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明阳智能,将能源“不可能”变为可能

2022-08-09 09:34来源:风能作者:赵靓关键词:明阳智能海上风电风电技术收藏点赞

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当减少碳排放成为全民行动,在传统的能源生产与供应领域,现阶段存在这样的“不可能三角”关系:能源生产与供应无法同时达到“清洁”“稳定”“价廉”三方面的目标。“清洁”决定着人类的未来;“稳定”决定着当下的需求;“价廉”决定着发展的效率。三者相互独立又息息相关,仅有一到两项实现,都很难称之为面向未来的完美能源供应体系,也就是新型电力系统。

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正因如此,能源供应体系的“风光水火”与“源网荷储”两个一体化发展,成为历史必然。通过一体化综合能源管理的方式整合与发挥各类能源优势,弥补劣势,是目前技术水平下,破解“能源不可能三角”的途径。

“依托绿色电力为主体的一系列调控技术,能够分布式、差异化解决用户对于电、热、冷、气、氢等能源方面的分时分量需求,精确调节控制各种能源供应与能源消费,实现‘源荷’互动,并利用储能技术实现波动的风电、光伏能源在时间与空间上的转移,在高比例可再生能源消纳的同时实现低成本供能。”明阳智能子公司深圳量云能源网络科技有限公司(下称“量云能源”)总经理兼明阳智慧能源研究院副院长银磊向《风能》解释。

现实情况是,对于制造业企业而言,能源成本是仅次于人工和原材料外最大的运营成本之一。尤其是高载能行业,用能方式不仅关系到生产成本,甚至关乎企业命脉。综合能源解决方案备受能耗“双控”考验,为有减碳降本急切需求的用户打开一扇窗。当商业模式渐趋成熟,越来越多的能源消费主体将参与到这场“两个一体化”行动当中,综合能源解决方案的用户,将由零碳(低碳)智慧园区、大型工业生产基地,逐步扩展至智慧城镇、零碳乡村等。

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风光能源城市一体化

这是综合能源解决方案的价值,是推动能源革命的力量。

清洁才有未来

内蒙古锡林郭勒盟(下称“锡盟”),冬季漫长冰雪茫茫。大部分地区年平均气温在0~3℃,北部中蒙边境地区和灰腾梁一带年平均气温低于0℃。在这里生产、生活,供热是一个必须解决好的问题。与以往依赖于燃煤锅炉集中供暖不同,明阳智能位于锡盟的工业园,早在2019年11月就投运了当地少有的电力供热及分布式发电系统。

2015年3月15日,《中共中央国务院关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发〔2015〕9号),推动新一轮电力市场化改革的全面启动。明阳智能从“0”到“1”寻找机会点,提前布局智慧能源和能源互联网行业,形成可规模复制的商业模式,并成立了量云能源。以该公司为主建设的首个“零碳”产业园综合能源系统,正是锡盟明阳工业园。

据了解,锡盟明阳工业园建筑面积约21400平方米,采用高压电极热水锅炉+蓄热系统,向园内的工业厂房、综合楼、办公楼、宿舍楼、食堂等建筑物供热。截至目前,该系统已经平稳运行过3个供暖季,完整供暖季总耗电量在555.6万~625.1万千瓦时,对应总热供热量为2万~2.25万吉焦。

“锡盟这类比较寒冷的地区,需要24小时连续不间断供热。在锡盟明阳工业园,我们采用电极锅炉产热,同时为了平衡用电用热负荷,配置了热水蓄热系统。”明阳智能两个一体化专业部副总监曾杰介绍。

不采用传统供热方式,而使用电供热系统,明阳智能的初衷是希望将锡盟明阳工业园打造为“零碳”园区。

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锡林浩特市明阳智能5万千瓦风电供热项目

我国北方地区工业园碳排放占比最高的部分:一是外购电力,二是外购热力。锡盟明阳工业园采用电供热系统的目的,正是希望利用自身由2台MySE4.0-156/105智能风电机组、1.58MWp屋顶光伏、1MW/1MWh电化学储能所组成的分布式发电系统,在满足自身电力需求的同时,将电转化为热,解决因外购热力可能产生的碳排放问题。

然而,除了生产所需的电力与热力外,一个产业园的运营还需要使用车辆的燃油与炊事的燃气,这就又产生了少量的碳排放。

“这里的‘零碳’是一个宽泛的概念,并不是指一点碳都不产生,而是指达到碳平衡。”明阳智能两个一体化系统设计总工苏鹏认为:“这套分布式发电系统每年新能源总发电量超过2000万千瓦时,足以覆盖基地的零碳用电及供热需要,保持全年正常生产运营。另外,还有些多余的清洁电力会并入电网,由此产生的绿电环境效益,一定程度上可与工业园其他必须化石燃料消耗所产生的碳排放相抵,保持基地总体‘零碳’运营。”

有资料显示,2020年锡盟明阳工业园的分散式风电机组扣除自用电量后,上网电量约为730万千瓦时,产生大量环境效益。

由此可见,园区级“源网荷储”一体化能够在实现自身“零碳”运营的基础上,显著提升风光等可再生能源电力消纳水平,降低对电网各类辅助服务支撑的需求,是构建以新能源为主体新型电力系统的重要发展方向。

稳定方可致远

当新能源接入区域配网后,充分利用分布式电源为电网与用户都带来价值和效益,在保证电网安全的同时,实现局部功率平衡与能量优化,便是一体化综合能源管理的核心目标。明阳智能阳江基地,是该公司在广东省设立的大兆瓦海上风电机组制造基地,也是目前全国单体车间规模最大、起吊能力最强、产能规模最大的叶片和整机生产基地之一。量云能源为该基地建设了以分布式光伏为主的综合能源供应系统,不仅可在总量上满足基地电力需求,还能充分精准化监控、调节生产及生活办公用能。

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集控系统

2021年是我国海上风电项目开发获得“国补”的最后一年,“抢装潮”导致风电机组供不应求,作为明阳智能在广东省设立的大兆瓦海上风电机组制造基地,该套综合能源供应系统对阳江基地的保供作用无需赘言。据苏鹏回忆,正是这套综合能源供应系统在关键时刻发挥作用,确保基地电力的稳定供应。

同样是在广东,同样是关键时刻,量云能源的综合能源解决方案再次发挥作用。2022年7月初,3号台风“暹芭”在南海中部海面上生成,随后北移并在阳江登陆,导致该地区市政供电中断2.5小时,但一个沿海风电场却依靠量云能源配置的储能备用电源系统,实现了机组准确对风正常运行,为风电场安全度过台风等极端天气保驾护航。

事实上,量云能源综合能源解决方案在能源供应稳定性方面的价值,不仅仅体现在一个风电项目或园区中。不久的将来,它将延伸至城市综合能源供应领域。

2020年11月9日,明阳智能全球首个现代能源“风光火储制研”一体化示范项目在内蒙古通辽市开工建设,目前其综合能源管理系统已经搭建完成。该项目通过新建170万千瓦风电、30万千瓦光伏、32万千瓦/96万千瓦时储能,在实现通辽能源结构优化的同时,发挥其作为当地调控电源的作用。

“通过通辽‘风光火储’制研一体化项目的实施,将通辽市新能源发电量占比提升10%。同时,在项目投产前本地缺乏调控电源,导致地区调峰能力不足,使新能源自身消纳存在很大局限性。通过该配套建设电化学储能电池,提供示范项目功率调整能力,是全国首个开展风电与储能电池同步建设、同步运行的示范建设。项目能够进一步平滑当地电力峰谷,实现高比例新能源电力系统转型。”曾杰谈道。

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智慧能源生态示意图

能够将上述构想变为现实,与量云能源背靠的明阳智能息息相关。

“风电整机行业无论从商业还是技术角度都有一定门槛,而从我国电力改革发展的趋势和风电技术特性来看,风电必然是综合能源系统中最重要的组成部分。因此,无论在硬件,还是软件方面,风电整机企业在综合能源服务领域都十分具有优势。”在被问及风电制造企业在综合能源领域的优势时,银磊向《风能》解释道。

对于明阳智能而言,其综合能源解决方案天然携带可再生能源基因,并具备软硬件技术支撑:明阳智能是风电领域唯一具备发电机、齿轮箱、叶片、三大电控系统自主研发与生产能力的企业;在光伏领域建有国内最大碲化镉建筑光伏组件生产线;在储能领域构建了储能集成系统、逆变系统及能源管理系统产业链;在氢能领域专注于海水制氢及储氢、运氢和加氢装备研发制造,第一个海水制氢示范项目已经投运。

物美还需价廉

“做综合能源项目,在电价上一定要给客户带来收益。”银磊坚定认为。至于通过电价实现收益的方式,在综合能源管理领域基本可分为两种:项目自身电力消纳与电力市场销售。

以明阳智能阳江基地为例,在项目建设前期将风电、光伏的电价按照平均用户电价进行测算,当2021年电力短缺出现时,大工业用户电价出现大幅上涨,使固定电价、自发自用的综合能源项目获得比预期更好的收益。

除此之外,量云能源也通过更多样的方式,降低明阳智能阳江基地的综合能源成本。例如,在园区无法完全消纳自身生产的绿电时,通过为柔性控制的充电桩设定低电价,吸引更多汽车充电,尽量实现本地消纳。同时,通过应用适合的储能系统,将多余的电力储存起来,在电价高的时候再释放出去。

这在电力需求旺盛的地区极为适用。以广东为例,一是电价比较高,投资此类项目的收益率较高;二是峰谷电价差距较大,最大可达1.2元/千瓦时,操作空间较大;三是风光资源丰富,发电量高;四是用电高峰与光伏发电高峰时段重合,对收益提升起到正向拉动作用。

“这正是量云能源优先在中东南部供电紧张地区,开展综合能源业务的原因。”银磊解释。

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锡盟图布新风电场5万千瓦风电供热项目

在电力市场,量云能源也在积极布局。

2022年4月16日,广东省印发《广东省市场化需求响应实施细则(试行)》,提出建立以市场为主的需求响应补偿机制,引入有资源聚合管理能力的负荷聚合商,拓宽电力需求响应实施范围,挖掘各类需求侧资源并组织参与需求响应。量云能源随即与深圳一家企业合作参与需求响应市场,通过提供辅助服务和相关技术支持,以能源管理模式对收益进行分红。

“除了电力辅助服务市场,我们也在与用户企业合作,一起通过现货市场‘赚电网的钱’。”银磊介绍,“例如在山东,用户企业在电力供不应求的时候,我们通过响应需求向电网提供辅助服务,得到更高的实时电价回报。”

实现上述综合能源管理能力的软件,是量云能源推出的智慧能源工业互联网平台。该平台通过对接入企业能耗数据与生产计划进行相关性分析,实施监控并挖掘用户的柔性负荷,判断负荷里有哪些是可调节的,再将其作为合约的一部分。换句话说,就是通过数据挖掘与分析,根据用电负荷需求,将电力的容量费转化为需量费,为企业降低更多的用电成本。

“从这一点来说,量云能源并不是一家售电公司,而是一家科技公司,价值更多体现在数据挖掘与分析上。”银磊坦言。

在双碳发展目标、电力体制改革、两个一体化等一系列能源变革主流方向下,综合能源产业已经迎来跨越式发展机遇。据相关机构预测,2020―2025年综合能源服务产业的市场潜力将从0.5万亿~0.6万亿元增长到0.8万亿~1.2万亿元,到2035年这一数字可能达到1.3万亿~1.8万亿元,将给新能源企业依托自身优势开拓综合能源市场提供广阔空间。

“明阳智能致力于成为风光储氢一体化、‘源网荷+’一体化、综合能源互联互惠项目整体解决方案的提供商,依据资源特点进行设备定制化研发,为乡村振兴和零碳城市的风光有效利用和智慧化建设运营提供最佳的解决方案,实现清洁、无补贴、低电价、智能化电力供应和普惠性商业模式。”银磊介绍,“在这个过程中,量云能源的数字化能力,将成为重要的支撑。”


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