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彭勇:园区微电网构建综合能源服务设计与研究

2018-08-15 15:01:07 中国能源网

编者按:2018年8月9~10日,以“分布式能源新时代?变革创新融合”为主题的“2018(第十四届)中国分布式能源国际论坛”在武汉召开,本次会议由中国能源研究会分布式能源专业委员会、中国能源网研究中心共同主办。会上,中国电力工程顾问集团中南电力设计院高级工程师彭勇发表了《园区微电网构建综合能源服务》的主旨演讲。

本文根据论坛演讲实录进行整理。

很荣幸在这里和大家交流一下,关于园区微电网构建综合能源服务的话题,我说的有四个方面的内容,第一是建设园区微电网的目的,我们为什么要做园区的微电网,第二谈一下微电网的建设目标,达到一个怎样的效果,第三是园区微电网的能源服务形式,第四园区微电网综合能源服务和其他能源系统的设计。

国家发改委国家能源局在2017年发布了一个《推进并网型微电网建设试行办法》,这个对微电网进行了重新的定义,首先构成元素是分布式电源、负荷、配电、控制保护装置等等。以前很火的一个元素这一次没有明确的标出来,就是储能,又规定了微电网的四项基本特征,一个是微型、清洁、自治的、友好的,这是微电网设置的基本条件,微型是要求在电压35千伏以下,最大用电负荷不大于20兆,清洁要求可再生能源装机50%以上,能源利用效率在70%以上,自治有两个方面,一是要求具备两小时的独立保供电能力,年交换电量要小于年用电量的50%。不是说不符合这个特征的微电网就不是微电网,不符合这个特征的微电网就得不到这个文件的认可,这个文件后面提出的一些支持性的政策不能够享受,所以构建园区微电网的时候,还是尽量符合这些特征,后面我们谈了几项政策还是挺不错的。

以前看微电网建设的报告,都会谈到微电网建设的目的,主要是提高供电可靠性和安全性,提高分布式能源的接入能力,可再生能源的就地消纳,现在看这些目的没有什么问题,这些不是微电网的专用属性,比如说大电网,特别是城市电网可靠性已经非常高了,在辅助一些特殊用户要求,我们辅助一些柴油发电机和UPS,安全性和供电可靠性是可以做到的。

对于分布式电源的接入,目前没有表现出力所不能及的情况,可再生能源的就地消纳采用自发自用余电上网和分布式发电市场交易试点,可以实现可再生能源的就地消纳问题,这些不是微电网专有的属性。

微电网的天然禀赋,只要做出来的微电网运行的时候,自然而然就具备这些效果,所以这并不是建设微电网的一个充分条件,我们认为在限定的能源形式下,园区微电网是一种适应能源需求与生产相互匹配的一种能源组织形式和运营模式。我们微电网的组成有分布式电源、负荷、配电系统,这都不是微电网的成分,没有微电网他们照样可以存在,微电网的作用是将他们组织起来,形成一种特定的运营模式。

园区微电网监测的目的,把这些元素组织起来目的有四点,第一是通过这种形式,获得园区的功能权,获得能源服务业务的途径,我们想在一个园区里做能源供应,必须要采取一定的建设模式,比如说分布式能源,微电网也是其中一种。

第二建设符合文件规定的微电网,可以获得相应的政策权利和政策支持,比如说债权融资、绿色信贷。

第三相对其他形式的能源系统,由于微电网容量小技术限制多要求高,取得支持性协议及项目审批相对容易,这是针对分布式能源和智能电网来说。

第四提高能源服务的经济性,这是微电网技术本身所产生的效率,通过微电网技术,对多种能源生产进行协同,提高整体能效,实现整体上的清洁运行,提高能源服务的经济性。简单来说就是有组织比没有组织好。

微电网建成以后,要达到一个效果,就是我们建设的目标,在建设微电网的时候,可以采用很多先进的理念和技术,不管采用多少,天花乱坠的技术,最终的表现应该是体现出良好的节能减排效果和可靠经济的能源服务,先说节能减排,刚才我们说了节能减排是一个永恒的话题,现在这种能源形式下,任何一个新型能源系统,节能减排必须是要重视的,从小的角度来说,从投资者的角度来说,我们项目突出节能减排效果,就可以得到政府和园区管委会的支持,我们可以帮助他们完成节能减排指标,否则他们凭什么同意我们在园区里搞一个不够节能环保的项目呢?第二向园区用户提供可靠经济具有品质保障的能源服务,是政府和社会欢迎的,比如我们提供价格较低的供电、供热、供冷服务有助于提升园区的招商引资,我们项目比较容易审批,获得能源供应的业务。

另一方面可以稳定相关的客户源,保证能源系统的持久生命力,如果供电价格比市场电价高,用户就不会从这个系统购买能源服务。

从现阶段来看,按照我们的工程设计经验,园区微电网电冷热综合能源服务的可行性优于单纯的电能服务,首先是取决于城市园区里头能源生产设施的配置,一般城市和园区,装屋顶光伏或者中小型的燃气机组,也有一些其他的能源,一般不带有普遍性,燃机的余热利用是经济性和节能环保的双重要求,多维业务的开展有助于提高能源系统的经济性。能源基础设施投资大、收益慢,不存在暴利,我们建设一个符合国家政策的微电网,有很多条件作用限制,这些条件分析一下不难发现,他们都是使我们的项目走向经济性不易的一面,要么增加投资,要么增加运行成本,要么降低销售收益,如果不能充分的利用这些资源,就很难达到可以接受的收益率,这是从中衍生出一个复杂能源系统中,能源生产、供应系统的问题。具体措施体现在后面要讲述的统一能量管理这一块。

下面我们说一下园区微电网构建综合能源服务,和其他能源系统在建设设计和规划中的一些不同要点,第一项是能源需求和特性的分析,我们设计的第一步是对能源需求及其特性进行分析,除了要了解每种能源的负荷需求情况以外,还应该分析各种能源,比如说冷热电负荷,曲线趋势变化的内在关联,比如电负荷什么时候是高峰,什么时候是低谷,冷热负荷什么时候是高峰和低谷,时间是否有重叠,这都对我们的设计和建设有影响,这是进行能源生产设施配置、储能配置和统一能源的基础。

第二冷热电联供机组的配置,除了应该考虑负荷需求以外,还应该考虑电、冷、热负荷曲线趋势变化的关联,以及电、冷、热生产的耦合性关系,冷热电我们是按照供冷和供热的需求进行配置,当冷热负荷高峰和用电负荷高峰时间不重叠,可能导致电能生产过剩,我们是不是在机组选型的时候,可以考虑选用较小一点型号的机组,适当增加一点点冷热调风设备,比如热泵。

第三是储能,蓄热蓄冷或者储电,储电储能的造价目前太高,当我们可以细心的观察一下,没有一家储能电站靠纯商业模式运行,要么获得额外的经济性风险和政策支持,要么给你一个固定收益率,算出储能服务价格,没有一个说利用峰谷电价差和服务费,利用国家给的各省补贴,目前只有南方地区有,调度一度电有5毛钱,没有一家实现纯商业化的运行,有人说储能和电池价格在不停的下降,应该很快可以大规模应用了,不论是锂离子电池还是什么电池,价格都在持续下降,我们不要忘记储能电站的单位造价和电池的单位成本,不是一回事,储能电站除了有电池以外,还有变速器、变压器等设备,还有控制系统,还有占地,占地规划还不小,所以储能电站的单位造价是比电池的单位成本高很多的。至少在目前阶段来看,还是很贵的。蓄热和蓄冷装置,相对造价低很多,损耗很小,我们最普遍最低级的蓄热水箱,这个没有什么技术含量,放热水在里面24小时,损耗很小2%到3%。

我们把热蓄冷装置通过用电低谷实现蓄能,供电高峰释放,可以起到平衡电量,降低峰谷差的效果。

第四统一的电冷热量管理是提高能量,经济管理的关键措施,微电网综合能源服务的能源生产和能源消费非常复杂,根本原因就是电冷热之间的耦合,我们不能想要多少热和电没有关系,反过来想要多少电和热生产没有多少关系,因此这个统一的电冷热管理,是提高能效经济运行的关键措施,比如说现在需要增加供冷,这时候要考虑电能需求,如果电能需求和供给有不足,能把机组加大,如果电力和供应过剩,就不能够增加机组,要考虑别的措施,现在如果是高峰电价时段,就应该用蓄冷装置蓄能,如果是平价时代,可以调风空调机组等等,就这一个需求,要采取的措施有很多种,只有一种是最合适的。

我们能量管理系统应该是综合考虑,要研究妥善的策略,获得整体上的清洁性。总的来说建设微电网是我们取得园区供冷业务的有效方式,园区微电网应该是一个提供综合能源服务的综合能源网,通过合理的设施配置和统一的能源管理,达到节能减排和经济可靠的能源服务这两个外在的目的,谢谢各位。




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责任编辑: 张磊

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