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园区电气化 综合能源服务当成主抓手

北极星电力网新闻中心  来源:中国能源报  作者:陈倩  2020/11/25 8:58:12  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 综合能源服务 电气化 电力

北极星火力发电网讯:开栏语:

园区是城市经济的主要承载平台和增长动力。根据华为与埃森哲共同发布的《未来智慧园区白皮书》,90%以上城市居民工作与生活在园区,80%以上的GDP和90%以上的创新在园区产生。不同园区由于资源禀赋、社会经济发展等状况各有差异,在开展综合能源系统规划时技术路线应各有侧重。自本期起,针对智慧电力综合用能型、地热水源丰富型、大型能源设施辐射型、风光资源充裕型、传统化石资源便利型五类园区,结合其基本经济社会发展特点、能源系统特点,提出因地制宜的综合能源技术路线以及规划建议,以飨读者。

《中国电气化发展报告2019》显示,2018年我国电能占终端能源消费比重达25.5%,预计到2035年,这一指标将提高至36%—38%。

园区在很大程度上会成为推进电能替代工作、提升城市电气化水平的重要抓手。尤其是以机械制造业、高新技术产业为主的产业园区以及一些集商业、办公、居住于一体的功能性园区,其本身存在高品质负荷需求,能源消费以电力为主,同时对能源系统的精细化管控、智慧化管理有较高诉求。

结合上述特点,笔者给出五条针对这类智慧电力型园区能源系统规划的建议。

充分发挥电能的高品位能源特性,在大规模高品质负荷需求园区优先采用公共配电网供能模式,适应电力市场改革方向,进一步提升电能质量

智慧电力型园区主要涉及精密仪器、通信电子设备、新材料、工艺品制造、金属制品、纺织、塑料、食品生产等行业,上述行业的电力消费占比均超过50%,其中通信电子设备制造业的电力消费占比更是高达91%。可见这类园区没有大规模采暖、蒸汽等负荷需求,园内以电力消费为主,且高度关注电能质量问题。

考虑到电网安全稳定控制技术相对成熟,目前国内城市配电网供电可靠性最高可达99.999%,且电能传输损耗约2%—3%,采用公共配电网作为这类园区能源供应主要支撑,不仅可以满足用户对高品质用能的需求,同时可以保障园区内能源系统的安全可靠、经济高效运行。

此外,随着电力市场改革的推进,提供更优质的差异化电能质量服务将成为发展趋势,这意味着用能对园内企业而言将不仅是一种成本支出,还可能是创造利润的手段。

充分发挥电力基础设施在系统布局、用户配置等方面的平台优势,兼顾各种能源系统特点,科学合理配套其他能源供应方式,实现园区综合能源的最高效利用。除电力外,智慧电力型园区还需要满足其他形式的能源需求,园区的能源供给是一种多能源耦合的模式

考虑到电力基础设施在系统布局以及用户配置等方面的平台优势,热(冷)负荷需求可以通过能量转化设备由电能转化而来,具体设备包括地源热泵、空气源热泵、压缩式制冷机等。

同理,燃气负荷也可以通过电转气设备实现供应。此外,园区能源系统还可配置冰蓄冷空调、蓄热罐等蓄热(冷)等储能设备来提高能源供应灵活性。

以国家电网公司北方客服中心园区为例,这是一个集生产、办公、生活于一体的高度电气化的园区,园内使用电炒锅、电炸锅、电蒸锅和蓄热式电锅炉等厨房设备代替传统燃煤燃气设备,年电能替代用电量为1224.4万千瓦时,相当于电代煤约7424.7吨/年,电代气约24.4万立方米/年,产生经济效益约797.7万元。

充分发挥电力在各类能源及消费方式中的高效灵活转换作用,大力开发园区内部及周边风、光、地热、生物质等可再生能源资源,着力提高清洁能源发电占比在能源和环保的双重压力下,我国的能源消费结构在不断优化升级,清洁能源发电占比逐年提升

中电联数据显示,到2030、2050年,清洁能源发电装机占比分别达到59%、86%,发电量占比分别达到48%、83%。

智慧电力型园区在进行能源系统规划时,可因地制宜规划一些光伏、小型风力机、热泵等分布式可再生能源发电项目,同时配合储能、新能源并网等技术的应用。

一方面,充分利用电力在能源汇集传输和转换利用中的枢纽作用,促进园区内部及周边可再生能源资源的开发利用,提高园区清洁能源发电占比;另一方面,可再生能源发电除自发自用外,还可余电上网,获得一定盈利。

上海电力大学临港校区就是典型的风光储一体化、电热冷多能供应的智慧电力型园区。校园内配置的光伏发电、风力发电等新能源分布式发电系统及储能系统,承担了校区17%的电力供应;同时采用空气源热泵和太阳能光热互补供应热水,满足校区1000多名师生生活热水需求,校园整体能耗比一般校园低25%左右。

充分利用电能可精确测量、可精准控制、可统一调控的特点,构建园区级智慧电力能源管理平台,与城市管理系统协同融合实现园区综合能源系统的智慧化管控智慧电力型园区所在地区工业化水平较高,粗放的能源管理模式已经不能适应当前社会的高质量发展,有必要进行能源精细化管控

考虑到电能可精确测量、可精准控制、可统一调控的特点,以及对电力系统已有的智慧管控平台的利用,构建园区智慧电力能源管理平台,有效配置园区各类能源资源生产、传输、消费各环节,提高综合能效、降低用能成本。

苏州独墅湖科教创新园区,就通过智慧能源管理平台以及电力需求侧平台每年可降低10%的能耗,节电约713.15万度,减少二氧化碳排放约5883.49吨,相当于种植了12652棵树。

未来,园区的智慧能源管理平台可以为更大片区甚至城市级的资源互补协调与优化配置提供支撑,通过需求侧响应、分布式能源交易等方式提供综合能源增值服务,增强用户参与度与获得感,构建共赢、共享的能源生态圈。

因地制宜推广高效储能、交直流电网等电力新技术、新设备,打造智慧电力型园区能源系统的亮点,展现园区系统的创新性和示范性

一般而言,智慧电力型园区经济实力、科技实力都比较强,园区主体投资商可以接受一些前期投资成本较高的项目或者推广应用一些能源新技术或新理念。

笔者建议,因地制宜推广电力、通信等领域的新技术,满足终端用户对电、热(冷)、气等多种能源的个性化需求;或者结合园区所在地区的政策导向、基建水平、电力市场改革情况,在园区推动综合能源服务项目落地。

同里综合能源服务中心,作为苏州城市能源变革创新的示范区,是一个以电网为平台、再电气化为核心,推广应用包含高温相变储热、交直流配电网、能源路由器等15项能源创新技术在内的绿色低碳园区。

其中,高温相变储热项目装置电热效率高达95%以上,可有效消纳谷电或者弃风、弃光等可再生能源,提高电网调峰能力;而低压直流配电网项目,满足分布式电源和负荷的即插即用,实现区域内供电可靠性达99.9999%,综合能效可提升6%。

总之,智慧电力综合用能型园区是实现综合能源系统耦合、综合能源服务应用的绝佳场景,规划这类园区的能源系统应综合考虑园区功能定位、政策环境、资源禀赋等因素,构建以电为中心、多能耦合的“网—源—荷—储”互动型综合能源系统,打造能源供应清洁化、能源配置智能化、能源消费电气化、能源服务共享化的园区级能源互联网。

(作者供职于国网(苏州)城市能源研究院)

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