于 婷

（國網(wǎng)寧夏電力有限公司涇源縣供電公司，寧夏 涇源 756400）

引言

我國的能源需求巨大，能源也因此位于極其重要的位置，雖然目前能源安全能夠得到保證，但是由于能源開采及使用而造成的環(huán)境污染決不能輕視，比如化石能源。為此，找到一種新能源代替常規(guī)能源成為當(dāng)務(wù)之急。如果找到新能源，我國部分能源不足的問題就可以迎刃而解，因使用能源而造成的環(huán)境污染也可以逐漸減輕?；诖?，本文以某省的智能園區(qū)為例，分析電能替代技術(shù)。

1 我國新能源發(fā)展現(xiàn)狀

就當(dāng)前新能源的發(fā)展來看，最有優(yōu)勢(shì)的兩種能源分別為太陽能和風(fēng)能，兩者增長(zhǎng)的速度極快。不僅是裝機(jī)容量，在發(fā)電量上增長(zhǎng)的速度也較快。光伏發(fā)電是太陽能發(fā)電的重要途徑，光伏發(fā)電優(yōu)勢(shì)眾多，一是無需復(fù)雜的裝置、設(shè)備；二是安裝較為簡(jiǎn)單；三是沒有太多的限制條件，因此，光伏發(fā)電的發(fā)展速度較快。

根據(jù)我國能源局的相關(guān)數(shù)據(jù)資料可知，我國在光伏發(fā)電領(lǐng)域取得了較大的成就，走在世界的前列，這成績(jī)外表看似優(yōu)秀，但是在所有的發(fā)電量中，光伏發(fā)電只占很小的一部分。我國部分地區(qū)的風(fēng)力資源豐富，因此，裝機(jī)容量發(fā)展迅速。根據(jù)我國能源局的預(yù)測(cè)，我國新能源發(fā)電將保持較高速度的增長(zhǎng)，替代舊有的化石能源希望非常大。

2 電能替代技術(shù)概述

電能替代技術(shù)是一種綜合性的技術(shù)，粗略劃分為三種：熱泵、分散式電采暖和電窯爐。詳細(xì)劃分則可分為污水源熱泵和碳晶電采暖等多種。污水源熱泵的優(yōu)勢(shì)在于節(jié)省能源，可以充分利用城市產(chǎn)生的污水，通過熱泵機(jī)組完成物態(tài)循環(huán)的工作，轉(zhuǎn)換出能量用于供暖。碳晶電采暖主要應(yīng)用的場(chǎng)合無需持續(xù)采暖，可以在供暖的過程中間斷進(jìn)行。碳晶電采暖的優(yōu)勢(shì)在于可以更加均勻地制熱，在采暖過程中十分安全，并且體積小，無需占用過多室內(nèi)空間。

我國曾對(duì)電能替代技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對(duì)象是一個(gè)酒店，實(shí)驗(yàn)的操作主體是國家電網(wǎng)分公司。實(shí)驗(yàn)維持了一個(gè)季度，在實(shí)驗(yàn)之后，得出如下結(jié)論：該技術(shù)的應(yīng)用效果較為良好。利用電熱膜發(fā)電主要完成電能——熱能的能量轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生的熱能可以通過膜向外輻射散出。電熱膜發(fā)電主要的發(fā)熱體為膜，膜上有特制的油墨，該油墨由稀有元素制成。發(fā)熱電纜發(fā)熱的原理同樣是電能——熱能的轉(zhuǎn)換，發(fā)熱電纜溫度運(yùn)行控制在一定的區(qū)間之內(nèi)，熱量輻射的方式是發(fā)熱電纜的熱傳導(dǎo)。發(fā)熱電纜整個(gè)系統(tǒng)的組成包括電纜本身，包括溫度控制和感知器，還有出于安全考慮的絕熱層[1]。

3 新能源替代電能的意義

近些年來，我國的空氣污染觸目驚心，城市上空的霧霾久久難以散去。一直以來我們把煤炭當(dāng)作主要的能源，這些煤炭資源雖然推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但是用量太高，高于世界平均水平，尤其是沒有經(jīng)過潔凈處理的散裝煤，造成的空氣污染更為嚴(yán)重。此外，目前主流的交通工具使用的石油也會(huì)造成嚴(yán)重的大氣污染。為此，世界各國都將注意力集中在新型能源的尋找上，電能替代就是其中的重點(diǎn)，該項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)生的電能主要來自可再生能源，即便是使用化石能源，使用的煤電機(jī)組的排放也會(huì)控制在超低水平，因此，采用電能替代技術(shù)，每年排放的大氣污染物將顯著降低，我國的清潔能源發(fā)展將取得巨大的進(jìn)步。此外，大力推廣電能替代技術(shù)將會(huì)使我國的電氣化水平再上一個(gè)新的臺(tái)階[2]。

4 實(shí)際案例分析

4.1 案例概況

本案例位于我國西部某省份，是一個(gè)典型的智能園區(qū)，該園區(qū)有著較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在實(shí)現(xiàn)新能源消納的過程中，不僅有用電信息采集系統(tǒng)的支持，還有互動(dòng)運(yùn)行模式（源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)）的輔助。該智能園區(qū)實(shí)施了響應(yīng)策略，完成了源荷互動(dòng)的優(yōu)化，各項(xiàng)設(shè)備之間更加協(xié)調(diào)，節(jié)省了更多的資源，同時(shí)，經(jīng)過優(yōu)化調(diào)度之后，以往清潔能源在發(fā)電過程中產(chǎn)生的波動(dòng)將被抑制，負(fù)荷曲線也將得到顯著優(yōu)化。

4.2 新能源就地接納潛力與技術(shù)支撐

4.2.1 新能源就地接納潛力分析

在該省份的所有特色產(chǎn)業(yè)中，最突出的為高載能產(chǎn)業(yè)，在該省份總負(fù)荷較大，與高載能產(chǎn)業(yè)之間存在密切的關(guān)系。在需求響應(yīng)中應(yīng)用高載能負(fù)荷，以調(diào)度指令為主要參照對(duì)象，可以較快完成削峰填谷，平衡系統(tǒng)的負(fù)荷，并且有利于該省份完成消納新能源的任務(wù)，并在需求響應(yīng)協(xié)議的幫助下獲得補(bǔ)償。補(bǔ)償措施的主要內(nèi)容為：負(fù)荷增加，折扣電價(jià)。負(fù)荷減少，響應(yīng)量補(bǔ)貼。

4.2.2 新能源就地接納技術(shù)支撐

目前，我國各地的新能源廣泛發(fā)展，尤其是分布式電源更是呈現(xiàn)出規(guī)模化的態(tài)勢(shì)，在這種情況下，電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)出現(xiàn)了變化，由單向轉(zhuǎn)為多項(xiàng)，以此實(shí)現(xiàn)新能源的消納。在當(dāng)下，電源和負(fù)荷都有著新的要求，也具有全新的特性。以往的電網(wǎng)技術(shù)較為單一，因此，難以做到協(xié)調(diào)電網(wǎng)、電源和負(fù)荷三者之間關(guān)系，鑒于此，該智能園區(qū)將發(fā)展的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到電源、電網(wǎng)和負(fù)荷的互動(dòng)方面，以用戶的需求為重要參考依據(jù)，綜合考慮各項(xiàng)要素，爭(zhēng)取讓智能園區(qū)發(fā)展成為該地區(qū)主要的未來產(chǎn)業(yè)示范園。

該地區(qū)的電力公司是該智能園區(qū)的主要實(shí)施單位，該智能園區(qū)屬于國家電網(wǎng)，該智能園區(qū)的建設(shè)開始于2015 年，就整體的架構(gòu)而言，該園區(qū)是一個(gè)整體，相互協(xié)調(diào)、運(yùn)作統(tǒng)一。該智能園區(qū)的主要架構(gòu)主要分為三層：采集層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。該智能園區(qū)各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)需要各項(xiàng)系統(tǒng)的配合，包括主站系統(tǒng)、采集信息并完成相應(yīng)控制的系統(tǒng)等，園區(qū)中各方的需求在系統(tǒng)的通力配合下得以逐一滿足。

4.3 A 地區(qū)新能源消納的電能替代實(shí)施模式

優(yōu)化現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展是當(dāng)前電能替代的主要目的，目前A 地區(qū)電能替代的主要項(xiàng)目包括：使用電能替代煤炭的燃燒，工業(yè)生產(chǎn)和居民生活以電能的消耗為主；在交通領(lǐng)域，使用電能代替汽油，大力發(fā)展電動(dòng)汽車；在燃?xì)忸I(lǐng)域，使用電能代替天然氣；在農(nóng)村，使用電能代替木柴的燃燒；在城市的高樓大廈中使用電蓄冷技術(shù)，以減少能源的消耗[3]。

4.4 案例分析

在這一部分的分析過程中，為獲取充足的數(shù)據(jù)，以智能園區(qū)中的新能源消納為突破口，以光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)為主要研究主體，將企業(yè)發(fā)電量等相關(guān)數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄下來，將這些數(shù)據(jù)作為后續(xù)分析的重要依據(jù)。詳細(xì)的機(jī)組數(shù)據(jù)如表1 所示，圖1 所示為常規(guī)電負(fù)荷/熱負(fù)荷預(yù)測(cè)情況。

表1 常規(guī)機(jī)組參數(shù)

圖1 常規(guī)電負(fù)荷/熱負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線

5 結(jié)論

對(duì)案例分析之后可以得出以下結(jié)論：

1）本文將突破口放在高載能負(fù)荷上，主攻新能源消納和需求響應(yīng)，得出結(jié)論，在就地消納新能源的過程中，最重要的調(diào)度負(fù)荷當(dāng)屬高載能負(fù)荷，尤其是在當(dāng)下的環(huán)境下，特高壓外送輸電技術(shù)有待提升，還不能大范圍推廣使用。

2）要堅(jiān)決實(shí)施兩個(gè)替代戰(zhàn)略：置換發(fā)電權(quán)、利用新能源直購電，促使更多的企業(yè)就地消納新能源。

3）在電負(fù)荷的需求響應(yīng)機(jī)制中引入高載能負(fù)荷。傳統(tǒng)的調(diào)度無法兼顧多方，只能單純完成調(diào)度工作，而經(jīng)過優(yōu)化處理之后的調(diào)度可以將多項(xiàng)要素集結(jié)在一起充分考慮，包括企業(yè)的碳排放處罰、后續(xù)維護(hù)的諸多成本。調(diào)度在經(jīng)過優(yōu)化處理之后，火電與CHP機(jī)組無需花費(fèi)過高的成本；在光伏發(fā)電的高峰期，高載能負(fù)荷有利于增荷，一旦負(fù)荷達(dá)到高峰會(huì)有助于減荷；反之，儲(chǔ)熱罐會(huì)存儲(chǔ)熱量，在熱負(fù)荷較高的情況下，儲(chǔ)熱罐會(huì)將熱量放出。