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考虑多能互补的工业园区能源系统规划与优化

摘要

随着全球能源转型和碳达峰、碳中和目标的推进，工业园区作为能源消耗和碳排放

的重要领域，其能源系统优化已成为实现绿色低碳发展的关键。本报告系统研究了考虑

多能互补的工业园区能源系统规划与优化问题，构建了涵盖电、热、冷、气等多种能源

形式的综合能源系统框架。通过分析工业园区能源消费现状与问题，结合国家”双碳”政

策导向，提出了基于多能协同的优化规划方法。研究采用混合整数线性规划(MILP)模

型，以全生命周期成本最低和碳排放最小为目标，考虑了可再生能源渗透率、能源梯级

利用等约束条件。案例研究表明，优化后的多能互补系统可使园区综合能源利用效率提

高25%以上，年减排二氧化碳约15%，投资回收期控制在68年。报告还详细阐述了技

术路线、实施路径、风险管控及保障措施，为工业园区能源系统转型升级提供了系统化

解决方案。

引言与背景

全球能源转型趋势

当前全球正经历一场深刻的能源体系变革，根据国际能源署(IEA)数据，2022年

全球可再生能源发电量占比已达到28%，预计2030年将突破40%。欧盟”Fitfor55”一

揽子计划、美国《通胀削减法案》等政策相继出台，加速了各国能源结构调整步伐。中

国作为全球最大的能源消费国和碳排放国，2020年提出”双碳”目标，2021年发布《关

于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，明确了能源绿色低碳

转型的方向。在这一背景下，工业园区作为产业集聚区，其能源系统优化对实现国家减

排目标具有战略意义。

工业园区能源系统特征

工业园区具有能源需求集中、负荷特性复杂、用能形式多样的特点。根据国家统计

局数据，我国工业园区能源消费量占全国总消费量的30%以上，其中电力占比约45%，

热力占比30%，天然气等占比25%。传统园区能源系统普遍存在”三低一高”问题：能源

利用效率低(平均仅50%左右)、可再生能源渗透率低(不足10%)、系统智能化水平低、

碳排放强度高。随着产业升级和环保要求趋严，这种单一能源供应模式已难以适应发展

需求。

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多能互补系统价值

多能互补能源系统通过整合电、热、冷、气等多种能源形式，实现能源的梯级利

用和优化配置。研究表明，与传统分供系统相比，多能互补系统可提高能源利用效率

2030%，降低运行成本1525%，减少碳排放3040%。特别是在工业园区场景中，通过冷

热电三联供(CCHP)、储能系统、智能微电网等技术集成，能够有效平抑负荷波动，增

强系统韧性。国家发改委《能源发展”十四五”规划》明确提出，要”推进多能互补和源网

荷储一体化发展”，为工业园区能源系统升级提供了政策支撑。

研究概述

研究定位与范畴

本报告聚焦于工业园区多能互补能源系统的规划与优化问题，研究范畴涵盖三个

维度：时间维度上，考虑中长期规划(510年)与短期运行优化(日/周)相结合；空间维

度上，以单个工业园区为基本单元，兼顾与区域大电网的互动；能源维度上，统筹电力、

热力、冷量、天然气等多种能源形式的协同。研究重点解决四个关键问题：多能耦合建

模方法、系统规划优化算法、经济性与环保性平衡策略、实施路径设计。

核心研究内容

报告核心内容包括六个方面：一是工业园区能源消费特征与负荷预测方法研究；二

是多能互补系统架构设计与设备选型；三是基于全生命周期成本的优化规划模型构建；

四是考虑不确定性的运行策略优化；五是经济效益与环境效益评估方法；六是实施保障

机制设计。每个部分都结合理论分析与案例验证，确保研究成果的实用性和可操作性。

技术路线设计

研究采用”理论分析模型构建仿真验证案例应用”的技术路线。首先通过文献调研和

实地考察，明确工业园区能源系统现状与需求；其次基于能量守恒和经济学原理，构建

多能互补系统数学模型；然后采用GAMS等优化工具进行仿真求解；最后选取典型工

业园区进行案例验证，评估系统性能。整个过程中注重理论创新与工程实践相结合，确

保研究成果的科学性和实用性。

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