構建以光伏等為核心層的智慧能源微網實現能源效率最大化

2017-11-08 09:41:26 能源評論　點擊量：評論 (0)

綠色生態城區能源規劃的最主要目的是實現城區能源效率的最大化，能源微網是其中一個重要的系統，在現有條件下，能源微網技術是完全可實現和可落地的。綠色生態城區的能源規劃2016年，中國城市化率已達到56 4%。而

綠色生態城區能源規劃的最主要目的是實現城區能源效率的最大化，能源微網是其中一個重要的系統，在現有條件下，能源微網技術是完全可實現和可落地的。

綠色生態城區的能源規劃

2016年，中國城市化率已達到56.4%。而今后二、三十年，將是中國城市化的關鍵時期。中國城市化的速度和規模，在人類歷史上也是空前的。城市化也將成為中國經濟社會持續發展的原動力之一。但在另一方面，中國的資源和環境容量都不足以支撐如此巨大的建設規模。因此，在中國287個地級以上城市中，約280個城市將“低碳”、“生態”城市作為自己的發展目標，國內幾乎所有新建開發區或工業園區都制訂了低碳生態發展規劃。而能源專項規劃則是低碳生態發展規劃的重要組成。與過去電力、燃氣和城市熱網等能源供應側規劃不同，綠色生態城區能源專項規劃是一種需求側規劃，它最主要的功能是：設定城區節能減排的戰略目標和關鍵性能指標，集成應用低密度的可再生能源和低品位的可再生熱源，將虛擬能源(即用戶端的節能)作為無碳的替代資源，高效利用低碳的分布式能源熱電聯產DCHP，實現化石能源資源的梯級利用和熱回收，預測建筑能源需求，利用布局調整、負荷參差率和同時系數使負荷平準化，實現城區能源投資的多元化、能源管理的市場化，以及清潔發展機制CDM。

可以說，如果沒有上述內涵，就沒有必要做能源專項規劃。能源規劃最主要目的是實現城區能源效率的最大化、用清潔能源、可再生能源、可再生熱源和終端節能替代化石燃料能源。

具有顛覆性的能源微網

根據知名學者杰里米˙里夫金的歸納，第三次工業革命的五大特征是：利用可再生能源，將建筑轉化為微型發電廠，在建筑及基礎設施中使用氫和其他儲能技術，利用能源互聯網技術將分散的電力網轉化為能源共享網絡，運輸工具轉向插電式以及燃料電池動力車輛。

這些論述指出了未來低碳生態城區能源系統的技術路線。即產能、供能、用能、蓄能和節能相互協調統一，它很像信息互聯網，把分散的用能和分布式的產能互相連通、實現共享。

提到能源的互聯互通，不能不提及智能電網。所謂智能電網，是現代化的電力網，利用信息和通信技術(ICT)，收集和處理供應側和需求側的信息，自動地提高電力生產和輸配的效率、可靠性、經濟性和可持續性。即智能電網是傳統電力網與現代信息網的兩網融合。而在低碳生態城區中還要增加智能熱力網(供冷供熱)，成為三網融合。因此，在低碳生態城區層面，我們要構建的是一種能源微網，即融合了電力微網、熱力微網和信息網的能源互聯網。

城區能源微網有三個層次：核心層，以光伏、小型風電、燃料電池、利用天然氣或生物質氣的小微型熱電聯產系統等現場發電(On Site Generation)系統為核心;框架層，以分布式熱泵、集成各種低品位熱源/熱匯的能源總線，以及蓄冷蓄熱設施為框架。核心層、框架層和用戶之間，熱泵作為重要的聯系紐帶;管理層，以網絡技術、物聯網技術、云技術等信息通信技術為支撐，對城區能源系統進行雙向管理，這種管理本質上是一種能源服務。

可再生能源和清潔能源現場發電的最大特點是不穩定性，特別是供應(發電)與需求(負荷)的不匹配，表現在時間上的不匹配與功率上的不匹配。對于熱電聯產系統，還有一個熱與電的不匹配問題，在城區范圍內，不可能將電力和供熱同步用掉。按照目前的技術水平，大規模蓄電還無法實現商業化運行。而所有發電設備都有一定的熱電比范圍，如果發出電力用不掉，就會影響產熱，致使系統無法運行。

因此，如何通過蓄能使負荷平準化、協調供應和需求，是智能電網技術中重點研究的課題，稱為“智能電網備份”技術。研究中的“備份”辦法有很多，例如用燃料電池、用電動汽車蓄電池等，但可以立即實現的是利用熱泵蓄熱從而間接蓄電，稱為“智能電網備份熱泵”技術。

能源微網是一種分布式供能和分散式用能的模式，而且是分層次和交互式的管理架構。

能源微網前景廣闊

綠色生態城區發展的主要技術目標就是兩個“提高”，即第一，提高高品位化石能源的利用效率，實現梯級利用;第二，提高低品位可再生能源(熱源)的保證率，即來自可再生能源的有效能在城區負荷中的占比。利用能源微網，可以實現這兩個目標。

能源微網的實現有三個重要條件，即首先，必須做到精心設計，尤其對負荷預測，不能采取單體建筑設計中粗放型的指標估算方法，應對各種工況下的部分負荷分布有詳盡分析，并有相應的運行策略;其次，必須有適應本城區條件的能源管理系統;最后，必須有良好的資源和基礎設施條件。

在中國快速城鎮化進程中，能源微網會有很好的發展前景。

原標題:【城市能源·新型城鎮化和生態文明助推器】綠色生態城區建設與智慧能源微網