隨著我國經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展，能源生產(chǎn)和消費模式正在發(fā)生重大轉變，能源產(chǎn)業(yè)肩負著提高能源效率、保障能源安全、促進新能源消納和推動環(huán)境保護等新使命。傳統(tǒng)能源系統(tǒng)建設以單一系統(tǒng)的縱向延伸為主，能源系統(tǒng)間物理互聯(lián)和信息交互較少。能源生產(chǎn)和消費模式的重大轉變，要求改變傳統(tǒng)能源系統(tǒng)建設路徑和發(fā)展模式，構建綜合能源系統(tǒng)。構建綜合能源系統(tǒng)是“建設清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系”的題中應有之義。
綜合能源系統(tǒng)，是指一定區(qū)域內的能源系統(tǒng)利用先進的技術和管理模式，整合區(qū)域內石油、煤炭、天然氣和電力等多種能源資源，實現(xiàn)多異質能源子系統(tǒng)之間的協(xié)調規(guī)劃、優(yōu)化運行、協(xié)同管理、交互響應和互補互濟，在滿足多元化用能需求的同時有效提升能源利用效率，進而促進能源可持續(xù)發(fā)展的新型一體化能源系統(tǒng)。多能互補、協(xié)調優(yōu)化是綜合能源系統(tǒng)的基本內涵。多能互補是指石油、煤炭、天然氣和電力等多種能源子系統(tǒng)之間互補協(xié)調，突出強調各類能源之間的平等性、可替代性和互補性。協(xié)調優(yōu)化是指實現(xiàn)多種能源子系統(tǒng)在能源生產(chǎn)、運輸、轉化和綜合利用等環(huán)節(jié)的相互協(xié)調，以實現(xiàn)滿足多元需求、提高用能效率、降低能量損耗和減少污染排放等目的。構建綜合能源系統(tǒng)，有助于打通多種能源子系統(tǒng)間的技術壁壘、體制壁壘和市場壁壘，促進多種能源互補互濟和多系統(tǒng)協(xié)調優(yōu)化，在保障能源安全的基礎上促進能效提升和新能源消納，大力推動能源生產(chǎn)和消費革命。
有助于打破能源子系統(tǒng)間的壁壘
在長期的經(jīng)濟發(fā)展中，我國能源生產(chǎn)和消費總量不斷增長，傳統(tǒng)化石能源被過度開發(fā)和利用，導致生態(tài)環(huán)境污染和能源安全等問題比較突出，制約我國可持續(xù)發(fā)展，因此需要更加注重清潔能源（包括可再生能源）的開發(fā)和利用。同時，隨著經(jīng)濟全球化深入發(fā)展和“一帶一路”建設扎實推進，我國的國際能源合作進一步加強，能源資源、技術和市場更加多元化。在此背景下，需要接納包括清潔能源在內的多種能源，提高各種能源的利用效率，促進能源系統(tǒng)之間的協(xié)調優(yōu)化，實現(xiàn)多種能源的互補互濟。
傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)是按照不同能源類型劃分的，由相對獨立的多個子系統(tǒng)構成，各類能源產(chǎn)業(yè)都通過自身的規(guī)劃、建設、投資和運營來確保本能源的供需平衡。這種傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)在提高能源利用效率、實現(xiàn)能源互補、從整體上解決能源需求問題時面臨一些障礙：一是各類能源的特性不盡相同，要在能源生產(chǎn)、運輸和使用環(huán)節(jié)實現(xiàn)互補協(xié)調存在技術壁壘，特別是清潔能源和傳統(tǒng)化石能源之間的互補協(xié)調技術發(fā)展滯后。二是各類能源子系統(tǒng)之間在規(guī)劃、建設、運行和管理層面都相互獨立，存在體制壁壘。三是各類能源子系統(tǒng)之間缺乏價值轉換媒介和機制，難以實現(xiàn)能源互補帶來的經(jīng)濟效益和社會效益，存在市場壁壘。
構建綜合能源系統(tǒng)可以打破上述“三個壁壘”，即通過創(chuàng)新技術，根據(jù)異質能源的物理特性明晰能源之間的互補性和可替代性，開發(fā)能源轉化和存儲新技術，提高能源開發(fā)和利用效率，打破技術壁壘；通過創(chuàng)新管理體制，實現(xiàn)多種能源子系統(tǒng)的統(tǒng)籌管理和協(xié)調規(guī)劃，打破體制壁壘；通過創(chuàng)新市場模式，建立統(tǒng)一的市場價值衡量標準和價值轉換媒介，從而實現(xiàn)能源轉化互補的經(jīng)濟價值和社會價值，打破市場壁壘。
有助于解決我國能源發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)和難題
構建綜合能源系統(tǒng)有助于解決我國能源發(fā)展面臨的一系列挑戰(zhàn)和難題。
應對復雜的國際能源格局。目前，世界經(jīng)濟發(fā)展處于深度調整期，國際能源格局隨著經(jīng)濟形勢、供需狀況等變化而發(fā)生深刻變化，給我國能源安全帶來巨大挑戰(zhàn)。綜合能源系統(tǒng)是一種新型的能源供應、轉換和利用系統(tǒng)，利用能量收集、轉化和存儲技術，通過系統(tǒng)內能源的集成和轉換可以形成“多能源輸入—能源轉換和分配—多能源輸出”的能源供應體系。“多進多出”的能源供應體系將在很大程度上降低覆蓋區(qū)域對某種單一能源的依賴度，對于規(guī)避能源供應風險、保障能源安全具有重要作用。
破解清潔能源電力消納難題。目前我國的清潔能源電力消納尚不盡如人意，其成因較為復雜。其中有兩個最重要的原因：一是清潔能源發(fā)電出力的波動特性，使電力系統(tǒng)調峰存在一定困難；二是清潔能源電力覆蓋區(qū)域的市場消納能力有限。綜合能源系統(tǒng)集成多個能源子系統(tǒng)，通過系統(tǒng)內的能源轉換元件實現(xiàn)能源的轉置和梯級利用，通過供需信號對不同能源進行合理調配，使能源子系統(tǒng)具備更加靈活的運行方式，可以較為有效地解決上述兩個問題。清潔能源電力富余時，綜合能源系統(tǒng)可以將其吸收轉化甚至存儲起來；清潔能源電力不足時，綜合能源系統(tǒng)可調配其他能源填補空缺。此外，清潔能源可以通過綜合能源系統(tǒng)進行能量形式轉換，并利用綜合能源系統(tǒng)中其他能源系統(tǒng)的管網(wǎng)和負荷進行輸送或消納。
突破能源技術創(chuàng)新瓶頸。在以低碳、互聯(lián)、開放為特征的現(xiàn)代社會，低碳低排放等環(huán)保因素、能源系統(tǒng)的智能化和自愈性等技術因素以及平等開放、多贏共生等市場因素變得越來越重要，正成為能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的硬約束。綜合能源系統(tǒng)的構建將加速能源技術創(chuàng)新，突破技術創(chuàng)新瓶頸。建設綜合能源系統(tǒng)可以促進能源產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的技術開發(fā)和融合，進而推動保障能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎技術創(chuàng)新，推動包括廣域電力網(wǎng)絡互聯(lián)技術、多能源融合與儲能技術、能源路由器技術和用戶側自動響應技術在內的多種技術的創(chuàng)新和應用。這些技術創(chuàng)新和革命是能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展實現(xiàn)智能自洽、平等開放和綠色低碳的必要條件，也是建設清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系的基礎。
有助于推動我國能源戰(zhàn)略轉型
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)化的推進，一國的能源消費總量逐漸達到上限，以能源消費推動經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)化進程的方式就會發(fā)生改變，環(huán)境保護和能源安全將成為能源戰(zhàn)略向多元化和清潔化方向轉型的驅動力。我國目前正處于這一關鍵的能源戰(zhàn)略轉型階段。特別是《巴黎協(xié)定》正式生效后，我國能源戰(zhàn)略轉型更是迫在眉睫。構建綜合能源系統(tǒng)，有助于推動我國能源戰(zhàn)略轉型。
向清潔低碳轉型。綜合能源系統(tǒng)打破不同能源行業(yè)間的界限，推動不同類型能源之間的協(xié)調互補，將改變能源的生產(chǎn)方式、供應體系和消費模式。通過物理管網(wǎng)和信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通，綜合能源系統(tǒng)增強了能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費等各個環(huán)節(jié)的靈活性，可以大力推動清潔能源開發(fā)設備和移動能量存儲設備的規(guī)模化和經(jīng)濟化應用，能夠有效改善能源生產(chǎn)和供應模式，提高清潔能源的比重，實現(xiàn)能源生態(tài)圈的清潔低碳化。
向多元化轉型。當前，能源開發(fā)利用技術不斷推陳出新，供應側的非常規(guī)油氣、可再生能源技術以及需求側的新能源汽車、分布式能源和儲能技術等新技術的應用加速了能源結構調整，推動能源格局向多元化演進。綜合能源系統(tǒng)本質上是一個多能源的綜合開發(fā)利用系統(tǒng)，它可以簡化多元能源耦合開發(fā)利用的路徑，實現(xiàn)多元能源互補互濟、協(xié)調優(yōu)化，提高綜合用能效率，是促進我國能源戰(zhàn)略向多元化轉型的重要助力。
向全方位國際合作轉型。受世界經(jīng)濟和政治因素影響，全球能源安全的不確定性增加。全方位加強國際合作是我國實現(xiàn)開放條件下能源安全的有效途徑。未來的國際能源合作必然是多個區(qū)域、多種能源、多類主體之間的合作。綜合能源系統(tǒng)的能源市場是電力市場、石油市場和天然氣市場等傳統(tǒng)能源市場在綜合能源系統(tǒng)中的融合，具有更好的市場包容性和靈活性，多數(shù)能源都可在系統(tǒng)內實現(xiàn)轉換和互補利用。在國際能源合作中，綜合能源系統(tǒng)還可以增強我國在國際能源市場上對各類能源的選擇性消納能力，使我國對外能源合作方式從“只能要我需要的”向“可選綜合性價比最高的”轉變，在國際能源合作中真正做到互利共贏。