“夏天开空调怕电费高，冬天供暖怕碳排放超标”——这是不少园区管理者的日常烦恼。传统能源系统要么“重省钱”导致排放超标，要么“强减排”压缩利润空间。近日，我国科研团队提出“电-热需求响应双层优化策略”，让能源站和用户从“博弈”变“协作”：通过动态定价和垃圾产沼气技术，实现能源站收益提升5.09%、用户电费下降2.46%，碳排放还减少2.54%。这项发表在《Frontiers of Energy》的研究，为“双碳”目标下的园区能源管理提供了“双赢密码”。

传统园区的“能源困局”：省钱、减排、稳定不可兼得

“就像用老式冰箱，要么费电制冷快，要么省电不制冷。”论文通讯作者沈军教授解释，传统园区能源系统有三大“死结”：

• 供需“不同步”：白天用电高峰时，能源站得烧更多天然气发电，成本飙升；晚上设备闲置，又造成浪费。2023年某工业园区数据显示，峰谷负荷差达40%，相当于每天有半天设备“空转”。
• 减排“成本高”：每超标1吨二氧化碳，企业就得交约60元碳税。想减排？买绿电成本增加30%，利润被严重挤压。
• 用户“没话语权”：电价固定，居民和企业只能被动买单。某科技园区调研显示，85%的用户愿错峰用电，但缺乏价格激励。

更棘手的是天然气依赖风险。2022年欧洲能源危机期间，我国部分园区燃气成本上涨30%，暴露出“一根管道”的脆弱性。

双层优化：能源站与用户的“价格对话”

新系统的核心是“上层定价+下层响应”的协同机制，像一场“能源版双十一”：

• 能源站当“智能掌柜”：每天发布“分时电价”，比如早8点-10点电价提高20%，鼓励用户改到深夜用电；同时调度光伏板、储能电池和沼气发电机，哪里成本低就用哪部分电。
• 用户当“灵活买家”：收到价格信号后，企业可将生产线调整到低价时段，居民把洗衣机、充电桩设置在深夜运行。数据显示，用户峰时电负荷降低12%，谷时提升8%，峰谷差缩小，能源站设备利用率提高15%。

“这就像给能源系统装了‘智能调节阀’。”论文第一作者徐韶山博士说，传统模式下能源站“一言堂”，现在用户也能通过需求调整“反向议价”，最终找到双方都满意的平衡点。

阶梯碳交易+沼气：给能源站“减排加速器”

光靠价格杠杆还不够，系统还引入“阶梯碳交易”机制：把碳排放额度分成三档，没超标的部分能拿到碳市场卖钱，超标越多罚款越重。模拟显示，这项机制让能源站碳交易成本降低5.23%，相当于“减排也能赚钱”。

另一大创新是“变废为宝”的沼气系统。园区食堂的厨余垃圾、绿化带的枯枝落叶，被送进厌氧消化反应器（ADR），在40℃恒温环境下发酵产生沼气，替代30%的天然气需求。“就像给能源站配了‘垃圾充电宝’，既减少进口气依赖，又省下垃圾处理费。”徐韶山补充，ADR单日产甲烷量稳定，足够支撑燃气锅炉半天的用量。

实验验证：5%收益提升背后的“数据密码”

在某工业园区的模拟测试中，新系统交出亮眼成绩单：

• 经济账：能源站每日收益增加5.09%，用户电费支出平均下降2.46%，实现“双赢”。
• 环保账：阶梯碳交易让碳排放减少2.54%，沼气替代进一步降低碳足迹。
• 安全账：极端天气下，光伏风电出力波动时，储能系统和沼气发电能快速补位，供电可靠性提升15%。

不过研究也指出局限：目前仅针对单个园区设计，未考虑多能源站竞争；跨区域能源互济机制还待完善。未来计划引入AI预测用户需求，让价格信号更精准。

从“单打独斗”到“协同共赢”：园区能源的未来

“传统能源系统像‘各自为战’的诸侯，新策略则是‘全国一盘棋’的思路。”沈军教授表示，这项技术可复制到商业综合体、产业园区，尤其适合天然气依赖度高、垃圾产量大的地区。下一步，团队将探索多园区互联，让过剩的清洁能源“跨省串门”，真正实现“低碳又经济”。

来源: FIE能源前沿期刊