近日，河海大學能源與電氣學院、新能源學院郭蘇教授團隊在可再生能源多能互補利用研究方面取得新進展，該團隊系統(tǒng)性總結了離網型可再生能源多能互補系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃方面的最新學術研究進展，并基于文獻計量學方法揭示了該領域全方位的技術路線及主流研究趨勢，有利于推動該領域的科研進展及工程實踐。

以風電、光伏發(fā)電為代表的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)受氣候條件的影響，風電、光伏出力的間歇性導致了供需側不平衡，因此具備削峰填谷功能的儲能技術成為了高比例可再生能源發(fā)展的關鍵所在。郭蘇教授團隊針對主流蓄電池儲能價格昂貴且運行壽命短的缺點，提出了基于電加熱器-熔鹽儲熱-汽輪機組的新型儲能系統(tǒng)，并開展了基于熔鹽熱儲能、抽水蓄能、蓄電池、氫儲能等主流儲能技術的可再生能源多能互補系統(tǒng)的容量配置優(yōu)化及技術經濟性評價研究，通過不同資源/負荷條件下的案例分析驗證了熔鹽熱儲能的技術可行性及經濟成本優(yōu)越性（該成果已發(fā)表于Energy Conversion and Management，2021，229：113779）。

圖：含不同儲能技術的可再生能源多能互補發(fā)電系統(tǒng)仿真運行

針對單一儲能無法滿足可再生能源發(fā)電系統(tǒng)不同凈負荷工況下調節(jié)需求的技術難題，提出了考慮多種儲能形式優(yōu)勢互補的聯(lián)合儲能系統(tǒng)，并基于概率性評價指標對比分析了不同聯(lián)合儲能系統(tǒng)在多能互補發(fā)電系統(tǒng)中的經濟效益，驗證了聯(lián)合儲能系統(tǒng)的必要性及性能優(yōu)越性（該成果已發(fā)表于Applied Energy，2022，328：120225）。

圖：含不同聯(lián)合儲能的可再生能源多能互補發(fā)電系統(tǒng)技術經濟性比較

針對未來100%可再生能源電力系統(tǒng)的可行性設想以及國家層面的整體能源結構轉型企劃，由點到面地進一步研究了中國省級多區(qū)域風電、光伏平價上網的潛力評估，以及可再生能源多能互補發(fā)電系統(tǒng)承擔基荷的技術經濟可行性，研究發(fā)現(xiàn)100%可再生能源系統(tǒng)是技術可行的，但儲能技術的高投資成本以及大量棄電損失是實現(xiàn)100%可再生能源供電系統(tǒng)的主要障礙（該成果已發(fā)表于Energy Conversion and Management，2022，268：116037）。

圖：中國省級可再生能源多能互補系統(tǒng)經濟可行性分析

可再生能源系統(tǒng)規(guī)劃設計通常從項目投資者角度考慮建成后的系統(tǒng)運行調度對規(guī)劃設計的反饋，但少有研究從政府決策者角度考慮能源政策層面與規(guī)劃設計的影響機理。為促進離網地區(qū)的可再生能源低碳化供電，從政府角度提出了一種碳減排補貼政策促進可再生能源發(fā)電技術部署，并研究了能源政策與電力系統(tǒng)規(guī)劃設計的相互影響機理與協(xié)同優(yōu)化問題，結果表明所提出碳減排補貼政策可提高可再生能源供電比例至99.23%，并有效減少80.7%的碳排放（該成果已發(fā)表于Energy，2023，262：125454）。

圖：低碳能源政策與可再生能源系統(tǒng)規(guī)劃設計的影響機理

為促進火電清潔生產，我國各部門紛紛出臺了一系列政策推動火電機組改造，如2022年國家發(fā)展改革委員會發(fā)布的《關于進一步提升煤電能效和靈活性標準的通知》。為響應國家政策導向，針對現(xiàn)有大容量火電機組的可持續(xù)型脫碳轉型問題，提出了基于多能互補系統(tǒng)結構及靈活性棄電制氫思路的火電機組改造方案，并比較分析全國省級不同邊界條件下的可再生能源改造方案與常規(guī)碳捕集與封存改造方案的經濟效益，結果驗證了所提出方案的技術經濟可行性。該成果已發(fā)表于權威期刊Energy Conversion and Management（2023，290：117232）。

圖：不同燃煤火電機組脫碳方案的經濟可行性對比分析

以上研究成果從能源政策、規(guī)劃設計、運行調度等方面為可再生能源多能互補發(fā)電系統(tǒng)在不同場景下的實際應用奠定了理論基礎，闡明了可再生能源技術的未來發(fā)展方向、從點到面地探索了可再生能源逐步有序替代化石能源的能源結構轉型路徑，從而助力實現(xiàn)碳達峰碳中和。以上研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃課題、國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、江蘇省科技計劃“港澳臺科技合作”專項等項目支持，并成功應用于海西州多能互補集成優(yōu)化示范工程等。

此次研究成果以“A state-of-the-art review and bibliometric analysis on the sizing optimization of off-grid hybrid renewable energy systems”為題發(fā)表于能源領域權威期刊《Renewable and Sustainable Energy Reviews》（IF：15.9，中科院一區(qū)TOP期刊），論文第一作者為博士研究生何意，通訊作者為郭蘇教授。