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2004年,美国能源部与中国国家能源局在交流会议上提出了奥运村建立分布式“能源公园(Energy Park)”的建议,方案结合了先进的天然气热电冷三联供技术、地源热泵技术、光伏技术、蓄能技术及分布式能源系统集成技术等。天然气分布式供能系统不仅通过对能源的梯级利用实现高效供能,还可以解决可再生能源不稳定、不连续的问题,这种理念在当时极具创新性。2008年,投资7000万元建设的北京南站项目引入了将天然气分布式供能、屋顶光伏和污水源热泵相结合的概念设计。2009年,瑞典环境科学院与恩耐特合作完成了由欧盟资助的对北京经济技术开发区(亦庄)东区能源机构进行优化研究的项目,共同提出了建设能源合作社(Energy Group:邻近企业根据各自的用能特点共同建设互补型分布式供能的共同体)和能源公社(Energy Community:将多个能源合作社进一步组合成能够实现全系统优化配置的区域共同体)的构想。由于当时电网公司对区域供电的垄断,开发区还暂时不能接受这种全新的概念。
之后,“能源公园”和“能源公社”的理念和技术被进一步深化,最终被定名为“智慧能源系统”。该理念和技术广泛应用于天津中新生态城、青岛中德生态园、成都立体城、广州中新知识城等几十个区域项目的能源系统规划方案或可行性研究报告中,但目前尚无一个成功运行的项目。
实现智慧能源系统的基本理念和条件是“能源系统的一体化、结构最优化和高智能化”。在当前能源体制改革的契机下,打破电网垄断,则可实现“一体化”,并最终达到“结构最优化和高智能化”。
在以新的理念进行区域能源规划方面,2007年,作者对美国中西部平衡能源规划(BEP)的思想进行了充分研究并引入中国。
传统能源规划是采用传统能源生产、转换和利用的方式去满足未来增长的能源需求;平衡能源规划的目标不仅是满足未来能源需求,还要寻求节能环保的最优化方案,充分考虑当地能源的特点和结合可再生能源、天然气分布式供能、总能系统等,是解决能源、环境、经济发展矛盾的重要途径。目前按这个思路为山西省、安徽铜陵等地做的分布能源规划已经得到了广泛认可,但由于能源体制等原因,这些规划暂时很难实施。
在与实际结合的过程中,平衡能源规划方法被不断进行改进,发展成为综合能源规划方法,于2011年获得1项发明专利——“一种分布式能源整体规划优化的系统及其优化方法”。综合能源规划建立了以能流网络为基础的物理模型,采用了多目标粒子群全局演化算法,可以支持分布式能源系统的多目标优化设计。在2012年青岛中德生态园智慧能源系统规划方案里,智能化被引入能源规划,强调了互联网在能源规划中的意义。
与此同时,近年来国内许多机构和学者开始研究“微网”、“智能电网”等技术。新奥集团的泛能网概念于2012年正式推出,这些技术与智慧能源系统一起,为能源互联网的发展奠定了基础。
发展智慧能源系统及区域综合能源规划方法的过程,是对未来能源格局和发展方向认识越来越清晰和深刻的过程,但是它尚未与互联网技术紧密结合,对于能源市场仍然没有突破传统的从大到小,从产能到用户单向流动的模式,对分布式供能考虑最多的是它对实现能源梯级利用和节能环保的作用,对它在能源互联网中的作用尚缺少全面的认识。电改意见的出台将打破电力垄断,使智慧能源系统理念和技术有了与互联网技术进一步结合和实现成功应用的希望。
(作者单位:北京恩耐特分布能源技术有限公司)
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