综合智慧能源是实现能源低碳转型的重要抓手和必然选择。本书宏观与微观相结合，系统展示了不同 学科交叉下综合智慧能源“产、学、研、用、金、政”等方面的新技术、新业态与新模式。 全书共 12 章，前 6 章介绍了综合智慧能源的内涵外延与发展历程、关键技术与典型形态、科学研究 与产业发展、科技成果与国内外案例；后 6 章则对综合智慧能源的规划方法和软件工具、关键设备及其理 论模型、系统优化评价指标和典型规划案例进行了展示，并对我国综合智慧能源的理论基础、技术体系与 政策趋势进行了分析。 本书内容以理论概述、信息传播及生态概览为主，理论与实践相结合，辅以具体操作指南，逻辑清晰， 难易适度，是综合智慧能源领域从业人员的一本科普工具书。

能源在支撑我们生产生活的同时，又时刻影响着我们所处的环境。十八大以来，党中央明确提出要深入推动能源革命，着力构建清洁低碳、安全高效的能源体系。综合智慧能源是冷、热、电、气及信息、管理、经济等多专业交叉的新产业、新模式与新业态。 《碳中和与综合智慧能源》一书由浅入深，揭示了综合智慧能源的基金申请、科技成果、典型工程及产业发展格局。书中提及：近10年，我国综合智慧能源企业数量快速攀升，2020年综合智慧能源的市值已逾万亿元，全国共有2000余家以“综合能源”命名的综合智慧能源企业。可以看到，综合智慧能源的参与者已经包括两大电网、电力行业，并涉及交通、油气、物联网等领域，也有不少新能源、新服务的科技型企业。 综合智慧能源并不是传统能源投资业务在供应侧、输配侧、负荷侧的简单延伸或拓展，综合智慧能源强调走向横向互联的过程，并集成多个能源品种、多种服务形式，从传统以产品为中心的服务模式转向以客户为中心的服务模式。但是，我国综合智慧能源还处于发展阶段，因此，《碳中和与综合智慧能源》一书指出，进入碳中和的新发展格局，“2.0版本”的综合智慧能源正在成长，信息流赋能能量流的智慧化态势正在积极培育，并详细从规划优化、工程设计、评价指标等方面给出了综合智慧能源的发展理念。 综合智慧能源的内涵和外延也渐进成熟。《碳中和与综合智慧能源》一书基于综合智慧能源企业的发展态势与业态特征，结合热力学熵与信息熵理论，从“物理、信息、价值”的视角出发，刻画了综合智慧能源“三元驱动”的理论基础，进一步完善了我国综合智慧能源的理论体系，以支撑其为产业发展指明路径的设置。本书在梳理综合智慧能源最新国家政策的同时，从产业生态、关键技术及典型场景等方面对我国“双碳”愿景下综合智慧能源的发展提出了十余条建议。 综合智慧能源的发展离不开自上而下的顶层规划与自下而上的生态探索，期待本书内容对综合智慧能源领域的研究者有所助益。 中国科学院院士 周孝信

第1章 能源、能源革命与综合智慧能源时代 1 1.1 能源 1 1.1.1 能源及其属性 1 1.1.2 能源的量与质之分 4 1.1.3 能源的不确定性 6 1.1.4 能源的开发利用成本 7 1.2 能源、经济与环境 8 1.2.1 能源与经济 8 1.2.2 能源与环境 10 1.3 能源发展史与能源革命 12 1.3.1 能源发展史 12 1.3.2 现代能源革命 14 1.4 能源数字时代 16 1.4.1 数字化及互联网时代 16 1.4.2 能源遇上数字化与互联网 19 1.5 综合智慧能源及其发展阶段 22 1.5.1 孕育阶段 25 1.5.2 概念阶段 25 1.5.3 起航阶段 26 1.5.4 升华阶段 26 1.6 综合能源系统的关键技术及典型形态 27 1.6.1 能的梯级利用及其代表形态 27 1.6.2 能的因地制宜及其代表形态 28 1.6.3 能的多能互补及其代表形态 30 1.6.4 能的互联互济及其代表形态 31 1.7 综合能源系统的基本特征 32 1.7.1 清洁能源高比例渗透 33 1.7.2 横向多能源互补利用 33 1.7.3 纵向源网荷储协调运行 34 1.7.4 物理与信息深度融合 35 1.8 发展综合智慧能源的意义 35 1.8.1 构建新型能源系统的要求 36 1.8.2 构建智慧运营体系的要求 37 1.8.3 产业协同融合发展的要求 38 1.9 参考文献 38 第2章 综合智慧能源的高级形态—能源互联网 41 2.1 能源互联网概念辨识 41 2.2 熵视域下能源互联网的再认识 45 2.2.1 熵理论 45 2.2.2 熵视域下能源互联网的理论架构分析 46 2.3 熵视域下的能源互联网提质增效机制 48 2.3.1 多能互补综合能源系统的热力学熵机制 48 2.3.2 数字孪生能源物联网的信息熵机制 49 2.3.3 熵视域下的能源互联网与信息物理融合系统 49 2.4 信息流改造能量流的赋能案例 51 2.5 能源互联网的产业生态架构 53 2.6 能源互联网的特征及愿景 55 2.6.1 能源互联网的特征 55 2.6.2 能源互联网的愿景 56 2.7 参考文献 57 第3章 能源互联网的科学研究及产业发展 60 3.1 能源互联网的科学研究概览 60 3.1.1 研究对象的设置 60 3.1.2 能源互联网获批基金项目的逐年变化趋势分析 61 3.1.3 能源互联网发展的驱动力分析 65 3.1.4 能源互联网基金项目的获批高校分布 65 3.1.5 能源互联网基金项目的获批类别分布 67 3.1.6 能源互联网与智能电网和微电网 68 3.2 能源互联网的产业发展 70 3.2.1 能源互联网产业发展的政策环境 70 3.2.2 能源互联网的产业行动 73 3.3 参考文献 77 第4章 综合智慧能源科技成果一览 79 4.1 能源互联网 79 4.1.1 大型城市能源互联网资源共享协同关键技术与示范工程 79 4.1.2 城市能源互联网中储能规划布局与协调运行关键技术及应用 80 4.1.3 商业建筑虚拟电厂构建与运行关键技术及应用 81 4.1.4 面向能源互联网的电动汽车柔性智能充电关键技术及应用 81 4.1.5 面向能源互联网的综合能源复杂网络协同规划理论及应用 82 4.2 综合能源 83 4.2.1 适应多元需求的用户侧综合能源接入设计、优化控制技术及工程应用 83 4.2.2 基于分布式低碳能源站的综合能源系统互联互济高效利用技术与应用 83 4.2.3 分布式综合能源系统规划与运行优化技术及其应用 84 4.2.4 以电为主的综合能源供给智能量测体系研究与应用 85 4.2.5 面向智慧城市的综合能源数据分析平台构建与应用 86 4.3 多能互补 86 4.3.1 大规模新能源消纳的多能互补研究及应用 86 4.3.2 多能互补微网高品质与高效供能关键技术及工程应用 87 4.3.3 基于大数据的多能互补分布式能源系统及工程应用 88 4.3.4 多能互补独立供热技术与系统研究 88 4.3.5 海岛兆瓦级多能互补分布式微网技术研究与示范 89 第5章 综合智慧能源典型工程—国内案例 91 5.1 园区级综合能源系统 91 5.1.1 苏州同里园区综合能源系统示范项目 91 5.1.2 泰州海陵新能源产业园智慧能源工程示范项目 94 5.1.3 广州从化明珠工业园多元互动示范项目 96 5.1.4 福耀智慧能源示范项目 98 5.2 新能源微电网与智慧能源 99 5.2.1 广州大型城市智慧能源工程示范项目 99 5.2.2 上海电力大学临港新校区智能微电网示范项目 101 5.2.3 宁夏嘉泽红寺堡新能源智能微电网示范项目 102 5.2.4 广州南沙高可靠性智能低碳微电网示范项目 102 5.3 源网荷储友好互动与多能互补 103 5.3.1 江苏大规模源网荷友好互动系统示范工程 103 5.3.2 辽宁丹东“互联网+”在智能供热系统中的应用研究及工程示范项目 105 5.3.3 河南郑州智慧供热 106 5.3.4 海西州多能互补集成优化示范项目 108 第6章 综合智慧能源典型工程—国外案例 109 6.1 德国 109 6.1.1 eTelligence项目 110 6.1.2 RegModHarz项目 111 6.1.3 Smart Watts项目 112 6.1.4 E-DeMa项目 113 6.1.5 C/sells智能电网工程 114 6.2 日本 115 6.2.1 大阪市岩崎智慧能源网络项目 115 6.2.2 千住混合功能区能源互联网项目 116 6.2.3 东京丰洲码头区域智慧能源网络项目 117 6.2.4 NEDO微电网示范工程 118 6.2.5 基于纯氢燃料电池的日本东京奥运会选手村项目 119 6.3 美国 120 6.3.1 未来可再生电力能源传输与管理系统 120 6.3.2 布鲁克林能源区块链项目 121 6.3.3 OPOWER 122 6.3.4 SolarCity 123 6.3.5 加利福尼亚州里士满凯撒医院微电网项目 124 6.4 丹麦 125 6.4.1 电力灵活性交易平台FLECH在iPower和 Ecogrid 2.0中的开发及示范 125 6.4.2 Energylab Nordhavn项目中的城区能源互联网 126 6.5 参考文献 127 第7章 综合能源系统规划方法及工具 128 7.1 综合能源系统规划的类型 128 7.1.1 勾勒蓝图型 129 7.1.2 指导建设型 129 7.1.3 测算指标型 130 7.1.4 政企谈判型 130 7.2 综合能源系统规划思路 131 7.2.1 确立目标 131 7.2.2 能耗分析 131 7.2.3 资源评估 132 7.2.4 建模求解 132 7.2.5 方案比选 132 7.3 综合能源系统规划工具 133 7.3.1 国外软件 133 7.3.2 国内软件 137 7.4 展望 141 7.5 参考文献 143 第8章 综合智慧能源系统的关键设备 144 8.1 动力单元 144 8.1.1 燃气轮机 145 8.1.2 燃气内燃机 147 8.1.3 斯特林机 148 8.1.4 燃料电池 149 8.1.5 氢内燃机 152 8.2 光伏发电 155 8.3 风力发电 157 8.4 电转气 159 8.5 制冷 161 8.5.1 吸收式制冷机组 161 8.5.2 压缩式制冷机组 163 8.6 供热系统 165 8.6.1 余热锅炉 165 8.6.2 燃气锅炉 166 8.7 余热发电 168 8.8 能量存储单元 169 8.8.1 储热 169 8.8.2 抽水蓄能 176 8.8.3 压缩空气储能 178 8.8.4 飞轮储能 180 8.8.5 卡诺电池储能 182 8.8.6 电化学储能 184 8.8.7 共享储能 186 8.9 参考文献 189 第9章 综合智慧能源评价指标 191 9.1 综合智慧能源的评价指标及评价体系架构 191 9.2 综合智慧能源绩效评价指标 192 9.2.1 能源利用效益评价 192 9.2.2 环境友好效益评价 198 9.2.3 经济社会效益评价 202 9.2.4 综合智慧效益评价 210 9.3 综合智慧能源评价指标选取原则 226 9.3.1 目的性原则 226 9.3.2 独立性原则 226 9.3.3 重点性原则 227 9.3.4 可比性原则 227 9.3.5 可操作性原则 227 9.3.6 显著性原则 228 9.4 综合智慧能源的评价及优化方法 228 9.4.1 多属性评价方法 229 9.4.2 多目标优化方法 231 9.5 参考文献 233 第10章 综合智慧能源系统规划优化案例 236 10.1 低碳分布式综合能源系统的能值、经济和环境优化评价 236 10.1.1 研究背景及意义 236 10.1.2 研究对象 237 10.1.3 能值分析法 237 10.1.4 数学模型及计算方法 239 10.1.5 案例分析 246 10.2 基于纳什议价的共享储能能源互联网络双目标优化 252 10.2.1 引言 252 10.2.2 基于共享储能的MDES构型 253 10.2.3 多目标优化及其求解 257 10.2.4 共享储能对冷热电MDES的影响 259 10.3 参考文献 266 第11章 综合智慧能源工程设计案例 267 11.1 规划区用户情况 267 11.1.1 新增用户概况 268 11.1.2 存量用户概况 268 11.2 规划区用能需求分析 268 11.2.1 空调冷负荷 269 11.2.2 空调热负荷 270 11.2.3 电负荷 271 11.3 综合能源系统规划方案 272 11.3.1 供冷供热系统方案 272 11.3.2 供冷供热设备电气配置方案 278 11.3.3 主要设备清册 278 11.4 光伏与储能 280 11.4.1 总体布置 280 11.4.2 技术方案 280 11.4.3 接入系统方案 292 11.5 投资估算及财务评价 292 11.5.1 投资估算 292 11.5.2 财务评价 294 11.6 社会经济效益分析 296 第12章 综合能源服务的市场态势、体系架构及政策分析 297 12.1 我国综合能源服务的市场特征分析 297 12.1.1 我国综合能源服务的总体市场特征 297 12.1.2 我国综合能源服务的行业和省域特征 299 12.2 我国综合能源服务的业态及特征分析 300 12.2.1 我国综合能源服务的业态分析 300 12.2.2 我国综合能源服务的业态特征 302 12.3 我国综合能源服务的体系架构与理论基础 307 12.3.1 我国综合能源服务的体系架构 307 12.3.2 综合能源服务的理论模型与关键技术 308 12.4 我国综合能源服务问题及政策分析 310 12.4.1 我国综合能源服务的宏观政策分析 310 12.4.2 我国综合能源服务发展建议 312 12.5 参考文献 314 附录A 各种能源折标准煤参考系数 317 附录B 能源系统综合能效评价方法 319 附录C “互联网+”智慧能源发展脉络 321 附录D 能源互联网及相关定义分析 325 附录E 综合能源系统相关规划工具一览 328 附录F 我国综合能源服务企业数量及其分布 336 附录G 我国综合智慧能源科技成果典型案例 338