综合能源解决方案

一、方案介绍

1、 背景与难题:

随着全球经济的迅猛发展,能源需求日益增长,传统能源供应模式已难以满足多元化的能源需求,同时,环境保护意识的提高和可持续发展的要求也促使我们寻找更为高效、环保的能源解决方案。在这样的背景下,综合能源应运而生,成为推动能源转型、实现绿色发展的重要途径。尽管综合能源解决方案具有广阔的发展前景和巨大的市场潜力,但综合能源涉及多种能源技术和智能化技术,技术门槛较高。如何实现不同能源之间的协调和优化,如何确保智能化系统的稳定性和安全性,是综合能源需要解决的技术难题。

2、 技术路线:

基于此,我司提出“多能互补、点面协同”的绿色智慧综合能源电力系统的目标设想,结合综合能源需求预测,从能源物理设施-信息技术两个维度进行能源系统框架设计。

总体框架将细化能源物理设施-信息技术两个维度,从点到面,即从单体建筑供能层级→区域供能层级→能源网络层级→市政融合层级→管理运营层级等五个方面,构建绿色智慧综合能源电力系统。

(1)单体建筑供能层,构建低碳能源建筑。作为直接面向用户的建筑单体,建筑能源供应围绕绿色节能的目标,构建低碳能源供应体系,充分利用区域光照资源优势为用户供能;配置建筑节能技术实现建筑绿色节能降耗,技术层面试点开展被动式热交换风帽系统、绿植建筑、光导照明系统等技术,开展直流楼宇微电网集成应用,为直流设备直接供电,降低能源多级转换带来的能耗损失。

(2)区域供能层,配置绿色供能站点。配置区域供能站点目的在于统筹区域能源需求和资源优势,包括集中配置储能装置,利用储能的能量时空转移特性,实现负荷削峰填谷,降低风光等新能源出力波动性对电网带来的影响;根据经济技术比对,合理配置分布式能源设备和区域集中供冷设备,实现能源供给的集约化;根据区域资源禀赋和产业规划,探索氢能源应用前景,为能源供给低碳化做贡献。

(3)能源网络层,构建智慧配电网络。构建坚强可靠的配电网,试点开展柔性直流开关、蜂窝状构网思路等新技术在配电网的应用,提高配电网供电可靠性。根据片区市政专项规划,在区域的北侧有综合管廊规划,综合管廊由市政配套建设,考虑到地质条件、投资、现状管线的建设情况,不另外设置综合管廊,市政配套建设,管线设计、综合管廊以片区的总规及专项规划为准。因此本项目仅讨论配电网的构建。

(4)市政融合层,打造绿色智慧交通。以电动汽车为主要载体,实现能源网与交通网的融合,构建绿色智慧交通网络。建设电动汽车充换电设施(充电桩等)满足电动汽车用电需求;结合市政道路建设,建设智慧灯杆,通过挂载各类设备提供智能照明、移动通信、信息交互和公共服务等多种功能。

(5)管理运营层,实现综合能源管理。通过智慧能源综合管理控制技术,实现能源优化调度与多能耦合,提升整体的能源利用效率,减少碳排放。技术路径主要包括构建全状态信息感知系统、智慧通信系统、数据平台、综合能量管理平台,探索开展市场化需求响应,实现综合能源信息的优化管理。


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图 绿色智慧综合能源电力系统构想


二、产品功能分析

区域的绿色智慧综合能源电力系统是在满足能源需求的前提下,实现能源系统的绿色、节能以及减碳目标,促进碳减排,贡献碳中和。结合绿色低碳节能等控制角度的要点,效益成效主要包括节能控制、绿色能源供应提升能力、碳排削减、安全可靠、产业带动效益等方面。

(1)节能控制:节能控制主要通过节约电量和移峰电量表征。其中,节约电量主要指项目通过采用节能技术能够优化节省的电量,移峰电量主要指项目通过储能装置,实现需求的峰谷转移,由于峰谷转移后能够降低负荷用电曲线峰谷差,这对供能网络的降耗将带来积极作用。通过本方案的实施,一方面在建筑单体方面通过采用建筑节能技术实现节能,另一方面则基于区域集中供冷实现节能。

(2)绿色能源供应提升能力:绿色能源供应提升能力主要指项目通过绿色电力供应设备建设,减少对外电供应的依赖,具体体现在项目方案中零碳能源建筑的可再生能源电力供给、绿色供能站点所提供的区域供电。

(3)碳排削减效益:能源系统建设的碳排削减主要指包括了区域内绿色能源供给带来的碳排削减量以及绿色能源交通支撑电动汽车增长带来的碳排量,方案通过绿色能源供给所提供的绿色电力,可大量减少碳排放。

(4)安全可靠效益:安全可靠主要指区域构建可靠配电网、综合能源网以及综合管廊,并基于综合能源管理后对系统安全可靠性的提升程度,通过实施该方案,可使配电网结构显著增强,装备智能化水平显著增强,具备与经济社会发展水平相适应的供电可靠性和电能质量。装备标准化和质量水平进一步提高,供电可靠性和电能质量持续提升,全面满足负荷增长和安全可靠供电需求。

(5)产业带动效益:智能综合能源电力系统基础设施建设时,固定资产投资将带动地方经济增长,促进就业,改善投资环境,发挥稳增长积极作用。通过试点技术创新示范性工程,推动综合能源系统应用技术及产品的产业链发展,催生出一批新的能源产业模式和业态,促进能源产业的可持续发展,为国民经济发展创造新的增长点,培育新的动能。


三、成功案例

本方案适用于所有工业园区、集中办公园园区、商业园区等,本方案立足于当前碳达峰碳中和的能源系统发展背景,依托策划区域的相关定位和发展要求,可提前谋划区域的能源电力系统规划,提出区域“绿色智慧综合能源电力系统方案”,策划区域顶层设计及建设方案,提升对应区域的能源电力系统的绿色低碳水平,进而为服务于双碳的国家战略做出贡献。该解决方案已在多个区域进行推广覆盖应用,反馈方案效益良好。

1、实际场景方案


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低碳能源建筑、绿色供能站点、智慧配电网络、绿色智慧交通基础设施、综合能源管理平台等五大维度建设场景,形成共11个典型项目。

在低碳能源建筑方面,合计建设项目3个。包括(1)选择区域内商业用地资源,按区域建筑合理配置屋顶光伏(合计约9.6MWp),充分利用可再生能源供能;(2)开展节能技术的应用,建设被动式热交换风帽系统、绿植建筑、光导照明系统等,实现建筑低碳节能。(3)建设可汇集建筑可再生能源发电、小型储能的楼宇微电网。在楼宇中建设分项计量、智能楼宇设备、智能家居设备等,实现楼宇运行智能化管理。

在绿色供能站点方面,合计建设项目2个。包括(1)结合A区域分析,建设3套1MW/2MWh的分布式集装箱式储能装置。(2)建设集中制冷、蓄冷系统,满足A区域的东区、中区、西一区、西二区、附加区商业商务、办公约4.8万RT冷负荷需求,配套铺设供冷管道。

在智慧配电网络方面,合计建设项目1个。主要为配电网的建设。通过建设交直流混合的配电网,实现网格互联,通过直流系统将不同的配电网格进行连接联络,将分布式能源灵活地接入并分配,实现最大化新能源渗透率。通过柔性设备、直流变压器、直流线路等,实现台区间的联络互联,提高低压配电系统的利用效率和可靠性。

在绿色智慧交通基础设施方面,合计建设项目2个。包括(1)商业、住宅区域停车场按比例建设充电桩和预留安装条件。(2)沿道路建设智慧灯杆,分四期建设,总长度4.65km。

在综合能源管理平台方面,合计建设项目3个。包括(1)建设满足能源系统可观可测可控的二次设备,包括涵盖能源状态感知设备、通信网络、数据平台等。(2)建设区域级的智能化控制平台,对A区域内可调度资源的能耗运行情况和能源利用情况进行调度和管理,实现区域低碳运行。(3)制定适于A区域的市场化需求响应激励机制,实现虚拟电厂运行的商业可持续性。

2、现场部分设备部署场景


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屋顶光伏


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蓄冷设备


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智能智慧灯杆


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集装箱式储能装置


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充电设备