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彭勇:園區(qū)微電網(wǎng)構(gòu)建綜合能源服務(wù)設(shè)計(jì)與研究

2018-08-15 15:01:07 中國(guó)能源網(wǎng)

編者按:2018年8月9~10日,以“分布式能源新時(shí)代?變革創(chuàng)新融合”為主題的“2018(第十四屆)中國(guó)分布式能源國(guó)際論壇”在武漢召開(kāi),本次會(huì)議由中國(guó)能源研究會(huì)分布式能源專(zhuān)業(yè)委員會(huì)、中國(guó)能源網(wǎng)研究中心共同主辦。會(huì)上,中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院高級(jí)工程師彭勇發(fā)表了《園區(qū)微電網(wǎng)構(gòu)建綜合能源服務(wù)》的主旨演講。

本文根據(jù)論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

很榮幸在這里和大家交流一下,關(guān)于園區(qū)微電網(wǎng)構(gòu)建綜合能源服務(wù)的話(huà)題,我說(shuō)的有四個(gè)方面的內(nèi)容,第一是建設(shè)園區(qū)微電網(wǎng)的目的,我們?yōu)槭裁匆鰣@區(qū)的微電網(wǎng),第二談一下微電網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo),達(dá)到一個(gè)怎樣的效果,第三是園區(qū)微電網(wǎng)的能源服務(wù)形式,第四園區(qū)微電網(wǎng)綜合能源服務(wù)和其他能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局在2017年發(fā)布了一個(gè)《推進(jìn)并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)試行辦法》,這個(gè)對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行了重新的定義,首先構(gòu)成元素是分布式電源、負(fù)荷、配電、控制保護(hù)裝置等等。以前很火的一個(gè)元素這一次沒(méi)有明確的標(biāo)出來(lái),就是儲(chǔ)能,又規(guī)定了微電網(wǎng)的四項(xiàng)基本特征,一個(gè)是微型、清潔、自治的、友好的,這是微電網(wǎng)設(shè)置的基本條件,微型是要求在電壓35千伏以下,最大用電負(fù)荷不大于20兆,清潔要求可再生能源裝機(jī)50%以上,能源利用效率在70%以上,自治有兩個(gè)方面,一是要求具備兩小時(shí)的獨(dú)立保供電能力,年交換電量要小于年用電量的50%。不是說(shuō)不符合這個(gè)特征的微電網(wǎng)就不是微電網(wǎng),不符合這個(gè)特征的微電網(wǎng)就得不到這個(gè)文件的認(rèn)可,這個(gè)文件后面提出的一些支持性的政策不能夠享受,所以構(gòu)建園區(qū)微電網(wǎng)的時(shí)候,還是盡量符合這些特征,后面我們談了幾項(xiàng)政策還是挺不錯(cuò)的。

以前看微電網(wǎng)建設(shè)的報(bào)告,都會(huì)談到微電網(wǎng)建設(shè)的目的,主要是提高供電可靠性和安全性,提高分布式能源的接入能力,可再生能源的就地消納,現(xiàn)在看這些目的沒(méi)有什么問(wèn)題,這些不是微電網(wǎng)的專(zhuān)用屬性,比如說(shuō)大電網(wǎng),特別是城市電網(wǎng)可靠性已經(jīng)非常高了,在輔助一些特殊用戶(hù)要求,我們輔助一些柴油發(fā)電機(jī)和UPS,安全性和供電可靠性是可以做到的。

對(duì)于分布式電源的接入,目前沒(méi)有表現(xiàn)出力所不能及的情況,可再生能源的就地消納采用自發(fā)自用余電上網(wǎng)和分布式發(fā)電市場(chǎng)交易試點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)可再生能源的就地消納問(wèn)題,這些不是微電網(wǎng)專(zhuān)有的屬性。

微電網(wǎng)的天然稟賦,只要做出來(lái)的微電網(wǎng)運(yùn)行的時(shí)候,自然而然就具備這些效果,所以這并不是建設(shè)微電網(wǎng)的一個(gè)充分條件,我們認(rèn)為在限定的能源形式下,園區(qū)微電網(wǎng)是一種適應(yīng)能源需求與生產(chǎn)相互匹配的一種能源組織形式和運(yùn)營(yíng)模式。我們微電網(wǎng)的組成有分布式電源、負(fù)荷、配電系統(tǒng),這都不是微電網(wǎng)的成分,沒(méi)有微電網(wǎng)他們照樣可以存在,微電網(wǎng)的作用是將他們組織起來(lái),形成一種特定的運(yùn)營(yíng)模式。

園區(qū)微電網(wǎng)監(jiān)測(cè)的目的,把這些元素組織起來(lái)目的有四點(diǎn),第一是通過(guò)這種形式,獲得園區(qū)的功能權(quán),獲得能源服務(wù)業(yè)務(wù)的途徑,我們想在一個(gè)園區(qū)里做能源供應(yīng),必須要采取一定的建設(shè)模式,比如說(shuō)分布式能源,微電網(wǎng)也是其中一種。

第二建設(shè)符合文件規(guī)定的微電網(wǎng),可以獲得相應(yīng)的政策權(quán)利和政策支持,比如說(shuō)債權(quán)融資、綠色信貸。

第三相對(duì)其他形式的能源系統(tǒng),由于微電網(wǎng)容量小技術(shù)限制多要求高,取得支持性協(xié)議及項(xiàng)目審批相對(duì)容易,這是針對(duì)分布式能源和智能電網(wǎng)來(lái)說(shuō)。

第四提高能源服務(wù)的經(jīng)濟(jì)性,這是微電網(wǎng)技術(shù)本身所產(chǎn)生的效率,通過(guò)微電網(wǎng)技術(shù),對(duì)多種能源生產(chǎn)進(jìn)行協(xié)同,提高整體能效,實(shí)現(xiàn)整體上的清潔運(yùn)行,提高能源服務(wù)的經(jīng)濟(jì)性。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是有組織比沒(méi)有組織好。

微電網(wǎng)建成以后,要達(dá)到一個(gè)效果,就是我們建設(shè)的目標(biāo),在建設(shè)微電網(wǎng)的時(shí)候,可以采用很多先進(jìn)的理念和技術(shù),不管采用多少,天花亂墜的技術(shù),最終的表現(xiàn)應(yīng)該是體現(xiàn)出良好的節(jié)能減排效果和可靠經(jīng)濟(jì)的能源服務(wù),先說(shuō)節(jié)能減排,剛才我們說(shuō)了節(jié)能減排是一個(gè)永恒的話(huà)題,現(xiàn)在這種能源形式下,任何一個(gè)新型能源系統(tǒng),節(jié)能減排必須是要重視的,從小的角度來(lái)說(shuō),從投資者的角度來(lái)說(shuō),我們項(xiàng)目突出節(jié)能減排效果,就可以得到政府和園區(qū)管委會(huì)的支持,我們可以幫助他們完成節(jié)能減排指標(biāo),否則他們憑什么同意我們?cè)趫@區(qū)里搞一個(gè)不夠節(jié)能環(huán)保的項(xiàng)目呢?第二向園區(qū)用戶(hù)提供可靠經(jīng)濟(jì)具有品質(zhì)保障的能源服務(wù),是政府和社會(huì)歡迎的,比如我們提供價(jià)格較低的供電、供熱、供冷服務(wù)有助于提升園區(qū)的招商引資,我們項(xiàng)目比較容易審批,獲得能源供應(yīng)的業(yè)務(wù)。

另一方面可以穩(wěn)定相關(guān)的客戶(hù)源,保證能源系統(tǒng)的持久生命力,如果供電價(jià)格比市場(chǎng)電價(jià)高,用戶(hù)就不會(huì)從這個(gè)系統(tǒng)購(gòu)買(mǎi)能源服務(wù)。

從現(xiàn)階段來(lái)看,按照我們的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),園區(qū)微電網(wǎng)電冷熱綜合能源服務(wù)的可行性?xún)?yōu)于單純的電能服務(wù),首先是取決于城市園區(qū)里頭能源生產(chǎn)設(shè)施的配置,一般城市和園區(qū),裝屋頂光伏或者中小型的燃?xì)鈾C(jī)組,也有一些其他的能源,一般不帶有普遍性,燃機(jī)的余熱利用是經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能環(huán)保的雙重要求,多維業(yè)務(wù)的開(kāi)展有助于提高能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。能源基礎(chǔ)設(shè)施投資大、收益慢,不存在暴利,我們建設(shè)一個(gè)符合國(guó)家政策的微電網(wǎng),有很多條件作用限制,這些條件分析一下不難發(fā)現(xiàn),他們都是使我們的項(xiàng)目走向經(jīng)濟(jì)性不易的一面,要么增加投資,要么增加運(yùn)行成本,要么降低銷(xiāo)售收益,如果不能充分的利用這些資源,就很難達(dá)到可以接受的收益率,這是從中衍生出一個(gè)復(fù)雜能源系統(tǒng)中,能源生產(chǎn)、供應(yīng)系統(tǒng)的問(wèn)題。具體措施體現(xiàn)在后面要講述的統(tǒng)一能量管理這一塊。

下面我們說(shuō)一下園區(qū)微電網(wǎng)構(gòu)建綜合能源服務(wù),和其他能源系統(tǒng)在建設(shè)設(shè)計(jì)和規(guī)劃中的一些不同要點(diǎn),第一項(xiàng)是能源需求和特性的分析,我們?cè)O(shè)計(jì)的第一步是對(duì)能源需求及其特性進(jìn)行分析,除了要了解每種能源的負(fù)荷需求情況以外,還應(yīng)該分析各種能源,比如說(shuō)冷熱電負(fù)荷,曲線(xiàn)趨勢(shì)變化的內(nèi)在關(guān)聯(lián),比如電負(fù)荷什么時(shí)候是高峰,什么時(shí)候是低谷,冷熱負(fù)荷什么時(shí)候是高峰和低谷,時(shí)間是否有重疊,這都對(duì)我們的設(shè)計(jì)和建設(shè)有影響,這是進(jìn)行能源生產(chǎn)設(shè)施配置、儲(chǔ)能配置和統(tǒng)一能源的基礎(chǔ)。

第二冷熱電聯(lián)供機(jī)組的配置,除了應(yīng)該考慮負(fù)荷需求以外,還應(yīng)該考慮電、冷、熱負(fù)荷曲線(xiàn)趨勢(shì)變化的關(guān)聯(lián),以及電、冷、熱生產(chǎn)的耦合性關(guān)系,冷熱電我們是按照供冷和供熱的需求進(jìn)行配置,當(dāng)冷熱負(fù)荷高峰和用電負(fù)荷高峰時(shí)間不重疊,可能導(dǎo)致電能生產(chǎn)過(guò)剩,我們是不是在機(jī)組選型的時(shí)候,可以考慮選用較小一點(diǎn)型號(hào)的機(jī)組,適當(dāng)增加一點(diǎn)點(diǎn)冷熱調(diào)風(fēng)設(shè)備,比如熱泵。

第三是儲(chǔ)能,蓄熱蓄冷或者儲(chǔ)電,儲(chǔ)電儲(chǔ)能的造價(jià)目前太高,當(dāng)我們可以細(xì)心的觀(guān)察一下,沒(méi)有一家儲(chǔ)能電站靠純商業(yè)模式運(yùn)行,要么獲得額外的經(jīng)濟(jì)性風(fēng)險(xiǎn)和政策支持,要么給你一個(gè)固定收益率,算出儲(chǔ)能服務(wù)價(jià)格,沒(méi)有一個(gè)說(shuō)利用峰谷電價(jià)差和服務(wù)費(fèi),利用國(guó)家給的各省補(bǔ)貼,目前只有南方地區(qū)有,調(diào)度一度電有5毛錢(qián),沒(méi)有一家實(shí)現(xiàn)純商業(yè)化的運(yùn)行,有人說(shuō)儲(chǔ)能和電池價(jià)格在不停的下降,應(yīng)該很快可以大規(guī)模應(yīng)用了,不論是鋰離子電池還是什么電池,價(jià)格都在持續(xù)下降,我們不要忘記儲(chǔ)能電站的單位造價(jià)和電池的單位成本,不是一回事,儲(chǔ)能電站除了有電池以外,還有變速器、變壓器等設(shè)備,還有控制系統(tǒng),還有占地,占地規(guī)劃還不小,所以?xún)?chǔ)能電站的單位造價(jià)是比電池的單位成本高很多的。至少在目前階段來(lái)看,還是很貴的。蓄熱和蓄冷裝置,相對(duì)造價(jià)低很多,損耗很小,我們最普遍最低級(jí)的蓄熱水箱,這個(gè)沒(méi)有什么技術(shù)含量,放熱水在里面24小時(shí),損耗很小2%到3%。

我們把熱蓄冷裝置通過(guò)用電低谷實(shí)現(xiàn)蓄能,供電高峰釋放,可以起到平衡電量,降低峰谷差的效果。

第四統(tǒng)一的電冷熱量管理是提高能量,經(jīng)濟(jì)管理的關(guān)鍵措施,微電網(wǎng)綜合能源服務(wù)的能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)非常復(fù)雜,根本原因就是電冷熱之間的耦合,我們不能想要多少熱和電沒(méi)有關(guān)系,反過(guò)來(lái)想要多少電和熱生產(chǎn)沒(méi)有多少關(guān)系,因此這個(gè)統(tǒng)一的電冷熱管理,是提高能效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵措施,比如說(shuō)現(xiàn)在需要增加供冷,這時(shí)候要考慮電能需求,如果電能需求和供給有不足,能把機(jī)組加大,如果電力和供應(yīng)過(guò)剩,就不能夠增加機(jī)組,要考慮別的措施,現(xiàn)在如果是高峰電價(jià)時(shí)段,就應(yīng)該用蓄冷裝置蓄能,如果是平價(jià)時(shí)代,可以調(diào)風(fēng)空調(diào)機(jī)組等等,就這一個(gè)需求,要采取的措施有很多種,只有一種是最合適的。

我們能量管理系統(tǒng)應(yīng)該是綜合考慮,要研究妥善的策略,獲得整體上的清潔性??偟膩?lái)說(shuō)建設(shè)微電網(wǎng)是我們?nèi)〉脠@區(qū)供冷業(yè)務(wù)的有效方式,園區(qū)微電網(wǎng)應(yīng)該是一個(gè)提供綜合能源服務(wù)的綜合能源網(wǎng),通過(guò)合理的設(shè)施配置和統(tǒng)一的能源管理,達(dá)到節(jié)能減排和經(jīng)濟(jì)可靠的能源服務(wù)這兩個(gè)外在的目的,謝謝各位。




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責(zé)任編輯: 張磊