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国网上海综合能源张春雁:开展综合能源服务 加快建设城市能源互联网

北极星电力网新闻中心  来源:北极星电力网    2020/6/11 17:18:02  我要投稿  

北极星火力发电网讯:“从电网的角度来说,随着能源技术的创新发展,信息通信支撑技术的不断进步,跨界融合和创新的驱动,新一代电力与能源系统逐步向能源互联网方向发展。”国网上海综合能源服务有限公司副总经理张春雁在北极星电力网主办的“第二届综合能源服务产业创新与电力物联网建设发展大会”上发表的观点。北极星电力网、北极星电力APP对会议进行全程直播。

专题直播:第二届综合能源服务产业创新与电力物联网建设发展大会

张春雁.jpg

国网上海综合能源服务有限公司副总经理张春雁

以下为发言实录:

张春雁:各位来宾朋友大家上午好,今天分享的题目“开展综合能源服务,加快城市能源互联网建设”。我主要讲四个方面,第一个是能源革命未来已来,第二个是城市能源变革迫在眉睫,第三个是城市能源互联网建设势在必行,第四个是综合能源服务因势而动。我想讲解综合能源服务和能源互联网建设究竟是怎样的关系。

第一方面,能源革命未来已来

能源,一切都是能源推动人类文明变迁和经济社会发展。当前。能源行业进入了新的变革时代,新能源快速增长导致全球能源生产和消费结构产生巨大的变化。随着各方积极探索开发能源创新服务价值的努力,智慧能源、综合能源服务,能源互联网正在推动能源革命的新进程,

大家知道的,我们赖以生存的地球正面临着非常严峻的挑战,资源紧缺,环境污染,气侯变暖等,成为人类可持续发展共同关注和必须解决的问题。

特别是气侯变化,我们承诺到2030年二氧化碳排放要达到峰值,而现在两极的冰川等正在融化,实际上对人类的生存正带来非常大的威胁,要可持续发展,节约资源,保护生态,做到人与自然和谐,这个使命目前来说都是非常的重要。

国家能源战略方向,到2050年可再生能源的占一次能源消费的比重要达50%,终端消费中电能的占比占达到50%。

这也就是构建能源互联网,包括开展综合能源服务的两个远期的目标。现在所谓的第三次工业革命,核心应是能源革命,第一次工业革命的标志是蒸汽轮机,第二次是电气化,第三次实际上就是能源互联网的建设,简单讲就是智能电网+智慧能源+综合能源服务。

为贯彻能源消费,能源体制,能源供给,能源技术四个革命,开展国际合作的新的能源安全新战略的重大部署。国网也提出了建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业的战略目标。因为从电网的角度来说,随着能源技术的创新发展,现代信息通信支撑技术的不断进步,跨界融合和数字创新的驱动,新一代电力与能源系统逐步向能源互联网方向发展。

第二方面,城市能源变革迫在眉睫

能源是人类生存发展的重要的物质基础,目前中国已经成为世界上最大的能源生产和消费国,而从城市角度来说,占全球总人口50%的城市,消耗全球85%的资源和能源,排出了85%的废物和二氧化碳。正如亚里士多德说过,城市让人类的生活越来越美好;而今天,城市正面临不可承受之重,我么如何让城市越来越美好?

以上海为例,上海面临能源变革的诉求非常强烈,因上海能源需求量非常大,能耗密度很大,是全国平均的37倍之多。另上海本地是没有一次能源可开采的,地下没有发现煤炭油气储存,现阶段的可再生能源的开发量也非常有限。目前上海的能源消费结构不合理,一次能源消费结构中主要是化石能源,全市2300多万装机容量中,大部分是燃煤机组,700多万是天然气机组。还有电网的峰谷差也非常大用电峰谷差大,如果夏天最高出力3200万,到晚上可能是1600万,电网的安全运行和系统的经济运行压力也非常大。

在不同能源系统之间缺乏协调和沟通,各个能源系统的数据非常丰富,但是这些数据没有很好贯通,挖掘它的巨大价值。上海是一个典型的特大型都市,高负荷密度的电网,实际上需要建立一个坚强的能源系统,灵活多能互补的,能够智能感知和控制的,能够保证城市安全可靠运行的能源保障体系。

实际上能源各方面的发展,就中国来说,近十几年来取得的进步是前所未有的。从电网来看,特高压等强大资源配置能力保证市外来电可靠支持,供电可靠性来看,象上海中心城区已达到99.999%,已是国际领先。发电侧看,目前发电机组的节能减耗,超低排放工作已经做的很好,象外高桥三厂超超临界百万机组的煤耗,同类型机组世界领先的。但今天大家都关注到了搞综合能源,目的是什么,原因是什么,应该是为了有一个综合利用效率的提升,清洁低碳,也就是我们讲的高效,高效对对综合能源系统的构建是非常重要的,许多单一的技术和系统效率已经到一个阀值。

全世界综合能源利用的平均效率,中国是36%左右,上海45%左右,这个数字可能是两年前的,世界上一些发达国家综合能源利用的平均效率都高于我们,象美国日本都要50%以上,丹麦等达70%以上,所以,综合能效的提升也是一个非常重要的能源变革要求,也是构建综合能源系统的基本要求。

另外,目前上海终端能源消费当中电气化的占比占17.68%,和香港,东京,伦敦,新加坡,巴黎等比起来远远低了。很多发达国家已经进入到深度电气化,但是我国电气化的水平还是低的。

随着新一轮能源的转型,再电气化是一个重要的手段,未来必将要经历一个高度电气化社会,所以推动再电气化,也是开展综合能源服务的核心路径之一。

第三方面,城市能源互联网建设势在必行

从上面的分析来说,像上海这样的城市,能源变革诉求是非常强烈的,如何做到清洁低碳,数字智能,安全可靠,灵活友好,节约高效,这个是面临的挑战。我认为建设城市能源互联网是构建这种现代城市能源体系一个解决方案,也是一个路径。城市能源互联网是城市能源变革的理念创新和实践的一个路径。城市能源互联网作为构建智慧城市的能源基础,具备节能环保、能源成本、产业发展、商业模式、技术创新、能源服务等多维价值。

城市能源互联网以电为中心,以坚强智能电网为基础平台,通过互联网技术,构建能源系统和通信信息技术,社会信息物理系统的的融合系统,构建一个能源的互联网。以后享受能源就像现在享受互联网一样,享受移动互联网一样。

城市能源互联网通过电、气、冷、热、氢等能源系统一体化规划与协同调度,打通不同能源形式之间灵活转换和相互支撑的通道,充分利用各类能源系统中能源终端消费需求的时空分布特性差异和互补耦合特征,实现多类型能源供应与需求的平衡和协同,达到城市能源系统移峰填谷,互动响应等的目的,提高能源利用效率,促进可再生等强间歇性能源消纳,实现“源网荷储”深度友好互动,达成城市能源资源的大范围优化配置,保证城市能源系统的可持续发展。

第四方面,综合能源服务因势而动

城市能源的变革,需要建设能源互联网,那么能源互联网建设的一个重要的内容,我认为是开展综合能源服务。综合能源服务作为新的能源服务业态,目的是在广泛连接产业链内外部和上下游资源和需求,打造能源服务新生态,支撑中国特色国际领先的能源互联网的建设。

一般理解综合能源服务,从能源供应的角度来说,冷、热、电、气,包括氢等耦合和转化,以高效低碳为目标;从服务的维度来说,实际上针对客户的需求,进行定制化、个性化、针对性的设计,提供差异化的服务,满足多元化的需求,让用户有最佳的体验,以优质服务为目标。综合能源服务如前面讲的,一个是本身能源技术创新发展的一个结果,同时也是通信信息技术,大云物移智链技术创新发展应用的一种结果,更是跨界融合创新的结果,当然也是政策制度创新发展的结果。

开展综合能源服务,构建综合能源系统是基础,特别在终端能源中,综合能源系统担负构建清洁、低碳、安全、高效,智慧,韧性的分布式能源系统的重任,是智慧能源系统的重要载体,是坚强的智能电网的重要补充,而综合能源服务是对现代能源服务特性的理念创 新,是综合能源系统融合信息通信技术和社会物理系统的价值再造系统,是能源互联网的重要业态形式。

在开展综合能源服务当中,从技术基础来说,关键要构建好综合能源系统。现在往往把以前传统的新能源,各种各样的单一能源服务都归到综合能源服务范畴来,说明目前是一个初级阶段。实际上最终的标志是通过技术和政策的手段,从高效低碳、安全韧性、从商业模式,盈利模式的角度,真正获得能源服务的价值。

国网公司目前综合能源服务的四大方向,第一个是综合能效提升服务,在各个场景,各个环节,各个专业,各个领域当中围绕能效提升可以开展的服务;第二个是供冷供热供电等一体化服务,就是终端冷热电等一体化的服务,为什么要一体化?实际上是多能耦合,或者多能互补,在技术进步以后,是一个多能转换的问题,是一个高效的综合能源服务;第三个是分布式清洁能源服务,第四个新兴用能服务,包括电动汽车充电桩,车联网,氢能,以及需求侧负荷资源互动等服务

下面就自己的体会谈一下当下具有市场强烈需求但需要突破的综合能源服务关键技术:

第一项是基于多能源转换的综合能源系统建模和规划设计及优化运行技术。多能源转换和互补怎么样去实现,就是要依赖技术的进步。目前一些发达国家在研究PTG,PTX的技术,多种能源之间相互转换的技术,这个非常重要,综合不是简单叠加。所以综合能源系统的建模仿真和规划设计技术要突破原来的理念,要逐步进入多能转换,这样才可以得到效率的最佳。

第二项从电能替代的角度来说,一些高性能长寿命高温相变包括高温热泵技术,在国内这些技术有的远远不能满足目前市场的需求。现在的蓄热蓄冷的技术都是密度低衰减快,体积大,寿命短。而比如说高温的相变材料,在城市当中,建筑当中,它可以有很大的电能替代的空间,只要增加能量密度,减低成本,延长寿命,可规模化应用,国外有的国家90度,118度,258度高温相变材料的开发不断前进。另外一个,比如说高温热泵,现在地源热泵,空气源热泵,各中水源热本,广泛成熟应用,但高温热泵,温度120度以上的高温蒸汽热泵,就根本无法满足市场,比如工厂蒸汽供应场景的的需求。这些东西我觉得从技术角度来说是非常的需要去突破的,目前市场有巨大的应用空间,但技术经济的性能还没有达到。

第三项关键技术是综合能源系统动态负荷资源需求响应和电网互动技术。

综合能源系统的可聚合负荷如何参与电网调节,上海来说,每年夏季尖峰负荷也也就几十个小时,终端系统的可利用负荷通过虚拟电厂技术,参与电网削峰或填谷,参与辅助服务,电力交易,那城市能源系统的经济效益和社会价值就太大了。现在大数据,云计算,边缘计算,区块链技术的发展完全可以满足技术支撑和系统构建需要。

第四项是长寿命低成本高性能的储能技术。储能在能源系统当中地位是不可否定的,为什么目前这个状况不如人意,是有多方面的原因。特别是电化学的储能,随技术的进展,成本的降低,按照道理来说有非常广阔应用场景,但是受制于一些政策影响,并没有大规模的应用。但这一块从它的发展来说,不管它在电源侧,电网侧,包括用户侧,新能源消纳侧都有非常广阔的市场前景。当然我们也期待会有很多新的技术不断的出现。

第五项是复合高效的冷热电三连供系统技术。天然气的三联供技术是非常成熟的技术,在国外一些国家用的非常好,但是天然气三联供系统,它本身的效率,除了受到运行负荷的影响,本身设计的系统效率也有待进一步的提升,现在系统效率最高可达85%,有的场景很难做到,主要由于内燃机效率到45%,理论可到50%,而燃气轮机要低些,百分之二、三多,组合以后系统受热力学定律的限制,这些系统如何突破?如何提升?比如压缩空气耦合内燃机CCHP,理论效率可达90%。

第六项是氢能利用和燃料电池的技术。氢能非常可期待,未来的能源可能就是两个,一个是电能,一个是氢能。因氢能有一种可以相互转化的功能,也加万能能源,电可以变成气,气可以变成电,等等,各种能源转换,真正实现多能转换系统。目前氢能技术在世界范围内越来越成熟,特别在交通领域的应用已经较广泛。在能源系统,在其他场景的应用,在欧美,日本一些发达国家也是开展的比较好,但是我国刚刚起步。从发展方向来说,电解制氢技术特别是与新能源结合的需求巨大,目前主要是长寿命,高稳定性,低成本问题,目前PEM质子交换膜电解槽的效率已可达80%以上,氢热电联产系统的综合能效可达90%以上,高温燃料电池冷能电联供技术也在发展,这些前景是非常广阔的。

这个是目前在上海地区综合能源服务的一些典型场景,主要是一个是各类园区,建筑领域,工业领域等,从区域发展的角度来说,现在上海一些重大片区的规划,如临港,长三角,虹桥等实际上都已经有很多综合能源和互联网项目在推进。

这个是我们当前业务的分类,上海电力提出来开展“1+N”的综合能源服务,在提供一个安全可靠供电方案的同时,再提供N个可以供选择的综合能源服务解决方案,满足客户多元化需求。

综上所说,我认为综合能源服务是一个刚刚开始的业务,但是这个业务本身也是能源革命和能源互联网建设的需要,综合能源服务任重道远,到目前为止,很多项目还没有非常好的盈利,这里面有技术层面,政策层面,还有资源层面的,特定需求限制的,但是这个是未来趋势,是非常可期待的。

所以,面对这种趋势,要迎接挑战,把握机遇,要大家共同推进综合能源服务和能源互联网的建设。谢谢!

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