园区综合能源方案中的多能源优化调控策略研究-北极星储能网

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以园区为代表的综合能源服务已成为时下的热点，在绿色用能要求、可再生能源快速发展等背景下，多能互补在园区综合能源建设中应用比较广泛。在运行管理过程中，如何实现多种能源的优化调控，满足能源供需平衡，达到既经济又绿色的效果，是做好综合能源服务的关键，研究多能源的优化调控运行策略具有重要意义。

综合能源方案与管理系统

1、背景与发展

在环境问题突出、可再生能源发展、电力体制改革等大背景下，随着多能互补、能源互联网、智慧能源等技术的不断发展，综合能源应运而生。

综合能源的很多项目中都存在多能互补的情况，史玉波理事长曾经提出综合能源的特征是“两高三低”，即高能效、高可靠性、低成本、低排放、低污染，所以可以说优化调控是综合能源领域比较关键的一个点。

2、园区综合能源方案

完整的园区综合能源方案的2个方面的内容：

能源生产侧：包括供冷、供暖、电、气等以及地源热泵、电锅炉等设备装置

能源消费侧：楼宇能耗中的风机盘管、温控面板等

完整的园区综合能源方案的3个层次：

物理层：基础设施

网络层：采集和控制物理设备的网络通信必备的条件

信息层：管理系统

物理层

上图是比较典型的物理层逻辑拓扑图。

一般我们所说的综合能源首先包含了电、热、天然气等多种能源形式，来给区域内的用能设备供能，中间接入的是综合能源的调控。从上图中可以看到，物理层在设计时首先考虑的是当地可再生资源的禀赋，可使用的资源优先使用，在用能无法满足的情况下再引入一些外部资源。

从园区的能源类型上来看，可以选择多种能源供应，不同能源之间相互转换，有很多能源是通过电来驱动的，像冰蓄冷、电制冷机组等。从园区的政策或经济上来看，可以配备储能系统，像有峰谷电价的地方可以通过储能的方式来获取收益。从特点上来看，用电的形式转化为冷和热是比较普遍的。

网络层

根据园区规模大小，能源生产、消费的物理布局，构建能源网络层，包括能源感知网络、通信接入网、传输网等。

网络层一般分为2个方面：

局域网：园区内的楼宇比较多，面积也不会很小，一般会利用TCP/IP的形式组建一个局域网。

末端采集网络：末端表计通过集中器、485线采集信息。

信息层

最上方的信息层一般就是综合能源管理系统，按照客户的需求进行定制化开发，所以差异化会比较大，一般情况下分为以下几个部分：

生产管理：

运维检修管理

供电服务管理

生产调度管理

生产建设管理

能源规划管理

营销服务：

能源交易管理

节能服务管理

需求响应管理

决策支持：

资产全寿命周期管理

智能决策管理

多能源运行优化调控策略

1、多能源的调控策略

个人认为，从广义上来讲，综合能源的调控贯穿多个环节，可以把综合能源整个的建设过程粗略的分为规划设计、建设和运行，调控策略不仅在运行阶段，规划设计阶段也有涉及。

规划设计：

测算冷、热、电等负荷情况

根据资源对能源类型进行选型

制定多种能源下，不同季节的总体运行策略

按照负荷要求设计能源生产设备的容量

运行：

掌握能源生产设备的运行状态

制定优化调控的目标

对多能源之间进行优化调控

检测能源消费侧的用能情况，实时优化调整

2、规划设计阶段的策略

以上图为例，园区内有8栋楼，在考虑运行策略的时候会对这8栋楼的负荷指标进行初步的预测，得出一个总量数，同时结合人们每天的生活习惯，得出一个初步的预测图。

通过对上图的分析可以得出园区的负荷情况，包括每天不同时点的负荷运行要求，以这个作为输入条件，对园区规划设计中的设备选型、供能能源站及拓扑结构进行详细的设计。

在上图的园区中利用了地源热泵，中水、污水源热泵给末端进行供冷、供暖，同时融合了水蓄能的装置。

系统设计好之后，根据不同的季节、经济条件、电价水平等情况对园区的总体运行策略进行初步规划，以达到最优目标。

3、运行阶段的优化调控

规划设计阶段初步确定了一些大的运行策略，但实际上在运行阶段的时候还会受到天气、负荷变化等的影响。

上图中最下方的设计策略指的是规划设计阶段的运行策略，实际上每天的调度计划还要考虑天气、负荷预测等因素。负荷预测主要来源于园区内的历史数据，例如相同天气情况下末端的运行情况。用这几方面作为调度计划的输入条件，就可以得出园区内每天的调度计划，在执行调度计划的过程中，还需要考虑供需的平衡优化，通过供需平衡，实现实时调度，像供冷或者供暖主要是根据管网内供水和回水的温度来判断的，再对调控的执行进行细微的优化，来达到调控的目标。

在上述调控思路下，需要考虑以下几个点：

(1)调控目标可以从2个方面来考虑：

经济角度：在满足用能需求的条件下，怎么才能让运行成本更低，更省钱、更经济。

社会效益：如何更多地使用可再生能源，减少排放，让园区供能更绿色。不同的调控目标下，调控的计划、方式会有所不同。

(2)调度计划：以小时为单位，制定运行计划，包括各能源设备的启停、工况、功率等。

(3)负荷预测：

(4)供需平衡优化

针对供冷、供暖;监测供回水管网的温度变化，监测频率分钟级;设定时间窗口，当温度在时间窗口内一直不满足条件，则对能源生产侧进行调控优化。

工程案例介绍

以某园区为例，园区以企业办公为主，以电能为中心、多种能源综合协调供应的区域能源互联网工程，满足了园区27.88万平方米、365*24小时的“电、冷、热、热水” 等综合能源需求。

园区内供能的系统主要有9大类，比一般的园区要多：

地源热泵系统

冰蓄冷系统

机载冷水机组

蓄热式电锅炉

太阳能热水系统

光伏发电系统

太阳能空调系统

风力发电系统

铅酸储能系统

同一种能源类型有好几种供能设备，涉及到比较多的策略、算法，在这种情况下做多能源的调控就比较有意义。

综合能源调控平台为综合能源项目的神经中枢，以“调得起、调得准、控得住”为总体要求，通过充分感知园区能源需求、全面调控园区各能源生产系统，达到园区多种能源供需平衡和综合能效管理。

能源网运行调控平台有以下4个方面的功能：

在线监测：利用三维可视化技术，实现对能源网多角度、全方面的综合监测，保证绿色复合型能源网安全、稳定、高效运行。

优化调控：利用负荷预测、生产预测、调度模型，实现园区内多种能源的经济运行。

运行维护：实现能源网设备全生命周期的管理，精细的三维数字模型为生产人员、维修人员提供可视化培训。

指标体系：建立区域能源互联网评价指标体系，全面、客观的评价区域能源互联网建成后运营水平。

平台采用了先进的调控算法，实现了多种能源的自动调控运行，不仅节省了运行成本，而且大大提高了运地效率。通过1-2年运行数据的测算得出，整个园区的成本回收在6-7年左右的时间。

经验总结

这里重点总结一下以往项目中比较深刻的经验。

1、可靠性

采集终端可靠性：能源的优化调控以数据采集为基础，不管是能源生产侧、还是消费侧，需要安装大量的采集终端;表计采集的可靠性，直接决定了平台的实用性。

网络通信可靠性：末端采集通信、数据传输网络，有线、无线等。

2、容错性

故障诊断：当数据不准确时，能缩小故障的范围，辅助判断故障原因，提高运维效率;

容错性：数据的采集难以实现100%的可靠，当数据出现问题时，保证不影响系统的整体运行。

3、管理问题

多能源的优化调控策略，不同于传统能源的运行，对人员专业能力要求比较高，要加强培训、管理，做好制度建设，不然效果也会大打折扣。

原标题：园区综合能源方案中的多能源优化调控策略研究

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

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