日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀及其對(duì)中國的啟示

2018-02-05 11:20:18 分布式能源　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

分布式能源互聯(lián)網(wǎng)理念的提出是為了破解常規(guī)分布式能源系統(tǒng)供需失衡的困境，由點(diǎn)及面深度挖掘節(jié)能減排潛力。日本的分布式能源應(yīng)用正從傳統(tǒng)單...

4.3 千住混合功能區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)

該項(xiàng)目是日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的實(shí)證示范項(xiàng)目，于2011年開始運(yùn)行。區(qū)域范圍內(nèi)主要有東京燃?xì)夤镜那ё〖夹g(shù)中心和荒川區(qū)立養(yǎng)老院，其中技術(shù)中心又由辦公建筑A(26190m2)、辦公建筑B(8881m2)、智能示范樓和能源中心(C樓)構(gòu)成，如圖6所示。

如圖7所示，能源中心可利用多種熱源，通過控制系統(tǒng)為其設(shè)置了優(yōu)先順序，太陽熱優(yōu)先、熱電聯(lián)產(chǎn)余熱其次。同時(shí)，在技術(shù)中心和養(yǎng)老院間構(gòu)建了雙向熱融通網(wǎng)絡(luò)。實(shí)測結(jié)果表明，通過構(gòu)建上述能源網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域全年節(jié)能13.6%，減排35.8%。

4.4東京豐洲碼頭區(qū)域智能能源網(wǎng)絡(luò)

東京燃?xì)饧瘓F(tuán)以其2020愿景為導(dǎo)向，于2014年開始在新開發(fā)的豐洲碼頭地區(qū)構(gòu)建智能能源網(wǎng)絡(luò)。在設(shè)置兼具能源供應(yīng)與防災(zāi)提升功能的智能能源中心的同時(shí)，利用ICT技術(shù)導(dǎo)入了可對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)最優(yōu)控制的SENEMS系統(tǒng)，為區(qū)域內(nèi)4個(gè)地塊提供電、熱等綜合能源服務(wù)。

具體而言，能源中心配置有7MW級(jí)大型高效燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組、利用燃?xì)鈮翰畹膲翰畎l(fā)電機(jī)(560kW)、余熱回收型吸收式制冷機(jī)(2000RT)、電動(dòng)制冷機(jī)(4000RT)、蒸汽鍋爐，同時(shí)還設(shè)置有電力自營線路、強(qiáng)抗災(zāi)性中壓燃?xì)夤芫W(wǎng)(見圖8)。

該燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)額定發(fā)電效率高達(dá)49%，與其他分布式能源協(xié)同，大約可提供區(qū)域電力峰值的45%;同時(shí)，發(fā)電余熱亦在區(qū)域內(nèi)融通。此外，熱源系統(tǒng)還配置有BCP對(duì)應(yīng)功能，即使在停電時(shí)亦可提供45%的峰值熱需求。根據(jù)預(yù)測，導(dǎo)入上述智能能源網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)年二氧化碳減排3400t，減排率約40%。

5 日本實(shí)踐對(duì)我國的啟示

5.1我國分布式能源網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢

在我國，2015年3月15日，中共中央國務(wù)院下發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(中發(fā)[2015]9號(hào))》，明確了“三放開、一獨(dú)立、一研究、三強(qiáng)化”的改革基本主線，明確要放開售電側(cè)，多途徑培育市場主體，允許擁有分布式電源的用戶或微網(wǎng)系統(tǒng)參與電力交易。2016年2月24日，發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(發(fā)改能源[2016]392號(hào))》，指出要加強(qiáng)多能協(xié)同綜合能源網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，發(fā)展可接納高比例可再生能源、促進(jìn)靈活互動(dòng)用能行為和支持分布式能源交易的綜合能源微網(wǎng)。

同年7月4日，發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程建設(shè)的實(shí)施意見(發(fā)改能源[2016]1430號(hào))》，要求通過天然氣熱電冷三聯(lián)供、分布式可再生能源和能源智能微網(wǎng)等方式，實(shí)現(xiàn)多能協(xié)同供應(yīng)和能源綜合梯級(jí)利用;提出“十三五”期間，建成國家級(jí)終端一體化集成供能示范工程20項(xiàng)以上，到2020年，各省(區(qū)、市)新建產(chǎn)業(yè)園區(qū)采用終端一體化集成供能系統(tǒng)的比例達(dá)到50%左右，既有產(chǎn)業(yè)園區(qū)實(shí)施能源綜合梯級(jí)利用改造的比例達(dá)到30%左右。首批23個(gè)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程于2016年12月26日對(duì)外發(fā)布。

同時(shí)，2016年7月26日，國家能源局發(fā)布《關(guān)于組織實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源(能源互聯(lián)網(wǎng))示范項(xiàng)目的通知(國能科技[2016]200號(hào))》，提出要開展園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)示范，首批55個(gè)示范項(xiàng)目已于2017年6月28日對(duì)外發(fā)布。2017年5月5日，首批新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目也對(duì)外公布。

此外，2017年2月7日，國家能源局發(fā)布《微電網(wǎng)管理辦法》(征求意見稿)，對(duì)微電網(wǎng)的定義與范圍、建設(shè)管理、并入電網(wǎng)管理、運(yùn)行管理、試點(diǎn)示范、政策保障、監(jiān)督管理等方面做了明確規(guī)定，從而進(jìn)一步規(guī)范了微電網(wǎng)的建設(shè)運(yùn)營管理。

5.2 值得借鑒的日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

根據(jù)上述分析，我國分布式能源已經(jīng)從傳統(tǒng)單體應(yīng)用模式逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用模式，并已進(jìn)入先導(dǎo)示范階段。在此歷史性階段，借鑒日本已有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可以為我國示范工程建設(shè)及后期可能的規(guī)模化應(yīng)用提供有益參考。

具體而言，以下幾方面值得關(guān)注：

①日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)大多以燃?xì)夤緸橹鱽硗七M(jìn)，所配置的設(shè)備也大多是以天然氣為燃料的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、直燃機(jī)等，而光伏、光熱只作為補(bǔ)充。相反，我國首批能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目則大多由電力公司牽頭申請(qǐng)，而且光伏等可再生能源占比均較大。這主要是由于我國的能源互聯(lián)網(wǎng)理念是由國網(wǎng)公司最先提出，并以智能電網(wǎng)作為核心支撐。

電是典型的二次能源，而天然氣是一次能源，以燃?xì)夤緸橹黧w推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，可以使互聯(lián)網(wǎng)理念在能源領(lǐng)域的滲透更深入、更徹底。值得欣慰的是，新奧等傳統(tǒng)燃?xì)夤?yīng)商已在積極行動(dòng)，提出了“泛能網(wǎng)”等創(chuàng)新理念，并在逐步推進(jìn)。

②日本分布式能源的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用更關(guān)注區(qū)域內(nèi)用戶間的熱融通，而電融通則相對(duì)較少。相反，我國無論是多能互補(bǔ)示范項(xiàng)目，還是能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目，以新能源、儲(chǔ)能等為核心的區(qū)域內(nèi)電力匹配與協(xié)調(diào)均是建設(shè)重點(diǎn)。

誠然，作為一種典型的分布式能源，以光伏為主體的可再生能源應(yīng)用需要引入新的思路，而能源互聯(lián)網(wǎng)理念為其提供了機(jī)遇。然而，綜合考慮電和熱的基本物理特性，熱能的傳輸損失要遠(yuǎn)大于電，而且在終端能源需求中，熱能占比也高于電。為此，在區(qū)域?qū)用妫瑯?gòu)建熱能局域網(wǎng)的迫切性要高于電能局域網(wǎng)。

③日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模均較小，即使相鄰兩棟建筑間也可建立能源融通網(wǎng)絡(luò)，這與我國動(dòng)輒數(shù)十兆瓦容量的區(qū)域分布式能源系統(tǒng)大相徑庭。而既有實(shí)踐表明，我國一些已建成的區(qū)域分布式能源系統(tǒng)，由于預(yù)估負(fù)荷不能到位，難以正常運(yùn)行。為此，在今后區(qū)域?qū)用娴姆植际侥茉聪到y(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，不能貪大貪多，應(yīng)立足于可確定負(fù)荷，分步、分期實(shí)施。

④日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)大多是結(jié)合既有建筑節(jié)能改造進(jìn)行推進(jìn)。相反，我國區(qū)域?qū)用娴姆植际侥茉磻?yīng)用則大多數(shù)是結(jié)合新區(qū)規(guī)劃實(shí)施。可以想象，在今后若干年中，我國必然有大量既有建筑面臨能源系統(tǒng)改造，而在此過程中，可以借鑒日本的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)展思路，構(gòu)建跨邊界的一體化節(jié)能改造框架體系。

6 結(jié)語

作為分布式能源的先行者之一，日本的分布式能源應(yīng)用正從傳統(tǒng)單體模式走向互聯(lián)網(wǎng)模式。

日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)大多以燃?xì)夤緸閷?shí)施主體，以既有建筑為實(shí)施對(duì)象，以區(qū)域熱融通為實(shí)施內(nèi)容，側(cè)重于互聯(lián)網(wǎng)理念在能源物理層面的滲透。這與我國正在推進(jìn)的能源互聯(lián)網(wǎng)、多能互補(bǔ)等示范項(xiàng)目的實(shí)施理念存在一定的差異性。作為一種具有革命性的能源利用思路和模式，分布式能源互聯(lián)網(wǎng)所呈現(xiàn)的不同技術(shù)路徑各有優(yōu)劣，在今后的實(shí)證示范過程中，可以借鑒日本經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國國情，確立最佳實(shí)現(xiàn)方案。

作者簡介：任洪波，教授，2009 年獲日本北九州市立大學(xué)能源與環(huán)境工程專業(yè)博士學(xué)位，現(xiàn)主要從事新能源與分布式能源系統(tǒng)研究工作，已在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文30 余篇。

(任洪波楊濤吳瓊高偉俊

原標(biāo)題:日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀及其對(duì)中國的啟示

責(zé)任編輯：李鑫

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