关于北京地区园区能源互联网的思考能源互联网的背景杰里米dot;里夫金著《第三次工业革命:新经济模式如何改变世界》提到能源互联网。2015年7月4日国务院发布了《关于积极推进ldquo;互联网+rdquo;行动的指导意见》(国发〔2015〕40号),ldquo;互联网+rdquo;智慧能源被列为重点行动。2015年7月6日国家发

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这个园区能源互联网项目案例 可以说是非常详尽了

2017-07-12 10:50 来源: 能源生态圈 

关于北京地区园区能源互联网的思考

能源互联网的背景

杰里米˙里夫金著《第三次工业革命:新经济模式如何改变世界》提到能源互联网。

2015年7月4日国务院发布了《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》(国发〔2015〕40号),“互联网+”智慧能源被列为重点行动。

2015年7月6日国家发改委、国家能源局发布了《关于促进智能电网发展的指导意见》(发改运行〔2015〕1518号),鼓励开展能源互联网工程示范,以光伏发电、燃气冷热电三联供系统为基础,应用储能、热泵等技术,构建多种能源综合利用体系。

2015年7月13日国家能源局发布了《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》(国能新能[2015]265号),对新能源微电网示范项目建设提出了具体要求。

2016年2月24日国家发改委、国家能源局等4部门发布了《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》(发改能源〔2016〕392号),鼓励具备条件的地区、部门和企业,因地、因业制宜地开展各类能源互联网应用试点示范。

近期,国家能源局网站发布了《关于公布首批“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目的通知》(以下简称“通知”),共有涉及城市能源互联网、园区能源互联网、基于电动汽车的能源互联网等9大类的55个项目成功入围。按照《通知》要求,首批示范项目原则上应于2017年8月底前开工,并于2018年底前建成。

能源互联网的概念和意义

能源互联网概念:

能源互联网是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态,具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。——关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见发改能源[2016]392号

能源互联网核心特征

设备智能:在设备的自动化程度非常高的前提下,融入智能控制实现用能高效、节能、经济;

多能协同:将各种一次、二次能源以不同方式和控制策略进行优化协同;

信息对称:在能源的发、配、输、用均植入传感器,实现各环节全方位的信息系统;

供需分散:以分布式能源接入、分散式用能管理,控制到用能终端;

系统扁平:实现水、电、气、热等用能环节集中控制;

交易开放:实现个人、家庭、分布式能源等小微用户灵活自主地参与能源市场。

能源互联网对园区、企业的意义:

提高能源利用效率:通过整合冷、热、电等能源生产、传输、存储和与用户的交互,实现多品质能源的阶梯利用和相互补充,提高能源利用效率。

提升能源管理水平:实现冷、热、电的协同管理,是能源管理的一大进步,通过大量植入传感器,对能量流全面的过程监控分析,能量实现透明化管理,达到最优调度。

节能、减排降成本:燃气作为高品质一次能源,电力作为高品质二次能源,蒸汽作为中品质二次能源,建筑供热、供冷作为低品质二次能源,通过能源互联网中的协同控制、阶梯利用、转换和存储,在保证用能效果的前提下,实现提高能源使用效率,降低能源使用量,进而实现节能、减排和降低用能成本的效果。

新的能源管理模式:分布式能源和可再生能源的接入是大势所趋,便捷、智能、智慧化的用能管理系统将助力提升企业的管理水平,使企业用能管理可视化,用能成本透明化。

能源互联网构成

局域能源互联网包含要素:

能源互联网简单分为三部分:一是能源,二是互联,三是网(仅讨论园区和企业)

一、能源

将企业看作一个二端网络,能源可分为输入能源和消耗能源两部分

输入的能源必然包含一次能源和二次能源:一次能源如煤、燃气、太阳能,二次能源如:电、热、冷

输入的能源的采购价格,就是区域用能的成本,能源用于有用的消耗与输入能源的比就是用能的效率。

二、互联包括两部分

1、能源的转换耦合:如:输入的燃气—热(电)—负荷

输入的电—冷(热)—负荷

2、信息控制互联:各种能源输入、转化、传输、使用信息的集成和控制

三、网

1、燃气、电力、冷、热等过程设备等构成的能源网络

2、各种传感器和控制器构成的信息控制网络

局域能源互联网物理系统:

是企业维持运行所输入的能源,包括燃料、电能、热(蒸汽、热水、冷)等,西方将水也列为能源。

结合企业用能的特点,最终使用的多是冷、热、电三种能源形式。

一般情况下,电能由电网提供,夏季建筑用冷由空调制冷,冬季采暖由市政供热或燃气锅炉供热。

在能源互联网的中,不同的源有不同的特点以及自身的经济性。

能源互联网的网络,包括区域内的电网、热(冷)网,信息控制网络三个主要部分。

1、电网:能源互联网内电网等同于智能配电网络,但包含可再生能源电源和电储能系统,

特殊场合中涉及直流配电网络。

2、热(冷)网:能源互联网内热(冷)网结构等同于普通热网,可包含蓄能系统。

3、信息控制网络:信息控制网络主要包含信息采集系统、分析控制系统两部分,是能源互联网核心部分。

信息采集系统:通过布置于网络中的各传感器,采集区域内的电、热、冷生产、传输及负荷侧的各时段信息,采集传感器可延伸到各室内温度、用电、气体传感器等,部分传感器具备采集和控制功能,如室内温度控制器,即可以测量,也可以控制温度。

控制系统:对能源互联网内各系统进行监控的网络。

能源互联网内负荷,包括电负荷、热负荷、冷负荷

电负荷:包括动力负荷、照明负荷、控制负荷、充电桩、制冷等电气负载

热负荷:蒸汽负荷、采暖负荷、生活热水等负载

冷负荷:主要为制冷负荷

在能源互联网中,荷存在于负荷的预测以及用能的预测。由于电负荷和热负荷、冷负荷的用能预测对于园区未来用能的分析非常重要,对未来园区参与售电有着重要的意义。

储能系统,包括电储能、水蓄冷蓄热、相变储能:

电储能:蓄电池储电系统,包含系统性电池蓄电,采用低谷充电,高峰放电,并对系统的波动进行调节充电桩配备储电,减少充电桩配备变压器容量。

冷热储能:冷热蓄能是为了多采用夜间低谷电进行制冷(热),降低冷热相变蓄能同水(冰)蓄能相同作用,相变蓄能造价是水蓄能4-6倍,体积为水蓄能16%-30%,相变蓄能优点是相变温度恒定,单位蓄能量大。

控制系统是是实现能源互联网控制策略的主要单元,是能源互联网的神经中枢。

控实现起来难度较大,也是产生价值的核心地方。

控制系统的作用是:

系统采集信息的汇总分析

用能效率分析

用能成本及经济性分析

系统最优控制策略的实现

由控制系统计算出整个系统各种能源使用量,对冷热电的生产和传输进行控制,系统出现异常进行分析

系统用能监控

系统增值服务

包括系统内用户用能成本、用能预测、缺陷管理、节能管理、需求侧管理及能源交易等辅助服务。

能源互联网的规划

能源互联网规划设计原则:

一、提高经济性

作为企业,盈利是主要任务,降低用能成本,是能源互联网设计的重要原则,按照能源互联网方案进行测算,三到五年收回成本为最佳,投资回报率最低不应低于10%。

二、提高能源使用效率

能源使用效率较常规用能效率提高10%以上。

三、智能化设计

系统的自动化、信息化程度达到无人值守水平,系统稳定,具备一定的负荷预测和异常自愈能力,有足够的系统安全冗余。

四、可再生能源可大比例接入,减排效果明显

五、因地制宜,灵活应用

能源互联网是开放的系统,系统的组成要根据项目所处地理位置和资源状况有针对性的选择,例如控制系统根据系统情况,小系统可选择SCADA,较大系统可选择DCS系统。

结合能源局的55个示范项目,以北京地区为例进行简单的分析:

能源互联网的这55个项目中,一些企业在做能源互联网项目的时候需要一个定位,以北京地区为例,能源互联网项目可大可小,有些投资额较大,涉及到用户侧和发电产,规划比较完整,但其实施难度较大,因为牵扯到很多的各方利益。要做这些项目,需要有国家电网的认可或参与,甚至是由它们主导,但是这一块推动的难度较大。所以对于一般的企业,想做这个项目,决定于目前的环境问题。

存在着的定位问题,设定到小项目上,比如配网,甚至是园区配网这个层次上。由于北京地区的政治性较强,导致牵扯的问题较多,因此推广这种项目的难度较大。

比如北京的通州的医院项目,也是一个冷热电分联供项目,这个项目是一个优质的小项目,建立在医院这个层面上,但目前它没有进行实施的原因牵扯到电网切入这一块。

此外,技术的成熟性,没有大面积的推广,目前只处于国家的示范,会引起很多企业持有怀疑的态度,甚至是不认可的,以上是能源互联网项目在开发和推广过程中遇到的一些问题。

所以要因地制宜,灵活应用,结合企业的特点和能量来做这能源互联网。

项目案例

天津智慧楼宇三联供项目

三联供的定义是分布在用户周边,真正实现对能源的利用,全年的系统修理不低于70%。

燃气冷、热、电三联供简单地说即为:天然气发电、余热供热、余热制冷。相比于常规供能燃煤发电、燃气供热、电制冷,具有能源梯级利用,综合能源利用率高;清洁环保,减少排放CO2、SO2;与大型电网互相支撑,供能安全性高的优势及对燃气和电力有双重削峰填谷作用。

项目简介

用地面积:15676.5㎡

建筑高度:90米

建筑面积:共91100㎡

地上65100㎡

地下26000㎡

建筑构成:4层展示用裙楼

2栋21层研发楼

交付时间:2017年底

负荷预测:

经计算,本楼的总冷负荷为6618.2kW,冷负荷指标为101.7W/m2;总热负荷为5353.8kW,热负荷指标为82.2W/m2。

设计院规划:

项目制冷系统选用两台变频式离心冷水机组,单台制冷量为3460kW;

项目采暖系统选择两台真空燃气热水机组,单台制热量为3480kW。

其中制冷工况冷冻水供回水温度为6-13℃,冷却水供回水温度为32-37℃;制热工况供回水温度为60-45℃。

用电情况:

高峰时段时间:08:00-11:0018:00-23:00

平段时段时间:07:00-08:0011:00-18:00

低谷时段时间:23:00-07:00

大工业7、8、9月份执行尖峰电价,在峰段的基础上上浮10%,时段:10:00-11:0019:00-21:00

本项目执行大工业用电价,接入电压等级为10kV。

天然气情况:

天然气热值:(2017年2月份检测报告)

低位发热量:34.01MJ/Nm3

高位发热量:37.70MJ/Nm3

高低位发热量热值差3.7MJ,占全部热值10%,本方案中供热季供水温度不超过70℃,部分高位发热量在利用范围内,为保证计算冗余,全部采用低位发热量计算。

本项目天然气管道已接入,天然气价格为2.9元/Nm3。

设计思路:

以目前电储能成本,电池蓄电已无效益,本方案不做考虑;

在供暖、供冷方面运营方不建议采用计量收费模式,同时楼宇设计基本完成,在分户计量方面不宜再做改动,在不采用计量收费模式下,冷热分户控制也不宜采用,本方案不再对用户侧进行采集、控制方案规划;

蓄冷方案占用空间面积较大,本项目中建筑已经封顶,专用储冷方案不做考虑,在后期可以适当考虑将消防水池进行蓄冷改造方案。

根据本项目的实际条件,规划完整的能源互联网不合实际,燃机三联供机组+溴化锂冷热双供的方案对整体用能方面有较大经济潜力。因此对三联供方案进行经济性对比确定是否可行,方案以原有燃气锅炉和制冷机组不做改动,仅以增加三联供机组的方式进行核算对比。方案以保证三联供机组满载运行,制冷和燃气锅炉为补充,按照三联供机组与传统方案供热量和制冷量相同的条件下计算经济效益。

预行方案:

电负荷来自两方面,第一来自市政电网,第二来自燃气内燃机的燃烧发电,电并入电网,供入电负荷。

冷负荷来自两方面,第一是燃气内燃机的余热通过溴化锂冷热机组,通过转换模式进行供冷。

热负荷由内燃机的余热通过溴化锂冷热水机进行供热。如果溴化锂机组不能满足热负荷,将由燃气锅炉来做补充

传统供热方案成本计算

三联供方案成本计算

燃气轮机发电效率较低,电热比存在电小热大,与项目不匹配,所以不予考虑。

内燃机排放指标较高,需要配套脱硝装置,增加机组长度约1米。

按照机组整体效率86%,发电效率45%进行估算。

每KWh电量按3.6MJ能量计算。

(采用发电机容量2000kW内燃机)

(一)供热季效益核算

单位燃气发电、供热量:

每天发电时间8小时,只包含峰段

(二)供冷季效益核算

供冷期按120天计算,电制冷EER按一级能效3.5计算,制冷期按8小时/天计算,只包含峰值段。冷热双供溴化锂机组供冷EER国内标称在1.3以上,此次核算按照1.3计算。

(三)其他季节发电

其他季节按120天计算,每天发电按8小时/天,余热利用率基本为零。

结论

通过计算可以看出,采用此种型号燃气内燃机组,热电比较燃气轮机明显合理,效益有了一定的提升。全年较常规方案节约费用306万元。

本项目电费较低,而燃气价格较高,直接影响三联供机组经济效益。通过计算本项目的收益率约20%,具备一定的投资价值。

所以三联供机组的经济效益其实是和当地的电费、燃气、供热价格和当地政策相关,比如当地的扶持政策、对尾气的要求,这些都决定了项目在设计过程中设备的选型,并且设备的选型决定了项目的运行方案,运行方案的结果会显示这个项目是否盈利,从经济性来反馈设备的选型以及方案的设计。

核心问答

Q

北京在做能源互联网项目的过程中碰到哪些问题及其的解决方案?

乔会宾:首先,能源互联网是个好事,能够产生一定的价值。但是能源互联网这个道路也是特别漫长的,因为现在国家能源局只批了55个示范项目,并且这个文中提到,鼓励具备条件的地区、部门和企业来做这个示范。因为这个项目要跟国家电改相结合,要推动电改,会触动一些利益方这个项目的示范,所以更多去选了一些有能量的企业。

我们对企业的定位,在做能源互联网的时候,是根据我们自身的特点,选了一些园区和楼宇的能源互联网。一个大的项目牵扯的利益方太多,小企业的能量就会推动不了。

当然我们选的这些小项目,也并不是一帆风顺的。比如,我们主要是在北京地区开展,但北京牵扯到考虑的一些政策因素可能更多一些,而且目前我们项目的一些技术很多都还是比较新的,没有大面积推广应用的一些技术,那么业主对于这些技术的稳定性、可靠性会有所顾忌。

在北京,很多企业的经济实力都是很强大的,他们可能更多考虑到的是技术的安全性和稳定性,节能成本可能考虑较少。但是小项目的推动也是很难进行的,比如北京医院的三联供就牵扯到一个并网问题,迟迟批不下来,就是因为里面一些利益方在阻碍这个事情的发展。

其次,对项目的开发,主要针对两部分。

一部分是已建成的,各有优劣,比如,对于已建成的,需要进行改造,进行改造的压力来自于目前国家的煤改电,煤改气的背景,它们的用能成本急剧上升,所以急需把用能成本降下来,因此就面临用能系统的改造问题。但是用能项目的改造,很多项目由于原有的一些网络的过化,比如电网、热网、信息网,在这个基础上进行改造,空间是有限的,成本也会有所上升,以上就是已建成项目存在的一些问题。

另一部分对于未建成的开发难度也是比较大的:

第一,对技术的安全性、稳定性持疑的态度;

第二,投资额度比较大的就会涉及到合作模式的问题;

第三,存在融资渠道、能力和融资方式开发的问题,同时面临政策的不确定性。

第四,最好的模式合作是合同能源管理模式,但是合同能源管理模式分成的比例以及你占有它的空间的费用,还有节能认可性的问题,就目前来说,我们还是应该积极探索各种各样的合作模式。

第五,盈利的方式,任何一个企业做能源互联网最终的目的是产生盈利,对于大的园区能源互联网,存在园区层面的配网,还有通信网络的投资和建设,由于做了园区配网的投资以及对网络的架设,那么未来对园区的售电和园区的其他互联网+项目都要用过这个网络。并且通过节能提高能源的利用效率,降低用能成本来为企业业主进行降本,同时,还要提高可再生能源的使用比例。

总之,能源互联网这个道路是十分漫长的,目前还是处于一个摸索阶段,未来可以通过国家政策的支持,比如绿色能源的支持来加快能源互联网项目的推广

原标题:这个园区能源互联网项目案例,可以说是非常详尽了

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