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能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目分析

倩倩 ? 來源:網(wǎng)絡整理 ? 2018-03-05 08:54 ? 次閱讀
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能源互聯(lián)網(wǎng)概念:

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?!P于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導意見發(fā)改能源[2016]392號

能源互聯(lián)網(wǎng)核心特征

設備智能:在設備的自動化程度非常高的前提下,融入智能控制實現(xiàn)用能高效、節(jié)能、經(jīng)濟;

多能協(xié)同:將各種一次、二次能源以不同方式和控制策略進行優(yōu)化協(xié)同;

信息對稱:在能源的發(fā)、配、輸、用均植入傳感器,實現(xiàn)各環(huán)節(jié)全方位的信息系統(tǒng);

供需分散:以分布式能源接入、分散式用能管理,控制到用能終端;

系統(tǒng)扁平:實現(xiàn)水、電、氣、熱等用能環(huán)節(jié)集中控制;

交易開放:實現(xiàn)個人、家庭、分布式能源等小微用戶靈活自主地參與能源市場。

能源互聯(lián)網(wǎng)對園區(qū)、企業(yè)的意義:

提高能源利用效率:通過整合冷、熱、電等能源生產(chǎn)、傳輸、存儲和與用戶的交互,實現(xiàn)多品質(zhì)能源的階梯利用和相互補充,提高能源利用效率。

提升能源管理水平:實現(xiàn)冷、熱、電的協(xié)同管理,是能源管理的一大進步,通過大量植入傳感器,對能量流全面的過程監(jiān)控分析,能量實現(xiàn)透明化管理,達到最優(yōu)調(diào)度。

節(jié)能、減排降成本:燃氣作為高品質(zhì)一次能源,電力作為高品質(zhì)二次能源,蒸汽作為中品質(zhì)二次能源,建筑供熱、供冷作為低品質(zhì)二次能源,通過能源互聯(lián)網(wǎng)中的協(xié)同控制、階梯利用、轉(zhuǎn)換和存儲,在保證用能效果的前提下,實現(xiàn)提高能源使用效率,降低能源使用量,進而實現(xiàn)節(jié)能、減排和降低用能成本的效果。

新的能源管理模式:分布式能源和可再生能源的接入是大勢所趨,便捷、智能、智慧化的用能管理系統(tǒng)將助力提升企業(yè)的管理水平,使企業(yè)用能管理可視化,用能成本透明化。

市場發(fā)展的狀況概述

在能源互聯(lián)網(wǎng)的大潮中,能源領域的供應、消費模式都將發(fā)生重大變化,能源供需結構將日趨分布式、扁平化,用戶與能源供應商之間的聯(lián)系將更為緊密,身份也將更為復雜,部分用戶將完成由“純消費者”向“消費者與生產(chǎn)者相結合”的轉(zhuǎn)變。

能源互聯(lián)網(wǎng)是一種能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形態(tài),相關技術、模式及業(yè)態(tài)均處于探索發(fā)展階段。為促進能源互聯(lián)網(wǎng)健康有序發(fā)展,近年來,國家發(fā)展改革委、國家能源局、工信部也下發(fā)了一些相關文件,出臺了相關政策,推動能源互聯(lián)網(wǎng)試點工作。2016年,三部委《關于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導意見》和《能源行業(yè)“十三五”規(guī)劃》對試點和應用作出了整體部署,目前就是根據(jù)這一部署在開展未來十年的工作。計劃近中期分為兩個階段推進,先期開展試點示范,后續(xù)進行推廣應用。具體來看,2016年至2018年,重點推進能源互聯(lián)網(wǎng)試點示范工作,建成一批不同類型、不同規(guī)模的試點示范項目,攻克一批重大關鍵技術與核心裝備,能源互聯(lián)網(wǎng)技術達到國際先進水平。要初步建立能源互聯(lián)網(wǎng)市場機制和市場體系,形成一批重點技術規(guī)范和標準,探索一批可持續(xù)、可推廣的發(fā)展模式,積累一批重要的改革試點經(jīng)驗。2019 年至 2025年,著力推進能源互聯(lián)網(wǎng)多元化、規(guī)?;l(fā)展,初步建成能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系,形成開放共享的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境,能源綜合效率明顯改善,可再生能源比重顯著提高。

能源互聯(lián)網(wǎng)在國外研究,2008年美國在北卡州立大學建立了研究中心,利用電力電子和信息技術在未來配電網(wǎng)層面實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)。提出了能源路由器的概念并進行了原型實現(xiàn),通過電力電子技術實現(xiàn)對變壓器的控制,采用通信技術實現(xiàn)路由器之間的對等交互。同年,科羅拉多州的波爾得成為全美第一個智能電網(wǎng)城市,智能電網(wǎng)的安裝使得消費者不僅能直觀了解實時電價,從而錯開用電高峰期,還能優(yōu)先使用清潔能源。智能變電站可收集每家每戶的用電情況,出現(xiàn)問題時能重新配備電力,更為安全、有效地服務電網(wǎng)。此外,西門子,IBM,英特爾,谷歌等企業(yè)也積極投入美國的智能電網(wǎng)建設中。

2008年,德國聯(lián)邦經(jīng)濟和技術部為了建立一個通過信息和通信技術實現(xiàn)可以自我調(diào)控的智能化能源系統(tǒng),在已有智能電網(wǎng)研究的基礎上選擇了6個試點地區(qū)進行了為期4年的E-Energy(智能電網(wǎng))技術創(chuàng)新促進計劃,最終期望在能源供應體系全過程中實現(xiàn)綜合數(shù)字化互聯(lián)以及計算機控制和監(jiān)測的目標。有數(shù)據(jù)顯示,在過去的十多年里,德國包括風能、生物能、太陽能在內(nèi)的新能源電力所占份額達到了25%,太陽能發(fā)電成本下降幅度高達90%。

目前,日本正在探索未來家庭能源管理系統(tǒng)(HEMS)。未來家庭能源管理HEMS是能源互聯(lián)網(wǎng)的基本單元。家庭能源管理系統(tǒng)包括:智能監(jiān)控家庭太陽能, EV電動車, 儲電池或燃燒電池,空調(diào),冰箱等家電,與微電網(wǎng)智能互動調(diào)整平衡等。

項目案例

天津智慧樓宇三聯(lián)供項目

能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目分析

三聯(lián)供的定義是分布在用戶周邊,真正實現(xiàn)對能源的利用,全年的系統(tǒng)修理不低于70%。

燃氣冷、熱、電三聯(lián)供簡單地說即為:天然氣發(fā)電、余熱供熱、余熱制冷。相比于常規(guī)供能燃煤發(fā)電、燃氣供熱、電制冷,具有能源梯級利用,綜合能源利用率高;清潔環(huán)保,減少排放CO2、SO2;與大型電網(wǎng)互相支撐,供能安全性高的優(yōu)勢及對燃氣和電力有雙重削峰填谷作用。

項目簡介

用地面積:15676.5㎡

建筑高度:90米

建筑面積:共91100㎡

地上65100㎡

地下26000㎡

建筑構成:4層展示用裙樓

2棟21層研發(fā)樓

交付時間:2017年底

負荷預測:

經(jīng)計算,本樓的總冷負荷為6618.2kW,冷負荷指標為101.7W/m2;總熱負荷為5353.8kW,熱負荷指標為82.2W/m2。

設計院規(guī)劃:

項目制冷系統(tǒng)選用兩臺變頻式離心冷水機組,單臺制冷量為3460kW;

項目采暖系統(tǒng)選擇兩臺真空燃氣熱水機組,單臺制熱量為3480kW。

其中制冷工況冷凍水供回水溫度為6-13℃,冷卻水供回水溫度為32-37℃;制熱工況供回水溫度為60-45℃。

用電情況:

高峰時段時間:08:00-11:0018:00-23:00

平段時段時間:07:00-08:0011:00-18:00

低谷時段時間:23:00-07:00

大工業(yè)7、8、9月份執(zhí)行尖峰電價,在峰段的基礎上上浮10%,時段:10:00-11:0019:00-21:00

本項目執(zhí)行大工業(yè)用電價,接入電壓等級為10kV。

能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目分析

天然氣情況:

天然氣熱值:(2017年2月份檢測報告)

低位發(fā)熱量:34.01MJ/Nm3

高位發(fā)熱量:37.70MJ/Nm3高低位發(fā)熱量熱值差3.7MJ,占全部熱值10%,本方案中供熱季供水溫度不超過70℃,部分高位發(fā)熱量在利用范圍內(nèi),為保證計算冗余,全部采用低位發(fā)熱量計算。

本項目天然氣管道已接入,天然氣價格為2.9元/Nm3。

能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目分析

設計思路:

以目前電儲能成本,電池蓄電已無效益,本方案不做考慮;

在供暖、供冷方面運營方不建議采用計量收費模式,同時樓宇設計基本完成,在分戶計量方面不宜再做改動,在不采用計量收費模式下,冷熱分戶控制也不宜采用,本方案不再對用戶側(cè)進行采集、控制方案規(guī)劃;

蓄冷方案占用空間面積較大,本項目中建筑已經(jīng)封頂,專用儲冷方案不做考慮,在后期可以適當考慮將消防水池進行蓄冷改造方案。

根據(jù)本項目的實際條件,規(guī)劃完整的能源互聯(lián)網(wǎng)不合實際,燃機三聯(lián)供機組+溴化鋰冷熱雙供的方案對整體用能方面有較大經(jīng)濟潛力。因此對三聯(lián)供方案進行經(jīng)濟性對比確定是否可行,方案以原有燃氣鍋爐和制冷機組不做改動,僅以增加三聯(lián)供機組的方式進行核算對比。方案以保證三聯(lián)供機組滿載運行,制冷和燃氣鍋爐為補充,按照三聯(lián)供機組與傳統(tǒng)方案供熱量和制冷量相同的條件下計算經(jīng)濟效益。

預行方案:

能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目分析

電負荷來自兩方面,第一來自市政電網(wǎng),第二來自燃氣內(nèi)燃機的燃燒發(fā)電,電并入電網(wǎng),供入電負荷。

冷負荷來自兩方面,第一是燃氣內(nèi)燃機的余熱通過溴化鋰冷熱機組,通過轉(zhuǎn)換模式進行供冷。

熱負荷由內(nèi)燃機的余熱通過溴化鋰冷熱水機進行供熱。如果溴化鋰機組不能滿足熱負荷,將由燃氣鍋爐來做補充

傳統(tǒng)供熱方案成本計算

能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目分析

三聯(lián)供方案成本計算

燃氣輪機發(fā)電效率較低,電熱比存在電小熱大,與項目不匹配,所以不予考慮。

內(nèi)燃機排放指標較高,需要配套脫硝裝置,增加機組長度約1米。

按照機組整體效率86%,發(fā)電效率45%進行估算。

每KWh電量按3.6MJ能量計算。

(采用發(fā)電機容量2000kW內(nèi)燃機)

能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目分析

(一)供熱季效益核算單位燃氣發(fā)電、供熱量:

能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目分析

每天發(fā)電時間8小時,只包含峰段

能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目分析

(二)供冷季效益核算

供冷期按120天計算,電制冷EER按一級能效3.5計算,制冷期按8小時/天計算,只包含峰值段。冷熱雙供溴化鋰機組供冷EER國內(nèi)標稱在1.3以上,此次核算按照1.3計算。

能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目分析

(三)其他季節(jié)發(fā)電

其他季節(jié)按120天計算,每天發(fā)電按8小時/天,余熱利用率基本為零。

能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目分析

結論

通過計算可以看出,采用此種型號燃氣內(nèi)燃機組,熱電比較燃氣輪機明顯合理,效益有了一定的提升。全年較常規(guī)方案節(jié)約費用306萬元。

本項目電費較低,而燃氣價格較高,直接影響三聯(lián)供機組經(jīng)濟效益。通過計算本項目的收益率約20%,具備一定的投資價值。

所以三聯(lián)供機組的經(jīng)濟效益其實是和當?shù)氐碾娰M、燃氣、供熱價格和當?shù)卣呦嚓P,比如當?shù)氐姆龀终?、對尾氣的要求,這些都決定了項目在設計過程中設備的選型,并且設備的選型決定了項目的運行方案,運行方案的結果會顯示這個項目是否盈利,從經(jīng)濟性來反饋設備的選型以及方案的設計。

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