能源系统对自身资源在本地的最优化配置，提升能源利用效率，降低区域碳排放。
