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国网节能公司主要负责为学校提供用电和生活热水,用能负荷情况如下:
一是用电负荷。上海电力大学一二期建筑面积总计25.8万平方米,经测算,假期期间总用电负荷约为2584千瓦,配置约2兆瓦的新能源发电系统,所发电量基本可在校园配电网内消纳掉。
二是用热水负荷。上海电力大学师生约为10200人,按照每天60%的学生使用淋浴器,每人平均每天消耗热水60升,约需要400吨,根据公寓楼屋面布局,配置了日储480吨热水的能力。
该项目最大的亮点在于“紧密结合用户需求,技术先进,经济可行”。国网节能设计研究院总经理徐杰彦介绍,上海电力大学临港新校区智能微电网综合能源服务项目方案是与整个校园建设一同整体策划,高度关注客户的需求,规划时重点梳理了临港校区的用能特点和当地能源资源,经过多轮技术论证和经济性评价最终得出可行性研究报告,目的是确保项目达到示范性和实用性。项目强调“技术适度超前、工程经济可行”。该项目主要满足了用户三个层面的需求:一是基本用能需求,即满足学校师生用电、用热水需求;二是潜在需求,即教学、科研、培训需求,如光伏、风电、储能等系统都可以理论结合实践进行案例教学,开展科研发表论文等;三是增值需求,即在申请一级学科博士点、上海电力学院更名“上海电力大学”、申请上海市高水平应用大学等方面,该试点项目为其加分不少。
(二)因地制宜选取元素配置,充分挖掘盈利与非盈利项目各自价值和作用
从系统元素选取来看,主要涉及光伏、风电、储能、太阳能热水器+空气源热泵及智能管控系统。上海属于三类光资源区,该校区光伏平均发电利用小时数约1095小时。尽管资源不是很好,但由于上海市有光伏补贴政策(上海学校用户补贴为0.55元/千瓦时,连补5年),可以抵消一部分成本。光伏发电系统主要采用“自发自用,余电上网”模式,目前光伏补贴正在申请中。上海处于四类风资源区,但由于临港校区临近东海,风力资源相对较好,年平均风速可达6.59米/秒,但受限于航空限制,只建了一座高54米的风机。风机的设置使得新能源发电元素更丰富,实现了风光互补。经过比选采用了空气源热泵+太阳能光热作为制热水装置。光储一体机,将光伏组件发出的直流电能按控制需要向储能蓄电池进行,直流充电减少了DC/AC、AC/DC两次变换损失,通过DC/AC变换技术可输出满足标准要求的交流电能向负载供电。
整个微电网示范项目,一定有不盈利的,也有盈利的部分。如何发挥好各自的作用和价值以满足客户需求是关键。如果将客户需求分为显性需求和隐性需求,那么显性需求即满足学生用能(电、热水等)以及学校节能约束需求,隐性需求即满足教学、科研需求及增值需求。从项目本身来说,大部分收益来自热水系统和新能源发电。学校用能稳定,采用单一电价,没有峰谷电价,因此储能系统并无收益,主要用于平抑风力发电负荷波动,以及教学、科研。其中,布置超级电容是为了平抑风力发电产生的冲击,特别是启停时都是大冲击。而锂电池和铅炭电池储能主要用于教学、科研,可以对比两者的功效。
四、项目启示
目前微电网项目,以研究为主的较多,但能实际运行的很少,上海电力大学微电网示范项目就是一个兼顾科研及实际商业化运行的典型案例。与国内其他类似项目相比,总结其有几大特点:(1)围绕“以客户为中心”的理念,紧密结合用户需求,经济可行实用。(2)与目前开展的其他类似项目相比,该项目不是在本企业工作场所做示范,而是选取了规模相对较大的企业外部单位——学校,作为应用场景。(3)学校建设规划设计和微电网示范项目规划设计同时进行,与旧项目升级改造相比,融合度高、成本低、易推进。(4)该项目规模相对较大,无论从光伏装机,还是风电装机以及储能电池容量上看,规模较当前已投运的类似项目规模都要大。如该项目中的光伏已经达到了兆瓦级;风机规模300千瓦,且在该项目中能够实际运行;储能包含三种,在形式上更丰富,规模上更大。
该项目顺利推进的主要原因有四点:一是项目所在地营商环境好,保障了项目的顺利实施;二是学校进行基础设施投资建设,分担了项目方一定的投资建设成本;三是有望借助上海较高的光伏地方补贴政策,提高光伏发电收益;四是利用该项目的教学、科研项目带来的潜在增值效应很大。
但在项目推进过程中也存在一些困难,如在综合运维上有一定难度,由于该综合能源系统中涉及分布式光伏系统、分布式风电系统、热水系统、微电网系统以及管控平台,各自的运维都需要相应的专业人才,聘用多个领域的专业人才无疑会增加人工成本,需要培养一批综合性运维人才。
与此同时,也存在一些不足或是可以改进的地方:(1)就当地的新能源资源禀赋而言该项目并不占优势。上海光伏属于三类资源区,风力属于四类资源区。因光伏补贴退坡等政策,光伏系统的盈利性将受到一定影响。另外,该区域风资源由于受周边防风林影响,风速平均只有6米/秒左右,导致运行效率较低,盈利性较差。建议通过采用新技术对光伏、风力发电系统进行优化,进一步提高其发电效率。(2)综合能源管控平台功能需结合用户侧需求进一步完善。需加强需求侧响应功能,同时加强各种用能分析、负荷预测及协调运行等。目前,监测系统已接入监测点2017个,后期将增至6000个,应充分利用采集的监测数据做好大数据分析,优化用能。
五、微电网前景预测及未来规划
就微电网项目的发展前景而言,大电网到不了的地方其应用是确定的,在负荷中心和分布式结合应用将产生很多商业模式和衍生品。对于该模式复制推广的可行性,国网节能公司董事长任伟理接受媒体采访时指出,该项目是国网节能公司落实国网公司“三型两网”战略、推进泛在电力物联网建设的具体实践,通过综合能源智慧管控平台管理整个校园的能源供应和使用,实现了能源流、信息流、数据流的深度融合,示范推广意义很大。风光储用+平台系统的微电网模式还适合在工业园区、大型建筑群等类型项目复制推广。就高校而言,本项目的现场负责人许维克表示,尤其适合在同类型的理工类学校推广,因为可以满足其实际案例教学、培训需求,目前国网节能公司正计划在其他省市多所学校推广应用。
原文首发于《电力决策与舆情参考》2019年7月12日第26期
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