综合能源站规划与能效优化方法研究

出品方：北京经纬智汇信息咨询有限公司 报告编号：OGF-A-025 赛道归属：综合能源系统 · A级专题 报告日期：2026年6月 保密级别：内部参考（限管理层与技术团队） 版本：V1.0 适用对象：油气企业及综合能源服务场景

执行摘要

本摘要为决策层快速入口，浓缩核心结论、关键数据与行动指引；技术细节与完整结论分别见正文第04章及第07章。

综合能源站正在成为能源转型中最活跃的"终端节点"之一。它不是传统加油站、加气站、变电站或供热站的简单叠加，而是以多能互补、梯级利用、源网荷储协同为内核，在负荷中心就近耦合电、热、冷、气、氢多能流的新型能源基础设施。其规划本质是一个以能量枢纽（Energy Hub）为建模框架、以混合整数线性规划（MILP）叠加多目标优化为求解内核的"负荷预测—设备选型—容量配置—运行调度"联合优化问题；其能效优化的根本路径是梯级利用、余热回收、储能调峰与人工智能能量管理协同。

三条核心判断：

第一，技术成熟度高度分化，决定了投资节奏。冷热电三联供（CCHP）、分布式光伏、"光储充"一体化、锂电储能已进入商业化阶段（技术成熟度TRL 8-9）；多能流统一计算、数字孪生与人工智能调度处于示范到早期商用（TRL 6-8）；而氢能耦合环节整体仍处示范阶段（TRL 5-7），经济性与安全性是最大短板。

第二，市场规模已达万亿级，但盈利能力尚未兑现。中国综合能源服务市场2024年规模约10900亿元，预计2029年达约16391亿元；油气央企凭借数万座站点网络具备渠道优势，但充换电、加氢等自投业务多数仍亏损，警示技术路线与场景匹配的极端重要性——个别氢能项目甚至出现以百年计的回本周期。

第三，国际范式已经成熟，可直接对标。丹麦区域供热叠加热电联产是全球能效优化标杆，使能源浪费由约60%降至约10%、综合效率达85%-90%；ENGIE、Veolia以"区域能源网络+能效托管+绿电"为成熟商业模式，为中国玩家提供清晰参照。

对油气企业的行动指引（详见第07章）： 以"宜电先电、油气氢电非分步融合"为转型主线，近期主攻成熟度高的"光储充"与CCHP余热利用（标杆项目内部收益率可达12.04%、行业普遍进入3年回本区间），中长期审慎布局氢能，并以虚拟电厂与人工智能能量管理系统作为价值放大器。国家层面到2027年、2030年全国虚拟电厂调节能力目标分别为2000万千瓦、5000万千瓦以上，为站点价值兑现打开政策通道。

关键数据速览：

01 · 调研背景与目标

1.1 调研缘起与问题意识

能源系统正在经历自电气化以来最深刻的一次结构性重构。在"双碳"目标与全球能源转型的双重驱动下，能源供给侧的清洁化、能源消费侧的电气化、能源调度侧的智能化三股力量同时发力，催生了对"多能融合、就地协同"基础设施的迫切需求。在这一背景下，综合能源站——一种能够在同一物理空间内集成多种能源生产、转换、存储与供应功能的新型能源节点——从概念走向规模化落地。

对油气企业而言，这一趋势既是挑战也是机遇。一方面，随着新能源汽车渗透率快速攀升，传统加油站的存量价值正面临结构性下行压力；另一方面，遍布全国的数万座站点网络、成熟的能源运营能力、稳定的客户流量，恰恰是转型综合能源服务的天然资产。如何将"卖油的站"升级为"供应多种能源、提供多元服务的综合能源节点"，已成为油气企业能源转型战略中无法回避的核心命题。

然而，综合能源站的规划与建设并非简单的"设备叠加"。它涉及电、热、冷、气、氢多种能流的耦合建模，涉及负荷预测、设备选型、容量配置、运行调度的系统优化，涉及能效评价从"能量数量"到"能量品质"的范式升级，更涉及在技术成熟度参差、经济性尚不明朗、标准体系滞后的现实约束下做出审慎的投资决策。规划方法是否科学、能效优化是否到位，直接决定了一座综合能源站的经济性、可靠性与碳排放表现。

1.2 核心调研问题

本报告围绕以下四个层层递进的核心问题展开：

• 是什么：综合能源站的准确定义、内涵边界、典型形态与技术成熟度现状如何？它与传统能源站的本质区别和演进逻辑是什么？
• 怎么规划：综合能源站规划设计的核心方法学是什么？能量枢纽模型、混合整数线性规划、多目标优化等方法如何应用？有哪些成熟的规划工具？
• 怎么提效：综合能源站的能效如何评价与优化？梯级利用、余热回收、储能调峰、智能调度等技术路径的效果与边界在哪里？
• 怎么决策：市场格局与竞争态势如何？典型项目的经济性如何？油气企业应当采取怎样的投资节奏与技术路线？

1.3 调研范围界定

• 地域范围：全球视野，以中国市场为核心落点，辅以丹麦、德国、欧洲等成熟市场的国际对标。
• 技术范围：聚焦综合能源站的"规划方法"与"能效优化方法"两大核心技术域，覆盖建模框架、优化算法、评价体系、运行控制等环节。
• 场景范围：以油气企业综合能源站（油气电氢一体化）为重点，兼顾园区级、区域级综合能源系统。
• 时间视角：全时间轴，梳理过去（概念起源与早期示范）、现在（技术现状与市场格局）、未来（趋势预判与演进方向）的完整脉络。

1.4 调研方法说明

本报告采用多源信息交叉验证的研究方法，信息来源涵盖政府与标准机构文件、学术论文（含国际期刊与会议）、企业年报与官方公告、行业咨询机构研报、专利数据库及权威行业媒体报道。在分析方法上，采取定性与定量结合的策略——以可量化数据支撑核心观点，以典型案例佐证关键结论。所有引用数据均在内部底稿中标注来源机构与年份，正文按交付规范不展示文献出处，完整文献清单及可信度评级见配套的《参考文献汇总》。

方法局限说明：综合能源服务/能源即服务的市场规模数据来自不同咨询机构，统计口径差异较大、部分为预测值，且中外定义不完全一致，引用时已尽量标注机构与年份，但不应作精确横向换算；技术成熟度（TRL）等级为基于公开信息的研判性评估，非官方分级。

02 · 技术现状全景

2.1 技术定义与核心原理（白话版）

一句话定义：综合能源站是在负荷中心就近集成多种能源生产、转换、存储与供应功能，通过多能互补与源网荷储协同实现高能效、低碳排、高可靠能源供应的新型能源节点。

要理解它的"新"，最直观的方式是与传统能源站对比。传统能源站是"单一功能"的：加油站只卖油，变电站只配电，供热站只供热，彼此独立、互不耦合。而综合能源站做的是两件事——横向打通与纵向梯级。

所谓横向打通，是指在同一座站内同时供应多种能源（电、热、冷、气、氢），并让它们相互转换、相互补充。比如,白天光伏发的电可以直接给汽车充电,也可以驱动热泵制热制冷,还可以电解水制氢储存起来；晚上光伏不发电时,储能放电、储氢发电,实现"东方不亮西方亮"的能源接力。

所谓纵向梯级，是指按照能量的"品位"分层利用，让高品位能量先做高价值的功、剩余的中低品位能量再去供热供冷，物尽其用。冷热电三联供就是最典型的例子：天然气燃烧先发电（高品位），发电后的高温烟气和缸套水余热再用来供热、供冷（中低品位），把一份燃料"榨"出最大价值。

这两件事合起来,就是综合能源站区别于传统能源站的本质——从"各供各的"变成"统筹协同的"，从"用一次就扔"变成"层层利用的"。

*图2-1 综合能源站多能流耦合原理示意图*

2.2 典型形态

综合能源站并非单一模板，而是根据资源禀赋、负荷特征与场景需求衍生出多种形态。下表归纳了当前主流的六类典型形态及其特征：

油气电氢一体化综合能源站是油气企业最具代表性的转型形态。中石化在2026年1月发布综合加能站"服务新范式"，在全国核心地段亮相300座集多元补能、车生态、家生活于一体的综合服务体，标志着这一形态从能源供应向"能源+服务"生态的升级。

2.3 发展脉络与成熟度评估

发展脉络（全时间轴）：

综合能源站的演进与中国能源政策的演进高度同步。2019年，上海石油西上海油氢合建站试运行，标志着商业化油氢综合站起步；2020年9月"双碳"目标提出后，清洁能源加速渗透，综合能源服务进入快速成长期；2022年起，近20个省市的"十四五"能源规划集中纳入综合能源服务，国家发改委、国家能源局明确鼓励传统加油站、加气站建设油气电氢一体化综合交通能源服务站；2023年《能源工作指导意见》进一步提出建设以可再生能源为主的综合能源站和终端储能；2025年4月，国家发改委、国家能源局印发《关于加快推进虚拟电厂发展的指导意见》（发改能源〔2025〕357号），为综合能源站的"源网荷储+市场交易"价值兑现提供了政策通道。

*图2-2 综合能源站技术与政策演进时间轴*

技术成熟度评估（参考TRL等级）：

技术成熟度的分化是理解综合能源站投资逻辑的关键。下表给出基于公开信息的研判性评估：

*图2-3 综合能源站关键技术成熟度雷达图*

2.4 国内外整体发展现状

中国现状：油气央企是综合能源站建设的主力军。中石化已建成全球最多加氢站——截至2024年11月建成138座加氢站、11座氢燃料电池供氢中心，成为全球最大加氢站运营单一企业，并在全国拥有3万余座综合加能站，位居世界第二、中国第一。中石油截至2023年底累计建成充电站957座、换电站69座、加氢站22座、综合能源服务站72座，并于2023年12月投运首座"油气氢电光非"全业态综合能源站。中海油2022年8月在长沙建成首座集加油、充电、光伏于一体的综合能源站。

国际现状：以丹麦、德国为代表的欧洲国家，依托区域供热（District Heating）与热电联产（CHP）的深度耦合，形成了全球最成熟的综合能源系统范式。丹麦哥本哈根98%、全丹麦约64%的住宅接入区域供热网络，综合能效达85%-90%。ENGIE、Veolia等国际能源服务巨头以"区域能源网络+能效托管+绿电"为商业模式，在欧洲运营大规模供热网络。这些成熟范式为中国综合能源站的规划与商业模式设计提供了清晰参照。