多能互补是可再生能源发展的衍生物，从能源供给侧、用户需求侧、能源输配侧实现多能互补和融合等，按照能源形式的供给和消纳特性的不同，优化冷、热、气、电、氢等多种类型能源的生产和利用的综合互补，实现能源、经济、环境的协调发展。
从运行模式上，多能互补系统的研究主要包括两类：一类是以综合能源基地作为研究对象，进行多能互补研究；另一类是对终端一体化系统进行多能互补研究。
关于终端一体化的多能互补研究，针对终端用户，通过冷热电三联供、分布式可再生能源和能源智能微网等方式，进行传统一次和二次能源间的互补利用和统筹优化，最终实现多能协同供应和能源综合梯级利用。
国内外多能互补发展与趋势分析
多能互补系统是未来能源发展的新方向，诸多国家将多能源系统列为其未来国家能源发展战略的规划重点，提出了很多有关研究和发展多能源系统的政策，并逐步开始落地实施。
北欧地区的部分国家在20世纪80年代，就开始对多能源互补的供热系统进行研究，1989年瑞典建成了太阳能和生物质联合供热的Falkcnberg项目。
英国相关的综合能源服务公司数量众多，业务相对成熟。德国在发展多能源系统方面则更加注重能源系统和通信系统的集成，研究重点在于实现先进的信息通信技术与能源领域的融合发展，围绕智能电网领域开展新能源体系下的E-Energy研究计划是其代表性项目。
在北美地区，美国非常重视对综合能源相关技术的发展，是首个颁布发展多能源系统的相关计划和政策的国家，2013年成立了能源系统集成研究小组，研究多种能源系统的集成方式。
在亚洲地区，日本是最早提出要建设多能源系统，且多能源系统覆盖到全国的国家，通过建设多能源系统优化能源系统结构，提高能源利用效率，扩大清洁能源的开发利用规模。
我国在较早时期提出了多能互补理念，但是规模化应用滞后，与国外存在较大差距。
2004年，华能南澳的54 MW/100 kW规模的风光互补发电系统成功并入当地的10 kV电网系统，由此成为国内第一个商业化的风光互补发电系统。
2009年，西藏那曲的50 kW规模的离网型风光互补发电站正式建成；2013年，新疆和田波波娜和新华的20 MW规模的水光互补电站正式并网发电。
2015年，850 MW规模的龙羊峡区域水光互补工程项目实现并网发电，成为全球最大的水光互补工程项目。
2016年，国家能源局为推动电、热、气等多种能源系统的互补融合，提出了要尽快推进多能源集成互补示范工程的建设，从而提高能源利用效率，满足供需互动，实现能源、经济与环境的协调发展。
2017年，国家能源局首次组织开展了多能互补系统集成优化的示范工程项目，入选项目共23个，其中涉及终端一体化系统集成供能方面的项目有17个，占比73.91%；综合能源系统基地风光水火储多能互补系统示范项目有6个。
2021年，国家发改委和能源局提出充分发挥多能互补系统集成优化和源网荷储一体化在保障能源效率和安全发展中的作用，积极探索具体实施路径。
2022年3月22日和2022年4月2日，发改委、科技部等发布的“十四五”科技规划提出要加快能源产业的数字化和智能化升级，实现源网荷储互动、多能协同互补及用能需求智能调控。
由此可知，研究并发展多能互补的能源系统，促进可再生能源消纳，提高能源系统综合效率，进而推进能源系统转型，已被提升至国家战略的高度，但目前我国的多能互补能源系统研究尚处于示范应用阶段。
多能互补系统模式
综合能源系统基地多能互补系统
综合能源基地融合了煤炭、天然气等传统的一次能源，以及风、光、水能等二次能源，通过充分发挥各类资源协同互补的优势，实现了“风-光-水-火-储”等多能源一体化运行，提升了电力系统消纳风电、光伏发电等间歇性，同时提高了电力输出功率的稳定性。
我国具有丰富的可再生能源，开发潜力巨大，一些地区，如金沙江、黄河上游的水电站等，新疆哈密、甘肃酒泉、内蒙古的风电基地，海南、青海海西地区的光电基地都具备建设大型综合能源系统基地的基础和条件。
通过多种能源系统之间协同互补运行，提高可再生能源利用率，缓解我国集中式可再生能源发电面临的严重弃风、弃光问题。
例如：张家口建设的总规模为风电500 MW、光伏100 MW、储能70 MW的国家级“风-光-储-输”示范基地，釆用了世界首创的“风-光-储-输”联合发电的技术路线，总投资达到100亿元。
终端一体化多能互补系统
该系统重点针对终端用户涉及的冷、热、电、气等用能需求，在园区、城镇、大型公用设施等区域，加强终端供能系统的统筹规划和一体化建设。
该模式下的多能互补系统的主要目标体现在，最大化实现综合能源系统的用、供能等效率，冷、热、电、气等负荷就地/就近协同互补、平衡调节，供能经济合理且市场竞争力较大。
多能互补能源系统技术发展分析
多能互补规划设计分析
因传统能源系统独立运行，在设计规划时，重点是对涉及的单一能源形式，如热、冷、电、气等进行单独分析规划，或只对单个设备进行建模仿真，优化其运行方式，而无须综合开展各类能源系统间的协同互补优化研究。
因各系统设备及设备特性差异大，传统建模方法不能满足多能互补系统建模需求。
为了充分实现综合能源基地多能互补系统中能源站各个子系统间互相耦合、相互协同，需经过详细、合理计算各系统间的能量流、物料流，从而确保能源结构的合理配置优化与能源的稳定可靠输出。
同时，在计算过程中，通常认为系统负荷是动态变化的，输入相应的风、光等资源条件等参数，对综合能源基地多能互补系统进行设计规划。
目前，国内少数计算工具和平台因使用环节繁琐等原因，没有进行大规模推广应用，只是停留在科研层面。
通常来说，对于多能互补系统，研究人员在对其进行建模、计算、分析前，需要事先通过设定约束条件、目标函数以及优化变量，釆用规划优化算法对该系统行规划和设计，得到系统所优化变量的最优取值。
大体而言，成本和负荷约束等作为约束条件；经济性最优或环保型最佳作为目标函数；供能、储能的设备类型和数量作为优化变量，对系统的规划方案进行优化。
