近日，清华大学能源互联网创新研究院联合北京低碳清洁能源研究所（隶属神华集团）、国网北京市电力公司、国家发展和改革委员会能源研究所，将与丹麦技术大学开展为期三年的合作项目，利用弃风直购的能源互联网模式，合作研究“电-氢-热”综合能源网络系统，解决大规模风电消纳难题。
“面向高比例弃风消纳的‘风氢热储’综合能源网络研究”（丹麦方项目名称：Enhancing wind Power Integration through optimal use of cross-sectoral flexibility in an integrated Multi-Energy System，EPIMES）中丹合作项目将于近日启动。北京低碳清洁能源研究所周友博士为项目的中方负责人。
目前，能源安全和环境污染是我国能源系统的重要挑战，大幅提升能源系统中清洁低碳的风电消纳比例已成为了我国能源行业发展的重要战略。截止2015年，国家电网调度范围内风电累计装机容量达到1.17亿千瓦，成为世界上接入风电规模最大的电网。然而，风电并网发电所固有的间歇性和不确定性问题极大地限制了风电的实际消纳，2015年第一季度我国北方地区弃风比例高达 38%，全国弃风损失电量达到339亿千瓦时。单纯依靠电力能源在实践中已被证明难以安全经济的消纳更高比例的风电。常见的物理储能（如抽水蓄能、空气压缩储能）和化学储能（如电池）在实践中具有经济和应用上的局限性，难以被用于解决大区域内的可再生能源消纳问题；大型工业负荷或储能就地接入单个风电场的模式虽然可以在一定程度上减小弃风比例，但由于本地弃风能量有限，系统产能利用率非常低，固定投资在能量单位生产成本中的占比显著提高。
为了探索进一步促进风电消纳的新途径，清华大学能源互联网创新研究院、北京低碳清洁能源研究所、国网北京市电力公司、国家发展和改革委员会能源研究所与丹麦技术大学电气工程系达成技术合作项目，共同研发促进风电消纳的“风氢热储”综合能源系统。
图：综合能源系统示意图
该系统采用氢气和热力作为新型储能媒介，打通电力、天然气和热力网络之间的能源转换通道，以直购电的方式大规模消纳弃风电量。虽然此类综合能源系统在经济上极具吸引力，但理论与技术方面研究仍然非常薄弱。项目计划从基础理论、关键技术到市场支撑机制对“风氢热储”综合能源系统进行全方位的研究，包括如何对电解池、燃料电池、热泵等单个能量转换组件进行有效的控制，以使电能向燃气和热力的转换尽可能平滑，从而确保风能在综合能源系统中最高效的利用；如何对能源枢纽站内部的多个能量转换组件进行协调控制，最大化给定能量带来的综合效益；如何在系统层面充分优化电网、燃气网络、供热网络之间的互动，从而实现高效、安全、可靠运行的多能源网络；以及如何弥补我国弃风直购的市场和政策机制缺位，实现基于能源互联网作为信息与交易平台的风电场、电网、电力用户的共享经济模式。
项目研究致力于推进风能、氢能等清洁能源为重要主体的新型能源网络建设，将可能对解决全球能源与环境安全问题产生革命性的意义。“如果能在2030年的中国实现30%的风力发电比例，将会实现每年11亿吨的碳减排，相当于2014年全球碳排放量的3%”，项目的丹麦方负责人、丹麦科技大学电气工程系高级研究员Henrik Bindner说。
丹麦在风电消纳技术方面一直走在世界前沿，二十一世纪初就提出了利用包括氢气、热力等其他能源形式，和电力网络组成综合能源系统，多管齐下解决弃风问题，目前已经实现超过42%的风电消纳。其在理论研究、关键技术开发以及工程应用方面都具有国际领先水平。此次中丹合作将有助于我国尽快克服综合能源网络在基础理论、关键技术到支撑机制等方面的薄弱环节，实现高质量的技术突破。
项目合作单位列表：
清华大学
北京低碳清洁能源研究所
国网北京市电力公司
国家发展和改革委员会能源研究所
丹麦技术大学
丹麦方报道：
DTU: http://www.dtu.dk/english/News/Nyhed?id=1e387552-3d06-4f2c-ab2b-f1b602e8e27a
State of Green: https://stateofgreen.com/en/profiles/powerlab-dk/news/dtu-collaboration-with-china-could-save-thousands-of-tonnes-of-carbon-emissions
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