摘要：以深入融合可再生能源與互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)為特征的能源互聯(lián)網(wǎng)，是未來(lái)能源行業(yè)發(fā)展的方向。歸納并提出了能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃理念和方法，結(jié)合廣東省某高新產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)的能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃案例，對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)物理基礎(chǔ)層規(guī)劃作簡(jiǎn)要分析。將能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃理念和方法應(yīng)用在物理基礎(chǔ)層規(guī)劃中，可提高能源系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等方面的效益，對(duì)能源系統(tǒng)頂層規(guī)劃、設(shè)計(jì)、優(yōu)化、運(yùn)行等具有重要意義。

關(guān)鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng) 物理基礎(chǔ)層 規(guī)劃 案例分析

作者：黃學(xué)勁,黃文瑞,延星,王磊,馬君華,王康

引言

隨著世界經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、人口持續(xù)增加、人民生活水平不斷提高，傳統(tǒng)化石能源的逐漸枯竭以及能源消費(fèi)引起的環(huán)境問(wèn)題日益凸顯。世界各國(guó)都在積極開(kāi)展能源的綜合利用，探索能源的運(yùn)營(yíng)管理模式和市場(chǎng)交易機(jī)制。以深入融合可再生能源與互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)為特征的能源互聯(lián)網(wǎng)，是實(shí)現(xiàn)能源清潔低碳替代和高效可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在[1]。

能源互聯(lián)網(wǎng)是一種互聯(lián)網(wǎng)理念、技術(shù)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)、消費(fèi)以及能源市場(chǎng)深度融合的新型生態(tài)化能源系統(tǒng)，通過(guò)多種能源協(xié)同、供給與消費(fèi)協(xié)同、集中式與分布式協(xié)同、大眾廣泛參與，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)流、能量流、信息流、業(yè)務(wù)流、資金流、價(jià)值流的優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享發(fā)展[1]。

德國(guó)、美國(guó)、日本、丹麥等國(guó)家正在通過(guò)能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，構(gòu)建創(chuàng)新解決方案，滿足未來(lái)以分布式能源供應(yīng)為特點(diǎn)的電力系統(tǒng)的需求，實(shí)現(xiàn)可再生能源高比例接入，減少化石能源消耗。中國(guó)從2015年至今先后出臺(tái)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》、《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》、《國(guó)家能源局關(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(guó)家能源局關(guān)于公布首批“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源(能源互聯(lián)網(wǎng))示范項(xiàng)目的通知》等一系列能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)政策、文件，為能源發(fā)展指明了方向。

能源互聯(lián)網(wǎng)按架構(gòu)可分為3個(gè)層級(jí)：物理基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、信息數(shù)據(jù)平臺(tái)和價(jià)值實(shí)現(xiàn)平臺(tái)[1]。其中，物理基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)是涵蓋能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換等不同環(huán)節(jié)以及冷、熱、電、氣等多種能源的能源設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，是能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)[2-4]。本文在前期積累和總結(jié)大量能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目案例的基礎(chǔ)上，歸納并提出了能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃理念和方法，并結(jié)合廣東省某高新產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)的能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃案例(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃案例》)，對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)物理基礎(chǔ)層規(guī)劃作深入分析。案例表明，將能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃理念和方法應(yīng)用在物理基礎(chǔ)層規(guī)劃中，可進(jìn)一步提高能源系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等方面的效益。

1 能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃理念和方法

能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃可概括為：在一個(gè)限定的地理區(qū)域和規(guī)劃周期內(nèi)，滿足用戶冷、熱、電、氣等多種用能需求，確定各能源資源的優(yōu)化配置、各能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)技術(shù)類(lèi)型和容量組合以及各能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的布局，使得系統(tǒng)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、能效、環(huán)境效益等多目標(biāo)下達(dá)到最優(yōu)[1]。

與傳統(tǒng)能源規(guī)劃方案相比，能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃方案具有以下特點(diǎn)。

(1)頂層設(shè)計(jì)。從能源系統(tǒng)頂層優(yōu)化匹配需求和資源，避免負(fù)荷重復(fù)計(jì)算、占地沖突、能源結(jié)構(gòu)不合理等問(wèn)題。

(2)綠色高效。最大限度地利用可再生能源，同時(shí)滿足終端用戶的冷、熱、電多種能源需求，通過(guò)能源梯級(jí)利用和協(xié)調(diào)運(yùn)行，具有更高的可靠性和能源利用效率以及更低的用能成本。

(3)動(dòng)態(tài)彈性。針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)不同類(lèi)型綜合能源站，并根據(jù)外部因素和實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行更新和修編，提高了規(guī)劃方案在項(xiàng)目初期對(duì)各種不確定因素的適應(yīng)性。

為解決在各種能源交互影響和約束條件下能源供應(yīng)與需求的匹配優(yōu)化問(wèn)題，本文提出動(dòng)態(tài)彈性規(guī)劃理念和全要素設(shè)計(jì)方法。

動(dòng)態(tài)彈性規(guī)劃理念是在資源條件、基礎(chǔ)設(shè)施條件、負(fù)荷需求等不確定的情況下，使規(guī)劃方案具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。例如，將項(xiàng)目中可能出現(xiàn)的大量應(yīng)用場(chǎng)景，歸納為幾種典型應(yīng)用場(chǎng)景，并設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的綜合能源站，提高規(guī)劃方案對(duì)實(shí)際場(chǎng)景發(fā)生變化時(shí)的適應(yīng)性;同時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目分期開(kāi)發(fā)建設(shè)進(jìn)度，及時(shí)更新典型應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)規(guī)劃方案滾動(dòng)修編，緊跟項(xiàng)目建設(shè)發(fā)展的需求，進(jìn)一步提高規(guī)劃方案的適應(yīng)性。

全要素設(shè)計(jì)方法是將不同能源之間統(tǒng)籌考慮、能源的各個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)籌考慮，避免不同能源之間由于耦合關(guān)系造成的用能需求分析不準(zhǔn)確、不同能源設(shè)施不匹配等問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)-人”全要素覆蓋。例如，用戶的用冷/熱需求與用電需求存在耦合關(guān)系，不同的供冷、供熱方案對(duì)應(yīng)不同的電負(fù)荷，從而影響供電方案;先將用戶的用冷/熱需求與用電需求解耦，再根據(jù)不同的供冷、供熱方案修正用電需求，最終得到更準(zhǔn)確的電負(fù)荷和負(fù)荷曲線，從而達(dá)到優(yōu)化供電設(shè)施容量的目的。

2 能源互聯(lián)網(wǎng)物理基礎(chǔ)層規(guī)劃案例分析

能源互聯(lián)網(wǎng)物理基礎(chǔ)層規(guī)劃主要包括調(diào)研收資、需求分析、資源和基礎(chǔ)設(shè)施條件分析、規(guī)劃方案設(shè)計(jì)、方案評(píng)估5部分。

2.1 調(diào)研收資

調(diào)研收資包括項(xiàng)目的基本情況、用能需求、資源和基礎(chǔ)設(shè)施條件、邊界條件、能源交易等外部信息。其中，城市級(jí)的能源互聯(lián)網(wǎng)方案，收資側(cè)重于城市未來(lái)發(fā)展的定位、能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃、本地可再生能源消納等;園區(qū)級(jí)的能源互聯(lián)網(wǎng)方案，收資側(cè)重于園區(qū)的用地規(guī)劃、不同類(lèi)型用戶的需求、重要負(fù)荷和大用戶的供能保障等;企業(yè)級(jí)的能源互聯(lián)網(wǎng)方案，收資側(cè)重于企業(yè)的用能場(chǎng)景、負(fù)荷特性、發(fā)展規(guī)劃等。

《規(guī)劃案例》中的廣東省某高新產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)為國(guó)家級(jí)高新區(qū)，規(guī)劃面積約59 km2(水域面積9 km2)，其發(fā)展定位為：全球性科技園區(qū)、國(guó)家科創(chuàng)策源地、生態(tài)文明示范城區(qū)。對(duì)于園區(qū)級(jí)能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的收資應(yīng)包含以下內(nèi)容：(1)基本情況，如社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況、城市總體規(guī)劃、區(qū)域控制性詳細(xì)規(guī)劃、能源發(fā)展規(guī)劃等;(2)用能需求，如用電現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)、用熱(供暖/熱水/蒸汽)現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)、用冷現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)、重要負(fù)荷和大用戶、電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)等;(3)資源條件，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉凑{(diào)研報(bào)告等;(4)基礎(chǔ)設(shè)施條件，如電源現(xiàn)狀及規(guī)劃、變電站現(xiàn)狀及規(guī)劃、輸配電線路現(xiàn)狀及規(guī)劃、熱源/換熱站/供熱管網(wǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃、氣源/調(diào)壓站/天然氣管網(wǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃、水資源綜合利用及廢水處理情況等;(5)邊界條件，如用能價(jià)格、新能源發(fā)電上網(wǎng)價(jià)格、新能源發(fā)電的相關(guān)政策及補(bǔ)貼等;(6)能源交易，如參與主體、用戶種類(lèi)/數(shù)量、能源交易模式等。

根據(jù)調(diào)研收資結(jié)果，園區(qū)總體用能現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)如表1所示。

2.2 需求分析

用能的種類(lèi)、數(shù)量和對(duì)象，直接決定能源設(shè)施的組成以及對(duì)一次能源的需求。

用能的種類(lèi)包括電負(fù)荷、熱負(fù)荷、冷負(fù)荷等，其中熱負(fù)荷又可分為供暖負(fù)荷、熱水負(fù)荷和蒸汽負(fù)荷。對(duì)于已建成的城市、園區(qū)或在運(yùn)營(yíng)的企業(yè)，可通過(guò)該區(qū)域的年鑒、能源規(guī)劃(或電力、供熱專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃等)、企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃得到具體的用能需求，也可根據(jù)該區(qū)域能耗的歷史數(shù)據(jù)建立適合的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行擬合。對(duì)城市、園區(qū)的電負(fù)荷預(yù)測(cè)常采用彈性系數(shù)法、產(chǎn)值單耗法、人均能耗法、擬合分析法等;對(duì)冷、熱負(fù)荷預(yù)測(cè)常采用負(fù)荷密度法。對(duì)于未建成的區(qū)域，常采用負(fù)荷密度法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)。冷、熱、電負(fù)荷指標(biāo)受地域、建筑物節(jié)能水平、建筑能耗等級(jí)等因素影響而不同，文獻(xiàn)[5-7]是負(fù)荷密度法常用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。確定負(fù)荷后，根據(jù)不同的用能對(duì)象，如居民、商業(yè)、工業(yè)、公共服務(wù)業(yè)以及復(fù)合對(duì)象等繪制相應(yīng)的典型日負(fù)荷曲線。

《規(guī)劃案例》結(jié)合園區(qū)的特點(diǎn)、負(fù)荷現(xiàn)狀及規(guī)劃，選擇若干處具有代表性、可實(shí)施性的區(qū)域作為需求分析的重點(diǎn)。對(duì)現(xiàn)有用戶的需求分析以實(shí)地調(diào)研收資為主;對(duì)未能收資的用戶及規(guī)劃用地，采用負(fù)荷密度法進(jìn)行冷、熱、電負(fù)荷預(yù)測(cè)。以園區(qū)東部某高科技園為例，該區(qū)域?yàn)槲唇ǔ蓞^(qū)域，區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有2家生物技術(shù)企業(yè)和部分規(guī)劃地塊，其各類(lèi)能源需求分析及預(yù)測(cè)如表2所示。

2.3 資源和基礎(chǔ)設(shè)施條件分析

通過(guò)收集氣象報(bào)告、地勘報(bào)告、可再生能源專(zhuān)項(xiàng)報(bào)告等，確定適用于當(dāng)?shù)刭Y源稟賦的供能手段[8-9]，并繪制出可再生能源典型日的功率曲線，最大限度接入和消納當(dāng)?shù)乜稍偕茉矗瑴p少化石能源消耗。

利用現(xiàn)狀電源、熱源、氣源、變電站、換熱站、調(diào)壓站和配套的管網(wǎng)、線路等，參與功率和能量平衡，以減少新建基礎(chǔ)設(shè)施的配置和規(guī)模;同時(shí)根據(jù)各個(gè)站點(diǎn)對(duì)于能源和負(fù)荷的接入能力，校驗(yàn)規(guī)劃方案的合理性。

根據(jù)前期調(diào)研，園區(qū)可安裝光伏組件的屋頂面積為170萬(wàn)m2，預(yù)計(jì)遠(yuǎn)期可達(dá)286萬(wàn)m2。計(jì)算得到園區(qū)屋頂光伏裝機(jī)容量約190.4 MW，年發(fā)電量約1.73億kW·h;遠(yuǎn)期屋頂光伏裝機(jī)容量約320.3 MW，年發(fā)電量約2.90億kW·h[10]。鑒于資源條件、水源保護(hù)等原因，暫未考慮其他可再生能源的利用。

園區(qū)內(nèi)現(xiàn)有220 kV變電站1座、110 kV變電站5座，總?cè)萘繛?67 MV·A，其中3座變電站主變負(fù)載率小于25%，10 kV出線間隔有較大余量;規(guī)劃110 kV變電站1座，具備電網(wǎng)接入條件。園區(qū)內(nèi)現(xiàn)有天然氣調(diào)壓站1座，該調(diào)壓站將市域高壓管道天然氣(4.0 MPa)調(diào)至中壓(0.4 MPa)送入?yún)^(qū)內(nèi)燃?xì)馐姓袎汗芫W(wǎng)，供氣量為4.5萬(wàn)m3/h，居民、工商用戶日用氣量約5.8萬(wàn)m3，具備天然氣分布式三聯(lián)供供氣條件。園區(qū)內(nèi)未設(shè)集中供冷、供熱換熱站及管網(wǎng)，根據(jù)工程需要后期建設(shè)。

2.4 物理基礎(chǔ)層規(guī)劃方案設(shè)計(jì)

根據(jù)資源和基礎(chǔ)設(shè)施條件確定供能方式，設(shè)計(jì)與用能需求匹配的能源設(shè)施。通常采用用能需求最大日(如冬季最大負(fù)荷日、夏季最大負(fù)荷日等)進(jìn)行功率平衡，并考慮各類(lèi)機(jī)組約束條件(如發(fā)電機(jī)組最小運(yùn)行負(fù)荷、蓄能設(shè)備功率、熱泵機(jī)組效率等)和運(yùn)行方式(如24 h開(kāi)機(jī)或僅在特定時(shí)段開(kāi)機(jī)等)，結(jié)合各類(lèi)機(jī)組的投資、運(yùn)維、折舊費(fèi)用以及各類(lèi)能源邊界條件(如采購(gòu)價(jià)格、銷(xiāo)售價(jià)格、補(bǔ)貼價(jià)格等)，以經(jīng)濟(jì)性、能源利用效率、環(huán)境效益等作為優(yōu)化目標(biāo)，得到能源設(shè)施的配置。

為應(yīng)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種不確定因素，《規(guī)劃案例》采用動(dòng)態(tài)彈性規(guī)劃理念，根據(jù)用戶類(lèi)型、用能種類(lèi)、負(fù)荷重要程度、負(fù)荷特性、經(jīng)濟(jì)性需求等，將供能的對(duì)象歸納為3種典型應(yīng)用場(chǎng)景，并設(shè)計(jì)A、B、C共3類(lèi)綜合能源站。A類(lèi)能源站依托于110 kV變電站，為區(qū)域提供大容量的冷、熱、電能，適用于負(fù)荷較大、較集中的區(qū)域;同時(shí)，利用區(qū)域內(nèi)負(fù)荷不同時(shí)工作的特性，進(jìn)一步優(yōu)化能源站設(shè)備容量。B類(lèi)能源站依托于10 kV開(kāi)關(guān)站，提供中等容量的冷、熱、電能，適用于醫(yī)院、學(xué)校、商場(chǎng)、酒店等具有中等負(fù)荷規(guī)模的設(shè)施。C類(lèi)能源站針對(duì)小型樓宇，設(shè)計(jì)小型或微型燃?xì)廨啓C(jī)三聯(lián)供系統(tǒng)，配合電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能，利用多種節(jié)能手段建設(shè)低碳智能樓宇。針對(duì)不同的區(qū)域和用戶，采用對(duì)應(yīng)類(lèi)型的綜合能源站，既降低了規(guī)劃工作的復(fù)雜程度，又提高了方案的適應(yīng)性。圖1為該園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)物理基礎(chǔ)層的總體布置方案。

圖 1 能源互聯(lián)網(wǎng)物理基礎(chǔ)層總體布置方案

以園區(qū)東部某高科技園為例，該區(qū)域規(guī)劃A類(lèi)能源站1座。附近用戶以辦公和工業(yè)為主，占地約153 hm2。預(yù)測(cè)電負(fù)荷為60.6 MW，年用電量為3.15億kW·h;預(yù)測(cè)冷負(fù)荷為122.3 MW，年用冷量為4.59億kW·h;無(wú)集中供熱負(fù)荷。

該能源站主要目標(biāo)為削減用電高峰期間峰值電負(fù)荷，使電負(fù)荷曲線更平穩(wěn)。《規(guī)劃案例》采用全要素設(shè)計(jì)方法，將電負(fù)荷和冷負(fù)荷解耦分析，根據(jù)供冷方案修正電負(fù)荷。規(guī)劃思路如下：(1)優(yōu)先利用和消納分布式光伏發(fā)電;(2)通過(guò)分布式光伏和天然氣三聯(lián)供機(jī)組，削減峰值電負(fù)荷;(3)天然氣三聯(lián)供機(jī)組滿足部分供冷需求，通過(guò)減少制冷用電負(fù)荷進(jìn)一步削減電負(fù)荷，使剩余電負(fù)荷曲線盡可能平穩(wěn);(4)剩余電負(fù)荷和冷負(fù)荷通過(guò)電網(wǎng)和電制冷機(jī)組平衡。該能源站總體架構(gòu)如圖2所示。

圖 2 某A類(lèi)能源站總體架構(gòu)

2.4.1 分布式光伏規(guī)劃方案

2.4.2 天然氣三聯(lián)供規(guī)劃方案

為削減用電高峰期間峰值電負(fù)荷，天然氣三聯(lián)供機(jī)組按照以電定冷/熱的原則設(shè)計(jì)，24 h運(yùn)行。能源站附近用戶的夏季電負(fù)荷遠(yuǎn)大于其他情景下的電負(fù)荷，因此能源站的整體設(shè)計(jì)以滿足附近用戶的夏季電負(fù)荷為主。需要考慮的約束條件包括發(fā)電機(jī)組最小運(yùn)行負(fù)荷、燃?xì)廨啓C(jī)熱電比、電負(fù)荷和冷負(fù)荷平衡等，優(yōu)化目標(biāo)為電網(wǎng)供電負(fù)荷平穩(wěn)同時(shí)經(jīng)濟(jì)性較優(yōu)。參考主流品牌(如GE、Solar等)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，為保證燃?xì)廨啓C(jī)高溫?zé)煔庹Ｅ欧牛钚∪紮C(jī)負(fù)荷應(yīng)為50%以上。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組容量不小于峰谷電負(fù)荷差值的2倍，平時(shí)不低于最小燃機(jī)負(fù)荷(50%額定出力)運(yùn)行，用電高峰期以最大燃機(jī)負(fù)荷(100%額定出力)運(yùn)行。通過(guò)與燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組配套的煙氣型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組，回收燃?xì)廨啓C(jī)高溫?zé)煔猓糜酂嶂评鋄11]。將余熱制冷功率折算至相應(yīng)的電制冷用電功率，后者與燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電功率之和作為電負(fù)荷削峰值。剩余電負(fù)荷和冷負(fù)荷分別通過(guò)電網(wǎng)和壓縮式電制冷機(jī)組平衡。

設(shè)計(jì)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組2×12 MW(發(fā)電效率為32.4%、供熱效率為52.6%)，溴化鋰吸收式冷水機(jī)組2×20 MW，壓縮式電制冷機(jī)組7×10 MW。能源站夏季典型日各機(jī)組發(fā)電和制冷出力曲線如圖3、圖4所示。

圖 3 某A類(lèi)能源站夏季典型日各機(jī)組發(fā)電出力曲線

圖 4 某A類(lèi)能源站夏季典型日各機(jī)組制冷出力曲線

由此可見(jiàn)，在天然氣三聯(lián)供發(fā)電、制冷雙重削峰作用下，電網(wǎng)供電的峰谷差由25.5 MW降至8.5 MW，降幅66.7%，極大提高了電網(wǎng)設(shè)備利用率。

2.4.3 能源站建設(shè)方案

該能源站與規(guī)劃110 kV變電站一體化建設(shè)，能源站本體占地面積約9 600 m2，室外布置。根據(jù)園區(qū)《總體規(guī)劃(2016—2030年)綱要》，能源站附近規(guī)劃燃?xì)飧邏汗艿?4 MPa)1條，由高壓管道分支接入能源站;燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組通過(guò)2回10 kV線路接入變電站10 kV側(cè)，變電站預(yù)留2回10 kV間隔;需新建供冷專(zhuān)用管道約4 km，接入各用戶集中供冷處。

2.5 方案評(píng)估

能源互聯(lián)網(wǎng)方案評(píng)估分為定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)。定性評(píng)價(jià)包括能源綜合利用效率、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)環(huán)境效益、安全可靠性、公平開(kāi)放性和交互友好性;定量評(píng)價(jià)是在定性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分解和量化[12]。常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括一次能源利用效率、可再生能源占比、設(shè)備利用率、標(biāo)煤替代量、CO2減排量、各類(lèi)污染物減排量、單位面積CO2排放量、項(xiàng)目總投資、投資回報(bào)率、投資回收期、內(nèi)部收益率、敏感性分析等。以某A類(lèi)能源站為例，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益、能源綜合利用效率、社會(huì)環(huán)境效益作簡(jiǎn)要分析。

該能源站總投資為36 570萬(wàn)元，年凈收益為3 058.88萬(wàn)元，投資回報(bào)率為8.36%，如表3所示。

對(duì)該能源站投資回報(bào)率進(jìn)行敏感性分析，測(cè)算天然氣價(jià)、發(fā)電量、總投資、上網(wǎng)電價(jià)、售冷價(jià)變化率±10%時(shí)，對(duì)投資回報(bào)率的影響。其中影響最大的是上網(wǎng)電價(jià)，其次是發(fā)電量、總投資、天然氣價(jià)、售冷價(jià)，如表4所示。

3 結(jié)語(yǔ)

本文系統(tǒng)地闡述了能源互聯(lián)網(wǎng)物理基礎(chǔ)層的規(guī)劃內(nèi)容，提出動(dòng)態(tài)彈性規(guī)劃理念和全要素設(shè)計(jì)方法，并以廣東省某高新產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃方案為例，對(duì)調(diào)研收資、需求分析、資源和基礎(chǔ)設(shè)施條件分析、規(guī)劃方案設(shè)計(jì)、方案評(píng)估進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。《規(guī)劃案例》表明，能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃方案可滿足園區(qū)的多種用能需求，能有效提高能源綜合利用效率、降低用能成本、消納本地可再生能源、減少二氧化碳排放，具有較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益，對(duì)其他能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)研究課題組. 能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展研究[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2017 (4)

[2]曾鳴, 楊雍琦, 劉敦楠, 等. 能源互聯(lián)網(wǎng)" 源–網(wǎng)–荷–儲(chǔ)”協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)營(yíng)模式及關(guān)鍵技術(shù)[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2016, 40(1): 114-124.

ZENG Ming, YANG Yongqi, LIU Dunnan, et al. " Generation-Grid-Load-Storage” coordinative optimal operation mode of energy internet and key technologies[J]. Power System Technology, 2016, 40(1): 114-124. (1)

[3]別朝紅, 王旭, 胡源. 能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃研究綜述及展望[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2017, 37(22): 6445-6462.

BIE Zhaohong, WANG Xu, HU Yuan. Review and prospect of planning of energy internet[J]. Proceedings of the CSEE, 2017, 37(22): 6445-6462. (0)

[4]陳娟. 能源互聯(lián)網(wǎng)背景下的區(qū)域分布式能源系統(tǒng)規(guī)劃研究[D]. 北京: 華北電力大學(xué), 2017: 1-19 (1)

[5]城市用地分類(lèi)與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn): GB 50137—2011 [S] (1)

[6]城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范: CJJ 34—2010 [S] (0)

[7]民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn): GB/T 51161—2016 [S] (1)

[8]太陽(yáng)能資源評(píng)估方法: QX/T 89—2008 [S] (1)

[9]風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估方法: GB/T 18710—2002 [S] (1)

[10]光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范: GB 50797—2012 [S] (2)

[11]林世平. 燃?xì)饫錈犭?a href="http://m.hidcn.cn/special/fbsfd/" target="_blank" class="keylink">分布式能源技術(shù)應(yīng)用手冊(cè)[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2014 (1)

[12]能源互聯(lián)網(wǎng) 第1部分: 總則: T/CEC 101.1—2016 [S] (1)

[13]華賁. DES/CCHP系統(tǒng)和區(qū)域能源利用效率計(jì)算方法及影響因素分析[J]. 中外能源, 2012, 17(3): 18-23.

HUA Ben. DES/CCHP system and regional energy efficiency calculating methods and influencing factors[J]. Sino-global Energy, 2012, 17(3): 18-23. (1)

[14]綜合能耗計(jì)算通則: GB/T 2589—2008 [S] (1)

[15]火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn): GB 13223—2011 [S] (1)