綜合能源系統(tǒng)綜合效益分析

劉勇

摘要：電網(wǎng)企業(yè)逐漸將綜合能源服務(wù)作為主營業(yè)務(wù)，但由于綜合能源服務(wù)尚處于起步階段，電網(wǎng)企業(yè)在自身發(fā)展、經(jīng)營、管理等方面經(jīng)驗(yàn)相對薄弱，使得電網(wǎng)企業(yè)綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展面臨較大的挑戰(zhàn)。本文主要針對國內(nèi)外綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及市場進(jìn)行研究，結(jié)合電網(wǎng)企業(yè)當(dāng)前實(shí)際情況提出解決方案及發(fā)展思路，以便進(jìn)一步推動電網(wǎng)企業(yè)的綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：綜合能源;綜合效益;分析

1 引言

隨著能源需求的多樣化和環(huán)境壓力的不斷變大，供能系統(tǒng)也在不斷地更新?lián)Q代，向著低成本、高收益的方向邁進(jìn)?，F(xiàn)如今綜合能源系統(tǒng)的概念廣為推崇，它使得系統(tǒng)間的界限更加模糊，聯(lián)系更加緊密。闡述電力系統(tǒng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的核心，以煤炭為一次能源，與天然氣系統(tǒng)、熱網(wǎng)系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)組成的綜合能源系統(tǒng)，其核心目的是提高能源利用率，減少環(huán)境污染。

2 綜合能源微電網(wǎng)管理系統(tǒng)

2.1 綜合能源系統(tǒng)

IES是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要載體，是在電力系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行等過程中，通過對能源的發(fā)電、傳輸、分配、轉(zhuǎn)換、存儲及消費(fèi)等環(huán)節(jié)進(jìn)行協(xié)調(diào)與優(yōu)化后，形成的能源產(chǎn)供銷一體化系統(tǒng)。綜合能源優(yōu)化系統(tǒng)組成部分如下：能源輸入端（供給側(cè)）、能源輸出端（需求側(cè)）、儲能系統(tǒng)、能源轉(zhuǎn)化系統(tǒng)（能源集線器）、負(fù)責(zé)優(yōu)化調(diào)度的數(shù)據(jù)處理及能量優(yōu)化管理系統(tǒng)以及需求側(cè)管理系統(tǒng)。

2.2 微電網(wǎng)能量優(yōu)化管理

微電網(wǎng)中通常包含各種分布式電源發(fā)電裝置、儲能裝置、各種不同的負(fù)荷以及相應(yīng)的監(jiān)控和保護(hù)裝置。可看作是能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制和管理的小型發(fā)配電系統(tǒng)，可有效實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)的能量優(yōu)化。相比于大電網(wǎng)而言，微電網(wǎng)具有靈活的運(yùn)行方式，能夠在并網(wǎng)運(yùn)行和離網(wǎng)孤島運(yùn)行 2種模式間自由切換。通常情況下，微電網(wǎng)是一個包含冷、熱、電的綜合能源網(wǎng)，它能夠通過冷、熱、電聯(lián)供系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部風(fēng)、光、氣、冷、熱、電等不同形式能源的多途徑和高效利用，進(jìn)而降低供能費(fèi)用、網(wǎng)損。能量優(yōu)化調(diào)度不僅是電力系統(tǒng)研究的核心問題，也是實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)優(yōu)化管理的重要手段。與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)能量調(diào)度策略不同，微電網(wǎng)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電形式易受到環(huán)境的影響導(dǎo)致其在預(yù)測發(fā)電功率輸出時具有不精確性、波動性，不能像傳統(tǒng)調(diào)度方式那樣預(yù)先準(zhǔn)確安排。因此，針對微電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行提出了一種智能的能量管理系統(tǒng)。

3 綜合能源服務(wù)的主要內(nèi)容

綜合能源服務(wù)主要包含能源供應(yīng)服務(wù)、技術(shù)設(shè)備服務(wù)、管理服務(wù)、工程服務(wù)、投融資服務(wù)、其他增值服務(wù)等內(nèi)容，逐步由單一供電模式擴(kuò)大至供電、供氣、供熱、供水、供氫等多種能源服務(wù)模式。綜合能源服務(wù)在業(yè)務(wù)上要求以用戶價(jià)值為導(dǎo)向，在提供綜合能源的同時為客戶提供節(jié)能服務(wù)和智慧增值服務(wù);在技術(shù)上要求利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈等信息化解決方案來促進(jìn)智能微電網(wǎng)、儲能、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。綜合能源服務(wù)還離不開綜合能源系統(tǒng)的支撐，綜合能源系統(tǒng)是指一定區(qū)域內(nèi)利用先進(jìn)的物理信息技術(shù)和創(chuàng)新管理模式，整合區(qū)域內(nèi)煤炭、石油、天然氣、電能、熱能等多種能源，實(shí)現(xiàn)多種異質(zhì)能源子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)規(guī)劃、協(xié)同管理、交互響應(yīng)和互補(bǔ)互濟(jì)。綜合能源系統(tǒng)的主要目的是多能互補(bǔ)、提高效率、降低成本，可以在大型園區(qū)設(shè)計(jì)部署綜合能源系統(tǒng)，通過分布式光伏、分散式風(fēng)電、分布式燃?xì)狻⒂酂岚l(fā)電、電儲能等豐富的方式，充分利用資源生產(chǎn)能源，為園區(qū)提供水、氣、熱等用能服務(wù)。

4 綜合能源服務(wù)應(yīng)對措施

4.1 轉(zhuǎn)變工作思路及服務(wù)模式

綜合能源服務(wù)主要競爭力在于以用戶價(jià)值為導(dǎo)向提供一站式服務(wù)。要從“被動執(zhí)行”向“主動服務(wù)”轉(zhuǎn)變，從“自動化”向“智能化”轉(zhuǎn)變。

①開展精細(xì)化多維度的服務(wù)，形成以電為核心的能源消費(fèi)新模式，推進(jìn)電氣化與能效提升，提高客戶用能穩(wěn)定性及安全性;②開展深度合作。電網(wǎng)企業(yè)的服務(wù)范圍可以從單一的售電報(bào)裝服務(wù)擴(kuò)大到用能規(guī)劃咨詢、設(shè)備運(yùn)維、能效提升、能源替代等方面的服務(wù)。通過與燃?xì)?、石化、交通等集團(tuán)開展電力運(yùn)維托管合作項(xiàng)目，為政府提供電力資源共享平臺、節(jié)能評估、電力耗能大數(shù)據(jù)分析報(bào)告等增值服務(wù)。

4.2 構(gòu)建核心技術(shù)服務(wù)方案和平臺

綜合能源服務(wù)未來的發(fā)展方向應(yīng)致力于提供一站式服務(wù)解決方案，重點(diǎn)是要推動平臺建設(shè)和生態(tài)鏈建設(shè)。①優(yōu)化能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架。以新能源并網(wǎng)控制、調(diào)度自動化、輸變電裝備、智能運(yùn)檢等方面為基礎(chǔ)，進(jìn)一步探索分布式和智慧能源控制及應(yīng)用;②聚焦能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈。通過拓展平臺業(yè)務(wù)，加快形成具有市場競爭力的產(chǎn)品、服務(wù)和商業(yè)模式。深入?yún)⑴c智慧城市建設(shè)中，布局高比例新能源電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定等長線研究;③大力發(fā)展儲能建設(shè)。加大關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)力度，以儲能支持特高壓工程建設(shè)，促進(jìn)新能源消納，實(shí)現(xiàn)儲能、新能源與電網(wǎng)的平衡發(fā)展。

4.3 綜合能源微電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)測管理平臺

在該系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，華北電力大學(xué)揚(yáng)中智能電氣研究中心綜合能源微電網(wǎng)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了能量的優(yōu)化調(diào)度管理，根據(jù)研究中心的微電網(wǎng)能量調(diào)度和管理情況，研究中心開發(fā)了微電網(wǎng)能耗監(jiān)測管理平臺。該監(jiān)測管理平臺以工作站主機(jī)、通訊設(shè)備、測控單元為基本單元，以中心所在園區(qū)的實(shí)時用電信息的數(shù)據(jù)采集、開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測及遠(yuǎn)程管理與控制為基礎(chǔ)平臺。平臺綜合情況主要反映系統(tǒng)中電力能耗數(shù)據(jù)采集的概況，其中包括系統(tǒng)的電力能耗概覽、電力能耗占比、電力能耗統(tǒng)計(jì)等主要情況，并以曲線、條狀統(tǒng)計(jì)圖、餅狀圖的形式顯示總電力能耗走勢圖、配套相關(guān)的日能耗、月能耗、年能耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表以及各個功能區(qū)、各個樓層的電能耗能比重，系統(tǒng)管理者可以通過注冊、登錄，成功進(jìn)入系統(tǒng)主頁面，可以自行選擇時間查看電力能耗統(tǒng)計(jì)情況。

4.4 健全保障機(jī)制

綜合能源服務(wù)是服務(wù)社會客戶，有別于電網(wǎng)企業(yè)傳統(tǒng)的售電業(yè)務(wù)，要健全對應(yīng)的保障機(jī)制。①完善內(nèi)部管理機(jī)制。在電網(wǎng)企業(yè)成立專門的綜合能源服務(wù)部門，并及時調(diào)整管理運(yùn)營模式，允許創(chuàng)新用工和薪酬機(jī)制，激發(fā)市場和技術(shù)人員積極性，快速響應(yīng)社會客戶的服務(wù)需求;②建立合作共贏機(jī)制，電網(wǎng)企業(yè)充分與發(fā)電公司、互聯(lián)網(wǎng)科技企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等建立合作機(jī)制，健全涉及交易機(jī)構(gòu)、調(diào)度機(jī)構(gòu)的信息共享交換機(jī)制。

5 結(jié)束語

根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊，可統(tǒng)計(jì)出研究中心每日發(fā)電量可達(dá)約 892kWh，利用能量優(yōu)化調(diào)度模型每天節(jié)省電費(fèi)約 500元左右，此外，本文還根據(jù)通過智能電表測得的真實(shí)數(shù)據(jù)分析了研究中心的能耗模式和用戶用電行為特征，以實(shí)現(xiàn)更好地能源管理。本文的綜合能源微電網(wǎng)管理系統(tǒng)可節(jié)約用戶的日常購電成本，其電力能耗監(jiān)測管理平臺可建立科學(xué)規(guī)范的能耗統(tǒng)計(jì)工作體系，促進(jìn)電力能耗監(jiān)測管理的智能化。

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