泛能微网构建一个多赢的能源系统

2016年1月22日10:27 作者:

泛能网是多能互补的分布式能源网络体系,由能源层、控制层、互智层三层网络结构组成。利用能源和信息技术,将能源网、物联网和互联网高效集成的能源互联网,是现代能源体系的解决方案。泛能网改变了能源利用方式,将能源利用效率提高20%。能够降低PM2.5排放,实现节能环保降耗。泛能站和泛能能效平台通过燃料化学能的梯级利用及对环境势能的借势增益,将整体能源利用效率由传统热电分产的40%~60%提高到85%以上。
  
  通过河北省廊坊市新朝阳泛能微网项目,可以较为详尽的对这一多赢的能源系统进行解析。新朝阳区块是廊坊市的核心商住聚集区之一。涵盖了新朝阳购物中心、乐晟广场、北华航、管道局热力三处(国际饭店、设计大厦、管道博物馆、住宅小区)等不同业态,共覆盖人口5.7万人。目前,该片区大多用户以自有设施供能,排放大,设施利用率普遍在30%~50%,如果直接用燃气锅炉替换燃煤锅炉,政府财政补贴压力大,用户用能成本高,且设备利用率依然较低,供能成本也较高。
        为解决新朝阳区块能源供需问题,廊坊市启动新朝阳泛能微网项目,这不仅是当地政府力推的大气污染防治“蓝天行动”中的重要组成部分,也是国家区域分布式能源示范项目。该项目运用系统能效理论和泛能网技术,实现新朝阳周边用户互联互通,提高已有供用能设施利用率,并融入各类清洁能源和高效利用技术,助力区域整体能效提升和社会环保效应价值最大化。
  
  实际上,早在2010年,作为廊坊本地企业的新奥集团就正式提出了“泛能网”技术。这是一种基于能源网、物质网和互联网耦合的创新技术。2012年,泛能网技术确立了基础能源网、传感控制网、智慧互联网三层次系统架构,以及以泛能机、泛能站、泛能能效平台、泛能云等为核心的产品体系,并依托青岛中德生态园项目开始全面展示区域泛能网。
  
  打破“竖井式”思维
  
  长期以来,人们对能源的生产、利用方式都是一种相互割裂的“竖井式”思维,各种能源各自垂直使用而未相互打通和相互转换,形成大量重复建设和浪费。
  
  过去我们的能源规划更多的是侧重垂直纵向的规划,如电力、燃气、新能源等,但是随着能源利用方式尤其是从集中式向分布式的发展,更需要把原来的专项能源规划进行相应的统筹,把相应的弊端进行有效的克服。不管是区域、建筑、工业,还是家庭,过往的能源供需体系中,气、电、热等能源系统都是割裂的状态,而供暖、热水器等终端用能设备,功能也很单一,这就导致了整个能源系统的效率十分低下。
  
  由于过去更多的是考虑市政、功能定位、指标体系等,而在真正将能源系统统筹考虑方面还比较欠缺。所以,过去还有很多地方很纠结,一个能源规划在园区建设中,因为能源都是因需而动,有需求能源的供给和价值才能释放出来。过去往往存在需求供给不匹配,需求起来得慢,供给建设投入都比较大。这就带来一定的问题,主要是所有的设施投下去之后,收回成本的渠道不通畅,只有通过销售能源,才能收回钱,效益也才能体现出来。能源设施利用率普遍都40%以下,造成了设备利用的浪费。
  
  而基于泛能微网理念,将使得相关的区域项目实现三大好处:一是投资规划费用可以省30%以上,设施利用效率提升50%;二是投资人的投资收益率可以达到25%;三是区域内的智能化覆盖率可以达到80%。
  
  从2013年开始,新奥集团进一步聚焦,以系统能效为核心,重点围绕泛能规划、泛能站、泛能能效平台、泛能微网解决方案等领域进行技术创新与产业实践。
  
  泛能网的商业化推广,需要做好顶层设计(泛能规划)、抓好单体建设(泛能站)、推动网络构建(区域泛能微网)三个层面和维度的协同支撑,充分释放资源、设施、交易的价值,才能实现能源结构、利用方式、供应模式的自我、协同与总体平衡,带动区域能源体系优化升级。
  
  从泛能站到微网
  
  在廊坊新朝阳泛能微网建设之前,各主体之间同时面临资源和设备浪费的问题。河北廊坊相互毗邻的中石油管道局的员工宿舍、华北航天大学、两个大型商场都有供暖或制冷的需求。管道局宿舍的三台燃气锅炉一年只用4个月,其他时间被闲置,并且需要养护。而华北航天大学,有三个燃煤锅炉和两个大商场的锅炉除了供暖,还要制冷。根据国家新的减排标准,大学和商场的燃煤锅炉都需要砍掉重建。如果按自己的能源供需单独重建,这两家都需要投入数千万元的费用。
  
  为此泛能网做了一个区域微网的用能规划。商场的屋顶建起了光热功能系统、管道局宿舍的锅炉除了供暖还发电,大学校园的三个锅炉只重建一个,于是新奥把这几家的用能因时、因需地规划协调,互联互通起来,最终总体投资减少了30%。而且管道局的用能效率由原来的40%提升到了80%以上。投资减少、能效提高,大家都很高兴。
  
  作为泛能网的示范项目力求达到三个基本诉求:大幅提高整个能源系统的运营效率;降低整个系统的投资成本;最大程度满足能量应用端对能量品位的要求。因为我们可以为地方政府节能减排、提升可再生能源消费比例。
  
  与以往不同的是,新朝阳泛能微网已经不单是原有泛能站的概念,而是微网。同时,该项目还是对于原有旧城存量的一个改造升级,因为不可能把原有的旧城全部推倒重来,建设新的项目,所以如何把现有的资源进行升级也是很大的挑战。此外,除了有很好的规划和成熟的技术外,还需要得到项目涉及方的理解和支持。尤其是,这种项目从无到有,从试验到成熟,必须得到当地企业和居民的支持。这就要求必须站在客户的角度,了解他们的需求以及现有的资源禀赋。
  
  多赢的能源系统
  
  新朝阳泛能微网构建了一个多赢的能源系统,充分发挥用户设备潜能,节约用户供能成本。区域内所有用户能源费用每年节省几万到几十万元,热力三处、新朝阳、乐晟等用户还能获得能源收益,北华航、乐晟广场可以节省大量的煤改气投资。方案的节能减排效果也非常显著,对比原有方案,泛能微网能实现更低的排放量,其中CO2排放减少25755吨,SO2排放减少24吨,NOX排放减少41吨,烟尘排放减少20吨。
  
  同时,新朝阳泛能微网的构建遵循促进供用能交易和释放存量设备价值为主、增量投资尽可能小的单位投资边际效益最大化原则。按供能成本由低到高的顺序选择闲置设备成为微网供能户,增加天然气分布式能源等高效能源技术降低微网供能成本;通过管网新建改造和先进能源技术的应用,实现区域内用户互联互通和微网内客户的交易与管理。同时兼顾中长期可延展性,区域内后续新增用户可随需加入泛能微网。
  
  按照设想,泛能微网构建后将形成高效互联的冷热电运行模式。其中供热主要由热力三处、新增泛能系统、新朝阳商场承担,运行时优先低成本的新增泛能系统余热和新朝阳电锅炉及蓄热系统。供冷冷源为热力三处、新增泛能系统、乐晟和新朝阳商场,运行时优先开启新朝阳、乐晟的电制冷及蓄冰系统和新增泛能系统余热产生的低价蒸汽。供电主要由新增泛能系统承担,供给国际饭店和设计大厦。
  
  未来河北廊坊市新朝阳泛能微网项目还将沉淀出一整套专业与完整的国家和地方标准,将推动泛能微网项目的规范有序建设和在全国范围内的快速复制和推广,产生规模化的经济效益和社会效益,对国家加快能源消费革命、提高能源利用效率和环境可持续发展具有重要的战略意义。