丹麦区域能源互联网发展综述-北极星输配电网

投稿

我要投稿

区域能源互联网作为加速促进世界向可持续能源转变的重要手段之一，在近期倍受关注。丹麦是世界上较早使用以区域供暖为主的区域能源手段来解决能源问题的国家，目前正在积极推动向具有综合能源特性和以灵活性交易为互联手段的区域能源互联网的转型。

文章对丹麦区域能源互联网的发展历史和现状作了简要介绍；对相关的理念和示范经验给出了具体描述；指出了当前区域能源互联网在技术上所遇到的瓶颈。文章将会为中国的区域能源互联网发展提供国际上的经验与参考。

0引言

丹麦是世界公认的绿色国度之一。绿色能源在丹麦的大力发展则要归因于20世纪70年代使丹麦经济严重受挫的石油危机。随着1979年丹麦通过第一个供热法案和第一台30kW风力发电机的并网商业运行，以提高能效为主要目的的区域供暖（district heating，DH）和以解决能源不足为主要出发点的风力发电逐渐成为了丹麦能源体系中的两大支柱。在石化能源逐步枯竭的今天，发展单一的能源手段不但无法满足丹麦对清洁能源快速增长的渴求，还会给现有的能源基础设施带来巨大的负担，而后者所导致的结果则往往是需要在现有的能源基础设施上进行巨额的追加投资。以解决风电并网为例，电力系统管理者往往需要额外建设具有足够电力容量的跨区域或跨国的电力通道以确保电网供需实时平衡。而这一举措大大增加了使用清洁能源的综合成本并延缓了清洁能源的发展节奏。为解决这一问题，丹麦开展了一系列针对区域能源互联网/综合区域能源系统（integrated district energy system，IDES）领域的研究与示范。其主旨在于对丹麦现有的区域能源系统升级改造。通过对区域内各能源系统（energy system，ES）在源–网–储–荷等多方面的灵活性（flexibility）进行深度挖掘、智能控制、优化管理和自由交易，在发展两大支柱能源手段的同时使其相得益彰。

1从区域能源到区域能源互联网的转型

1.1丹麦区域能源的发展

区域能源（district energy，DE）通常指根据某一区域内的能源结构和能源禀赋，优化配置各种能源资源，同时结合余热利用、热泵、储能等先进技术，充分利用高、低品位能源，为区域内用户提供冷、热、电等产品的技术解决方案［4］。而这里的区域往往既可泛指国家或城市中的行政分区，如乡、镇、村、街道等，也可以根据某类特定行业和形态在一定地理范围内的统一表征来划分，如工业园区、商业园区、农业园区，住宅区等。

在丹麦，区域能源目前的主要表现形式为区域供暖。随着1903年丹麦建成了第一座通过垃圾焚烧来实现热电联产的电站（combined heatan dpower，CHP），区域供暖开始在大型城市被缓慢推广。在此期间大型发电站产生的废热被视为主要热源。随着1973、1974年石油危机的爆发，人们开始清楚地意识到开发高效节能手段和寻找新型替代能源的重要性。在区域能源领域，其直接结果体现在各类高效节能型的热电联产系统在中小型城市被快速推广。目前丹麦拥有6个大型集中区域供暖区和约400个小型分散的区域供暖区，通过总距离达到160km的输热管道为63%以上的丹麦家庭提供每年总量约为10000GWh的生活热水（domestic hot water，DHW）和空间采暖（space heating，SH）服务。以煤、生物质（如秸秆和木屑）、天然气、垃圾等为燃料的热电联产机组为全丹麦提供了约73%的热量，余下热负荷由工业余热和各类锅炉以及热泵等转化手段提供。

目前丹麦的区域供暖正处于第三代向第四代的转型时期。相对于早期的第一代蒸汽供热系统和第二代的高温加压热水系统，第三代区域供暖将供水温度降低到80℃左右，回水温度在40℃左右，并辅以热存储设备和热交换站。这使热电联产电厂可在一定程度上对电和热的生产进行解耦，从而打破了传统上以热定电的运行方式，并取得了在北欧电力现货交易中一定的灵活性。第四代区域供暖旨在进一步提升区域供暖系统的效率和灵活性，其主要改进体现在：

1）采用更多的低温区域供暖（low temperature district heating，LTDH）技术（如55ºC供水25ºC回水，又如35～45ºC供水）以减少传输过程中的热损耗。

2）燃料将主要由生物质燃料组成，并充分利用太阳能、地热、风能等其他可再生能源。

3）产热方面将进一步推广各类型的热泵、电锅炉等电转热手段并用于一次和二次加热。

4）针对热力系统中源–网–储–荷等各方面优化的能量管理。

随着第四代区域供暖在丹麦的推进，电力系统与热力系统之间的互联互动变得更加紧密。以图1所演示的低温区域供暖用户侧连接示意为例，为使入户后的热水达到生活热水的质量标准，用户侧需要采用热泵或电加热器等方式对入户热水进行二次加热并配以小型的水箱来提高整体系统的能效和经济效益。这一设计使得电、热两系统之间的关系从传统以大中型热电联产系统为代表的供给侧热源与高中压电网的互联互动拓展至以小微型热泵或电加热器为代表的负荷侧热源与低压电网的互联互动，从而使丹麦的区域能源朝着全分布式系统（fully distributed）的方向发展。

1.2丹麦的区域能源互联网理念

为实现丹麦2050年全社会能源体系中100%可再生能源（其中风电占电力能耗50%）的目标，建设和发展具有综合能源特性的区域能源互联网技术成为最为重要的手段之一。如图2所示，在区域能源系统的基础上，区域能源互联网被定义为在一定区域内以电、热、气为能源载体，具有多种源、网、储、荷技术组合的一个综合且复杂的综合区域能源系统。随着区域边界的变化，一个单一区域能源互联网既可能表示以能源配送网络结合分布式能源为主的小型区域性网络系统，也可能成为集产输配为一体的大型城市级网络系统。针对区域内部各类能源技术组合的协同规划和管理运营所产生的一系列问题的复杂性也会随着区域范围的扩大以几何倍数增长。

图1低温区域供暖家庭用户侧二次加热方式示例

原标题：区域能源互联网 | 丹麦区域能源互联网发展综述

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

订阅北极星周刊，精彩内容不再错过！

特别声明：北极星转载其他网站内容，出于传递更多信息而非盈利之目的，同时并不代表赞成其观点或证实其描述，内容仅供参考。版权归原作者所有，若有侵权，请联系我们删除。

凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创，转载需获授权。

阅读下一篇

南方电网公司发布《南方电网公司实施供货商扣分处理的公告》

能源互联网查看更多>区域能源互联网查看更多>电力系统查看更多>

姓名：
性别：
出生日期：
邮箱：
所在地区：
行业类别：
工作经验：
学历：
公司名称：
任职岗位：

丹麦区域能源互联网发展综述

南方电网公司发布《南方电网公司实施供货商扣分处理的公告》

登录注册

绑定账号

想要获取更精准资讯推荐？建议您完善以下信息~

订阅成功

想要获取更精准资讯推荐？建议您
完善以下信息~