為破解傳統(tǒng)供能方式存在的向題，提出多種能源供給、多能協(xié)同互補、能源精細運維能源聯(lián)網(wǎng)的解決方案。打造互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源+精細化運維與建筑節(jié)能的能源發(fā)展新業(yè)態(tài)。方案通過能源消費精準分析、用能需求快速響應(yīng)、用能行為科學引導(dǎo)的精細化運維與需求響應(yīng)降低用電成本及能耗。

李鳳玲，現(xiàn)任北京智中能源互聯(lián)網(wǎng)研究院院長、國家能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)及技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長、中國國際城市化發(fā)展戰(zhàn)略研究院委員會副主任、北京修實公益基金會理事長、中國電力企業(yè)聯(lián)合會“工業(yè)領(lǐng)域電力需求側(cè)管理專家指導(dǎo)委員會”專家委員;曾任北京朝陽區(qū)區(qū)長、北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)黨工委書記兼管委會主任、北京能源集團董事長、北京市政協(xié)常委、清華大學電機與應(yīng)用電子技術(shù)系教授。其在能源學科領(lǐng)域和能源企業(yè)管理方面的多項技術(shù)與管理成果獲得國家及省市級獎勵，并曾獲國務(wù)院“作出突出貢獻的中國博士、碩士學位獲得者”榮譽稱號。

1 核心提示 北京智中能源互聯(lián)網(wǎng)研究院

北京智中能源互聯(lián)網(wǎng)研究院(以下簡稱智中院)成立于2015年，是由清華大學專有技術(shù)和創(chuàng)新團隊領(lǐng)銜創(chuàng)建的一家集能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)孵化、工程實施、資本聚合等于一體的高新技術(shù)研究與能源互聯(lián)網(wǎng)工程實踐企業(yè)。智中院將力爭在為能源的清潔高效利用和經(jīng)濟社會低碳發(fā)展作出貢獻的同時，為我國能源生產(chǎn)和消費革命助力。

智中院能源互聯(lián)網(wǎng)全壽命周期業(yè)務(wù)鏈包括規(guī)劃設(shè)計服務(wù)、技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)、產(chǎn)品開發(fā)、工程總包運維、產(chǎn)業(yè)基金五大業(yè)務(wù)范圍，建立了以核心管理技術(shù)團隊為主體，以專家委員會、顧問委員會為兩翼的“一主兩翼”的人才體系。

2017年10月，由“智中院”負責編制的能源互聯(lián)網(wǎng)項目規(guī)劃方案，在國家能源局公布的55個“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源試點示范項目中，成功入圍8項，成為單家設(shè)計單位比例最高者。智中院在能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗，擁有多項專有軟件工具，研發(fā)了能源路由器、分布式儲能云平臺等多項能源互聯(lián)網(wǎng)核心裝備，開發(fā)了具有規(guī)劃設(shè)計、大數(shù)據(jù)、調(diào)控、交易、價值評估及綜合展示等功能于一體的能源互聯(lián)網(wǎng)云平臺;中能建、中電建及其下屬的華北電力設(shè)計院等多家規(guī)劃設(shè)計單位與智中院合作開展雄安、北京、海南等多地多項能源互聯(lián)網(wǎng)、增量配電規(guī)劃設(shè)計工作。

2 核心提示 “零碳”能源發(fā)展現(xiàn)狀與意義

為應(yīng)對氣候變化，主要發(fā)達國家及地區(qū)針對區(qū)域能源建設(shè)開發(fā)提出“零碳”發(fā)展目標。主要發(fā)達國家及地區(qū)針對城市區(qū)域型建設(shè)開發(fā)提出的政策目標均偏重于建筑行業(yè)，發(fā)達國家城市發(fā)展階段不同，其建筑能耗占比較高。中國目前仍以工業(yè)碳排放為主，但隨著中國城市向低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型，第三產(chǎn)業(yè)比重提高，第三產(chǎn)業(yè)能耗一般以建筑運行能耗為主。

冰島由主要依靠媒泥和進口煤炭為主導(dǎo)的能源供應(yīng)方式，轉(zhuǎn)型到主要依靠可再生能源供能的時代。冰島是全世界可再生能源占比最高的國家之ー，99%的房屋采用可再生能源供熱，主要是地熱。電供熱主要是指熱泵和電鍋爐用電。美國“零碳”綜合用能社區(qū)引入綜合能源服務(wù)運營商概念，解決能源效率低、能源供給與能效融資難等問題;項目規(guī)劃基于地源熱泵的中央供熱制冷系統(tǒng)、屋頂太陽能光伏以及全系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計等。德國歐瑞府“零碳”能源科技園區(qū)，位于柏林市區(qū)西南方，園區(qū)80%～95%的能源已經(jīng)從可再生能源中獲得。

我國能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方興未艾，能源互聯(lián)網(wǎng)是一種互聯(lián)網(wǎng)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形態(tài)，具有設(shè)備智能、多能協(xié)同、信息對稱、供需分散、系統(tǒng)扁平、交易開放等主要特征，對于助推能源革命有著巨大意義。

大同市政府積極落實習總書記視察山西重要講話精神：“不當煤老大，爭當能源革命的排頭兵”，并由此確定2018年為全市“轉(zhuǎn)型項目建設(shè)年”，力求把創(chuàng)新園打造成為能源革命和新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的樣板，打造成國際化、全球化一流100%“零碳、智慧”示范園區(qū)，引領(lǐng)我國2050年能源發(fā)展。在爭當能源革命尖兵的征程中，大同發(fā)揮氫源豐富的優(yōu)勢，做強產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)，提前布局氫能產(chǎn)業(yè)市場，提出了將大同打造成為山西“氫能之都”。

大同打造科創(chuàng)園成為國家級增量配電網(wǎng)示范試點。2018年4月18日國家發(fā)改委印發(fā)了第三批増量配電業(yè)務(wù)試點通知，大同市能源革命科創(chuàng)園成功申報第三批增量配電業(yè)務(wù)試點。基于增量試點情況，提出通過能源互聯(lián)網(wǎng)模式建設(shè)增量配電網(wǎng)試點示范，示范項目為大同市政府提出的城市轉(zhuǎn)型提供了ー個重要突破口。

3 核心提示 試點示范項目工作與研究思路

試點示范項目工作從項目啟動，經(jīng)過多次溝通，詳細規(guī)劃設(shè)計，集眾家之長，歷時四個月呈現(xiàn)出最終成果。科創(chuàng)園共分為A、B、C、D四個區(qū)，主要為辦公、研發(fā)、綜合商業(yè)服務(wù)產(chǎn)業(yè)園。A區(qū)主要為各類研發(fā)、辦公及實驗樓，B區(qū)為啟迪新能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)中心，C區(qū)為錦繡銘鼎綜合商業(yè)區(qū)，D區(qū)為科技園區(qū)。

在傳統(tǒng)的供能方式中，供電是電網(wǎng)公司供電，執(zhí)行10kV峰谷電價，目前考慮建設(shè)分布式光伏。供熱通過供熱公司供熱，按照面積收取暖費。供冷則以電制冷為主，主要運維成本為用電成本。存在可再生能源接入比例低，能源供給與消費方式單一，電力峰谷差加大，設(shè)備利用率低，能源運維方式簡單，能源大量浪費，用能體驗差，能源成本高等問題。面對傳統(tǒng)供能方式亟待改變的現(xiàn)狀，能源解決思路與目標為：可再生能源就近接入與消納，風光等綠電交易，提高能源利用率，降低能源運營成本，建設(shè)100%“零碳、智慧”示范基地。為破解傳統(tǒng)供能方式存在的向題，提出多種能源供給、多能協(xié)同互補、能源精細運維能源聯(lián)網(wǎng)的解決方案。打造互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源+精細化運維與建筑節(jié)能的能源發(fā)展新業(yè)態(tài)。

4 核心提示 冷熱電 多能源需求預(yù)測及特性分析

能源互聯(lián)網(wǎng)方案下能源需求預(yù)測結(jié)果顯示，科創(chuàng)園A、B、C、D區(qū)主要為辦公、科研以及商業(yè)為主，冷熱電典型日曲線均存在白天負荷較高，夜間負荷較低的特性，用能峰谷差較大。由于受到冬季電采暖(熱泵、電鍋爐的使用)的影響，科創(chuàng)園的最大電負荷發(fā)生日由夏季典型日變?yōu)槎镜湫腿眨荒瓿尸F(xiàn)冬夏兩個峰值，與年電負荷特性相一致。

5 核心提示 100%““零碳、智慧”能源互聯(lián)網(wǎng)解決方案

能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計綜合能源站、各區(qū)塊分布式能源設(shè)施配置包括變電站、分布式屋頂光伏、光伏樹、微風發(fā)電、風光互補路燈、地源熱泵、空氣源熱泵、電鍋爐、變相儲熱、電儲能。A、B、C、D四個區(qū)域供能設(shè)備設(shè)置地源熱泵、空氣源熱泵、分布式屋頂光伏、光伏樹、微風發(fā)電、風光互補路燈、變相儲熱、充電樁。此外，A區(qū)新技術(shù)孵化基地還設(shè)置液態(tài)空氣儲能、薄膜光伏、氫能發(fā)電。科創(chuàng)園各分區(qū)能源設(shè)施搭載物理信息系統(tǒng)+能源互聯(lián)網(wǎng)云平臺系統(tǒng)運行。各分區(qū)能源設(shè)施布置采用直流技術(shù)。隨著高比例可再生能源接入，以及越來越多的電動汽車、直流負荷、儲能裝置等直流設(shè)備的發(fā)展，利用直流電網(wǎng)運行穩(wěn)定、控制靈活等特點，直流技術(shù)應(yīng)用發(fā)展趨勢將越加凸顯，同時避免直流——交流——直流的多級轉(zhuǎn)換，顯著降低電能損耗。項目建設(shè)直流配電網(wǎng)，實現(xiàn)將屋頂光伏、光伏樹、微風發(fā)電等直流發(fā)電設(shè)備，直流充電柱、風光互補路燈等直流用電設(shè)備，以及電儲能統(tǒng)一接入，避免直流——交流——直流的多級轉(zhuǎn)換。

方案采用屋頂光伏、光伏樹、微風發(fā)電、風光互補路燈等光伏、風電可再生能源發(fā)電，充分挖掘區(qū)域內(nèi)可再生能源利用潛力。方案實現(xiàn)可再生能源靈活交易和高效消納。可再生能源市場化交易改革政策率先落地，科創(chuàng)園可再生能源直接消納(分布式消納、直接消納)，周邊學校、文瀛湖可再生能源市場化交易(自發(fā)自用、余電上網(wǎng)市場化交易)。如學校寒暑假的可再生能源與科創(chuàng)園進行跨強交易。能源交易平臺促進區(qū)外清潔能源利用。

方案在科創(chuàng)園建設(shè)中深層地源熱泵，提高可再生能源供熱比例。配置相變儲能裝置，通過能源的時空轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)電力負荷削峰填谷;通過消納棄風、棄光電供暖，提高可再生能源利用率。相變儲能與顯熱儲能(巖石、水等)相比，具有儲能密度高、存釋能過程中溫度恒定可控的特點，并且相變材料的蓄熱相對體積比顯熱材料小4到5倍以上。配置電儲能，電儲能是實現(xiàn)100%“零碳”供能的重要手段，電儲能在夜間儲棄風電，并在白天用電高峰時進行放電，可實現(xiàn)科創(chuàng)園與區(qū)外的風電、光伏等可再生能源的交易(包括棄風棄光電)。配置分布式氫能發(fā)電裝置，氫能具備更可靠、更清潔，運行維護成本更低等特點，是未來的主要能源發(fā)展方向之一。項目利用氫能實現(xiàn)分布式氫能發(fā)電，以及電制氫消納棄風、棄光電的應(yīng)用，探索氫能發(fā)展趨勢，助力大同打造為山西“氫能之都”。

方案解決了電動汽車充電的系統(tǒng)運行影響。大量電動汽車的接入將加大電網(wǎng)峰谷差，對電力系統(tǒng)的安全、可靠運行帶來新的挑戰(zhàn)。項目建設(shè)基于低壓柔直的一體化停車場，科學管控電動汽車充放電行為，不影響正常供電。

方案通過能源消費精準分析、用能需求快速響應(yīng)、用能行為科學引導(dǎo)的精細化運維與需求響應(yīng)降低用電成本及能耗。

方案通過合理資源配置、科學能源調(diào)控、精細運維管理，提高服務(wù)品質(zhì)、降低運營成本。按照季節(jié)變化合理配置光伏、風電、儲能(儲熱、儲電)以及需求響應(yīng)等資源，利用能源互聯(lián)網(wǎng)云平臺實現(xiàn)多能源協(xié)同優(yōu)化及運營管控，電力負荷削峰比例可達21%;通過地源熱泵、空氣源熱泵、電鍋爐等實現(xiàn)夏季供冷、冬季供暖，并利用相變儲熱的合理配置與調(diào)控，消納棄風、棄光電，降低供冷、供熱成本，實現(xiàn)冷熱電系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化運行。

方案在科創(chuàng)園A區(qū)布置能源互聯(lián)網(wǎng)云平臺及未來能源體驗中心，示范孵化分布式光熱發(fā)電技術(shù)、氫能發(fā)電、空氣儲能等先進技術(shù)，引領(lǐng)未來能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展方向，將科創(chuàng)園A區(qū)打造成能源革命樣板。

成立綜合能源服務(wù)公司，項目由綜合能源服務(wù)公司進行一體化的能源投資建設(shè)、運營管理。具體包括：項目打破傳統(tǒng)能源服務(wù)的供需模式，采用C2B商業(yè)模式;針對用戶的差異化用能需求，進行定制化的能源產(chǎn)品和服務(wù);通過價格優(yōu)惠和激勵機制，引導(dǎo)用戶用能行為，分享能源運營收益。一體化投資建設(shè)，避免由于整體效益和各要素部分的效益不均，造成的挑肥揀瘦;技術(shù)關(guān)聯(lián)性及協(xié)同性強，必須堅持施工的整體性，以求工程質(zhì)量和效果;建設(shè)過程中需要對局部方案的優(yōu)化處理，以求整體方案的最優(yōu)。因此必須加強技術(shù)方與施工方的協(xié)同工作。增量配電網(wǎng)作為能源互聯(lián)網(wǎng)重要組成部分，由綜合能源服務(wù)公司作為實施主體，按照統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施，先易后難、重點突破的原則統(tǒng)籌有序?qū)嵤┙ㄔO(shè)。

6 核心提示 主要結(jié)論

方案能夠確保率先建成中國能源“革命”樣板，引領(lǐng)2050能源發(fā)展趨勢，趕超歐美，打造國際化、全球化一流100%“零碳、智慧”園區(qū)。

全系統(tǒng)、全過程、全方位、立體式能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方案，完全可實施可落地。結(jié)合冷、熱、電等能源全系統(tǒng)，天然具備的物理互補特性，實現(xiàn)多能互補，促進可再生能源消納;結(jié)合源、網(wǎng)、荷、儲等能源生產(chǎn)與消費全過程，實現(xiàn)能源的時空轉(zhuǎn)移，促進可再生能源消納;通過技術(shù)、市場、商業(yè)模式、運維服務(wù)和指標體系等全方位完成能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)，快速實現(xiàn)2050年不落后的國際化、全球化一流100%“零碳、智慧”園區(qū)樣板，引領(lǐng)我國“能源革命”發(fā)展。

園區(qū)建成后，將實現(xiàn)四化、一統(tǒng)一、兩引領(lǐng)的能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)效果，即：能源使用“綠色化”、能源消費“透明化”、能源管控“集約化”、能源體驗“智能化”;實現(xiàn)園區(qū)統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運維;引領(lǐng)我國能源“革命”，引領(lǐng)世界能源互聯(lián)網(wǎng)園區(qū)“零碳、智慧”發(fā)展方向。