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详解:园区能源互联网项目案例

导读: 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。

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

详解:园区能源互联网项目案例

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。

详解:园区能源互联网项目案例

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。

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