綜合能源解決方案
一、方案介紹
1、 背景與難題：
隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，能源需求日益增長，傳統(tǒng)能源供應(yīng)模式已難以滿足多元化的能源需求，同時，環(huán)境保護(hù)意識的提高和可持續(xù)發(fā)展的要求也促使我們尋找更為高效、環(huán)保的能源解決方案。在這樣的背景下，綜合能源應(yīng)運(yùn)而生，成為推動能源轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的重要途徑。盡管綜合能源解決方案具有廣闊的發(fā)展前景和巨大的市場潛力，但綜合能源涉及多種能源技術(shù)和智能化技術(shù)，技術(shù)門檻較高。如何實(shí)現(xiàn)不同能源之間的協(xié)調(diào)和優(yōu)化，如何確保智能化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，是綜合能源需要解決的技術(shù)難題。
2、 技術(shù)路線：
基于此，我司提出“多能互補(bǔ)、點(diǎn)面協(xié)同”的綠色智慧綜合能源電力系統(tǒng)的目標(biāo)設(shè)想，結(jié)合綜合能源需求預(yù)測，從能源物理設(shè)施-信息技術(shù)兩個維度進(jìn)行能源系統(tǒng)框架設(shè)計。
總體框架將細(xì)化能源物理設(shè)施-信息技術(shù)兩個維度，從點(diǎn)到面，即從單體建筑供能層級→區(qū)域供能層級→能源網(wǎng)絡(luò)層級→市政融合層級→管理運(yùn)營層級等五個方面，構(gòu)建綠色智慧綜合能源電力系統(tǒng)。
(1)單體建筑供能層，構(gòu)建低碳能源建筑。作為直接面向用戶的建筑單體，建筑能源供應(yīng)圍繞綠色節(jié)能的目標(biāo)，構(gòu)建低碳能源供應(yīng)體系，充分利用區(qū)域光照資源優(yōu)勢為用戶供能;配置建筑節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑綠色節(jié)能降耗，技術(shù)層面試點(diǎn)開展被動式熱交換風(fēng)帽系統(tǒng)、綠植建筑、光導(dǎo)照明系統(tǒng)等技術(shù)，開展直流樓宇微電網(wǎng)集成應(yīng)用，為直流設(shè)備直接供電，降低能源多級轉(zhuǎn)換帶來的能耗損失。
(2)區(qū)域供能層，配置綠色供能站點(diǎn)。配置區(qū)域供能站點(diǎn)目的在于統(tǒng)籌區(qū)域能源需求和資源優(yōu)勢，包括集中配置儲能裝置，利用儲能的能量時空轉(zhuǎn)移特性，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷削峰填谷，降低風(fēng)光等新能源出力波動性對電網(wǎng)帶來的影響;根據(jù)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比對，合理配置分布式能源設(shè)備和區(qū)域集中供冷設(shè)備，實(shí)現(xiàn)能源供給的集約化;根據(jù)區(qū)域資源稟賦和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，探索氫能源應(yīng)用前景，為能源供給低碳化做貢獻(xiàn)。
(3)能源網(wǎng)絡(luò)層，構(gòu)建智慧配電網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)建堅強(qiáng)可靠的配電網(wǎng)，試點(diǎn)開展柔性直流開關(guān)、蜂窩狀構(gòu)網(wǎng)思路等新技術(shù)在配電網(wǎng)的應(yīng)用，提高配電網(wǎng)供電可靠性。根據(jù)片區(qū)市政專項(xiàng)規(guī)劃，在區(qū)域的北側(cè)有綜合管廊規(guī)劃，綜合管廊由市政配套建設(shè)，考慮到地質(zhì)條件、投資、現(xiàn)狀管線的建設(shè)情況，不另外設(shè)置綜合管廊，市政配套建設(shè)，管線設(shè)計、綜合管廊以片區(qū)的總規(guī)及專項(xiàng)規(guī)劃為準(zhǔn)。因此本項(xiàng)目僅討論配電網(wǎng)的構(gòu)建。
(4)市政融合層，打造綠色智慧交通。以電動汽車為主要載體，實(shí)現(xiàn)能源網(wǎng)與交通網(wǎng)的融合，構(gòu)建綠色智慧交通網(wǎng)絡(luò)。建設(shè)電動汽車充換電設(shè)施(充電樁等)滿足電動汽車用電需求;結(jié)合市政道路建設(shè)，建設(shè)智慧燈桿，通過掛載各類設(shè)備提供智能照明、移動通信、信息交互和公共服務(wù)等多種功能。
(5)管理運(yùn)營層，實(shí)現(xiàn)綜合能源管理。通過智慧能源綜合管理控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化調(diào)度與多能耦合，提升整體的能源利用效率，減少碳排放。技術(shù)路徑主要包括構(gòu)建全狀態(tài)信息感知系統(tǒng)、智慧通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)平臺、綜合能量管理平臺，探索開展市場化需求響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)綜合能源信息的優(yōu)化管理。
圖 綠色智慧綜合能源電力系統(tǒng)構(gòu)想
二、產(chǎn)品功能分析
區(qū)域的綠色智慧綜合能源電力系統(tǒng)是在滿足能源需求的前提下，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的綠色、節(jié)能以及減碳目標(biāo)，促進(jìn)碳減排，貢獻(xiàn)碳中和。結(jié)合綠色低碳節(jié)能等控制角度的要點(diǎn)，效益成效主要包括節(jié)能控制、綠色能源供應(yīng)提升能力、碳排削減、安全可靠、產(chǎn)業(yè)帶動效益等方面。
(1)節(jié)能控制：節(jié)能控制主要通過節(jié)約電量和移峰電量表征。其中，節(jié)約電量主要指項(xiàng)目通過采用節(jié)能技術(shù)能夠優(yōu)化節(jié)省的電量，移峰電量主要指項(xiàng)目通過儲能裝置，實(shí)現(xiàn)需求的峰谷轉(zhuǎn)移，由于峰谷轉(zhuǎn)移后能夠降低負(fù)荷用電曲線峰谷差，這對供能網(wǎng)絡(luò)的降耗將帶來積極作用。通過本方案的實(shí)施，一方面在建筑單體方面通過采用建筑節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，另一方面則基于區(qū)域集中供冷實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
(2)綠色能源供應(yīng)提升能力：綠色能源供應(yīng)提升能力主要指項(xiàng)目通過綠色電力供應(yīng)設(shè)備建設(shè)，減少對外電供應(yīng)的依賴，具體體現(xiàn)在項(xiàng)目方案中零碳能源建筑的可再生能源電力供給、綠色供能站點(diǎn)所提供的區(qū)域供電。
(3)碳排削減效益：能源系統(tǒng)建設(shè)的碳排削減主要指包括了區(qū)域內(nèi)綠色能源供給帶來的碳排削減量以及綠色能源交通支撐電動汽車增長帶來的碳排量，方案通過綠色能源供給所提供的綠色電力，可大量減少碳排放。
(4)安全可靠效益：安全可靠主要指區(qū)域構(gòu)建可靠配電網(wǎng)、綜合能源網(wǎng)以及綜合管廊，并基于綜合能源管理后對系統(tǒng)安全可靠性的提升程度，通過實(shí)施該方案，可使配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)顯著增強(qiáng)，裝備智能化水平顯著增強(qiáng)，具備與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平相適應(yīng)的供電可靠性和電能質(zhì)量。裝備標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量水平進(jìn)一步提高，供電可靠性和電能質(zhì)量持續(xù)提升，全面滿足負(fù)荷增長和安全可靠供電需求。
(5)產(chǎn)業(yè)帶動效益：智能綜合能源電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時，固定資產(chǎn)投資將帶動地方經(jīng)濟(jì)增長，促進(jìn)就業(yè)，改善投資環(huán)境，發(fā)揮穩(wěn)增長積極作用。通過試點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新示范性工程，推動綜合能源系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)及產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，催生出一批新的能源產(chǎn)業(yè)模式和業(yè)態(tài)，促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造新的增長點(diǎn)，培育新的動能。
三、成功案例
本方案適用于所有工業(yè)園區(qū)、集中辦公園園區(qū)、商業(yè)園區(qū)等，本方案立足于當(dāng)前碳達(dá)峰碳中和的能源系統(tǒng)發(fā)展背景，依托策劃區(qū)域的相關(guān)定位和發(fā)展要求，可提前謀劃區(qū)域的能源電力系統(tǒng)規(guī)劃，提出區(qū)域“綠色智慧綜合能源電力系統(tǒng)方案”，策劃區(qū)域頂層設(shè)計及建設(shè)方案，提升對應(yīng)區(qū)域的能源電力系統(tǒng)的綠色低碳水平，進(jìn)而為服務(wù)于雙碳的國家戰(zhàn)略做出貢獻(xiàn)。該解決方案已在多個區(qū)域進(jìn)行推廣覆蓋應(yīng)用，反饋方案效益良好。
1、實(shí)際場景方案
低碳能源建筑、綠色供能站點(diǎn)、智慧配電網(wǎng)絡(luò)、綠色智慧交通基礎(chǔ)設(shè)施、綜合能源管理平臺等五大維度建設(shè)場景，形成共11個典型項(xiàng)目。
在低碳能源建筑方面，合計建設(shè)項(xiàng)目3個。包括(1)選擇區(qū)域內(nèi)商業(yè)用地資源，按區(qū)域建筑合理配置屋頂光伏(合計約9.6MWp)，充分利用可再生能源供能;(2)開展節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，建設(shè)被動式熱交換風(fēng)帽系統(tǒng)、綠植建筑、光導(dǎo)照明系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)建筑低碳節(jié)能。(3)建設(shè)可匯集建筑可再生能源發(fā)電、小型儲能的樓宇微電網(wǎng)。在樓宇中建設(shè)分項(xiàng)計量、智能樓宇設(shè)備、智能家居設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)樓宇運(yùn)行智能化管理。
在綠色供能站點(diǎn)方面，合計建設(shè)項(xiàng)目2個。包括(1)結(jié)合A區(qū)域分析，建設(shè)3套1MW/2MWh的分布式集裝箱式儲能裝置。(2)建設(shè)集中制冷、蓄冷系統(tǒng)，滿足A區(qū)域的東區(qū)、中區(qū)、西一區(qū)、西二區(qū)、附加區(qū)商業(yè)商務(wù)、辦公約4.8萬RT冷負(fù)荷需求，配套鋪設(shè)供冷管道。
在智慧配電網(wǎng)絡(luò)方面，合計建設(shè)項(xiàng)目1個。主要為配電網(wǎng)的建設(shè)。通過建設(shè)交直流混合的配電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格互聯(lián)，通過直流系統(tǒng)將不同的配電網(wǎng)格進(jìn)行連接聯(lián)絡(luò)，將分布式能源靈活地接入并分配，實(shí)現(xiàn)最大化新能源滲透率。通過柔性設(shè)備、直流變壓器、直流線路等，實(shí)現(xiàn)臺區(qū)間的聯(lián)絡(luò)互聯(lián)，提高低壓配電系統(tǒng)的利用效率和可靠性。
在綠色智慧交通基礎(chǔ)設(shè)施方面，合計建設(shè)項(xiàng)目2個。包括(1)商業(yè)、住宅區(qū)域停車場按比例建設(shè)充電樁和預(yù)留安裝條件。(2)沿道路建設(shè)智慧燈桿，分四期建設(shè)，總長度4.65km。
在綜合能源管理平臺方面，合計建設(shè)項(xiàng)目3個。包括(1)建設(shè)滿足能源系統(tǒng)可觀可測可控的二次設(shè)備，包括涵蓋能源狀態(tài)感知設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)平臺等。(2)建設(shè)區(qū)域級的智能化控制平臺，對A區(qū)域內(nèi)可調(diào)度資源的能耗運(yùn)行情況和能源利用情況進(jìn)行調(diào)度和管理，實(shí)現(xiàn)區(qū)域低碳運(yùn)行。(3)制定適于A區(qū)域的市場化需求響應(yīng)激勵機(jī)制，實(shí)現(xiàn)虛擬電廠運(yùn)行的商業(yè)可持續(xù)性。
2、現(xiàn)場部分設(shè)備部署場景
屋頂光伏
蓄冷設(shè)備
智能智慧燈桿
集裝箱式儲能裝置
充電設(shè)備