彭勇：園區微電網(wǎng)構建綜合能源服務(wù)設計與研究

編者按：2018年8月9～10日，以“分布式能源新時(shí)代?變革創(chuàng )新融合”為主題的“2018（第十四屆）中國分布式能源國際論壇”在武漢召開(kāi)，本次會(huì )議由中國能源研究會(huì )分布式能源專(zhuān)業(yè)委員會(huì )、中國能源網(wǎng)研究中心共同主辦。會(huì )上，中國電力工程顧問(wèn)集團中南電力設計院高級工程師彭勇發(fā)表了《園區微電網(wǎng)構建綜合能源服務(wù)》的主旨演講。

本文根據論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

很榮幸在這里和大家交流一下，關(guān)于園區微電網(wǎng)構建綜合能源服務(wù)的話(huà)題，我說(shuō)的有四個(gè)方面的內容，第一是建設園區微電網(wǎng)的目的，我們?yōu)槭裁匆鰣@區的微電網(wǎng)，第二談一下微電網(wǎng)的建設目標，達到一個(gè)怎樣的效果，第三是園區微電網(wǎng)的能源服務(wù)形式，第四園區微電網(wǎng)綜合能源服務(wù)和其他能源系統的設計。

國家發(fā)改委和國家能源局在2017年發(fā)布了一個(gè)《推進(jìn)并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設試行辦法》，這個(gè)對微電網(wǎng)進(jìn)行了重新的定義，首先構成元素是分布式電源、負荷、配電、控制保護裝置等等。以前很火的一個(gè)元素這一次沒(méi)有明確的標出來(lái)，就是儲能，又規定了微電網(wǎng)的四項基本特征，一個(gè)是微型、清潔、自治的、友好的，這是微電網(wǎng)設置的基本條件，微型是要求在電壓35千伏以下，最大用電負荷不大于20兆，清潔要求可再生能源裝機50%以上，能源利用效率在70%以上，自治有兩個(gè)方面，一是要求具備兩小時(shí)的獨立保供電能力，年交換電量要小于年用電量的50%。不是說(shuō)不符合這個(gè)特征的微電網(wǎng)就不是微電網(wǎng)，不符合這個(gè)特征的微電網(wǎng)就得不到這個(gè)文件的認可，這個(gè)文件后面提出的一些支持性的政策不能夠享受，所以構建園區微電網(wǎng)的時(shí)候，還是盡量符合這些特征，后面我們談了幾項政策還是挺不錯的。

以前看微電網(wǎng)建設的報告，都會(huì )談到微電網(wǎng)建設的目的，主要是提高供電可靠性和安全性，提高分布式能源的接入能力，可再生能源的就地消納，現在看這些目的沒(méi)有什么問(wèn)題，這些不是微電網(wǎng)的專(zhuān)用屬性，比如說(shuō)大電網(wǎng)，特別是城市電網(wǎng)可靠性已經(jīng)非常高了，在輔助一些特殊用戶(hù)要求，我們輔助一些柴油發(fā)電機和UPS，安全性和供電可靠性是可以做到的。

對于分布式電源的接入，目前沒(méi)有表現出力所不能及的情況，可再生能源的就地消納采用自發(fā)自用余電上網(wǎng)和分布式發(fā)電市場(chǎng)交易試點(diǎn)，可以實(shí)現可再生能源的就地消納問(wèn)題，這些不是微電網(wǎng)專(zhuān)有的屬性。

微電網(wǎng)的天然稟賦，只要做出來(lái)的微電網(wǎng)運行的時(shí)候，自然而然就具備這些效果，所以這并不是建設微電網(wǎng)的一個(gè)充分條件，我們認為在限定的能源形式下，園區微電網(wǎng)是一種適應能源需求與生產(chǎn)相互匹配的一種能源組織形式和運營(yíng)模式。我們微電網(wǎng)的組成有分布式電源、負荷、配電系統，這都不是微電網(wǎng)的成分，沒(méi)有微電網(wǎng)他們照樣可以存在，微電網(wǎng)的作用是將他們組織起來(lái)，形成一種特定的運營(yíng)模式。

園區微電網(wǎng)監測的目的，把這些元素組織起來(lái)目的有四點(diǎn)，第一是通過(guò)這種形式，獲得園區的功能權，獲得能源服務(wù)業(yè)務(wù)的途徑，我們想在一個(gè)園區里做能源供應，必須要采取一定的建設模式，比如說(shuō)分布式能源，微電網(wǎng)也是其中一種。

第二建設符合文件規定的微電網(wǎng)，可以獲得相應的政策權利和政策支持，比如說(shuō)債權融資、綠色信貸。

第三相對其他形式的能源系統，由于微電網(wǎng)容量小技術(shù)限制多要求高，取得支持性協(xié)議及項目審批相對容易，這是針對分布式能源和智能電網(wǎng)來(lái)說(shuō)。

第四提高能源服務(wù)的經(jīng)濟性，這是微電網(wǎng)技術(shù)本身所產(chǎn)生的效率，通過(guò)微電網(wǎng)技術(shù)，對多種能源生產(chǎn)進(jìn)行協(xié)同，提高整體能效，實(shí)現整體上的清潔運行，提高能源服務(wù)的經(jīng)濟性。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是有組織比沒(méi)有組織好。

微電網(wǎng)建成以后，要達到一個(gè)效果，就是我們建設的目標，在建設微電網(wǎng)的時(shí)候，可以采用很多先進(jìn)的理念和技術(shù)，不管采用多少，天花亂墜的技術(shù)，最終的表現應該是體現出良好的節能減排效果和可靠經(jīng)濟的能源服務(wù)，先說(shuō)節能減排，剛才我們說(shuō)了節能減排是一個(gè)永恒的話(huà)題，現在這種能源形式下，任何一個(gè)新型能源系統，節能減排必須是要重視的，從小的角度來(lái)說(shuō)，從投資者的角度來(lái)說(shuō)，我們項目突出節能減排效果，就可以得到政府和園區管委會(huì )的支持，我們可以幫助他們完成節能減排指標，否則他們憑什么同意我們在園區里搞一個(gè)不夠節能環(huán)保的項目呢？第二向園區用戶(hù)提供可靠經(jīng)濟具有品質(zhì)保障的能源服務(wù)，是政府和社會(huì )歡迎的，比如我們提供價(jià)格較低的供電、供熱、供冷服務(wù)有助于提升園區的招商引資，我們項目比較容易審批，獲得能源供應的業(yè)務(wù)。

另一方面可以穩定相關(guān)的客戶(hù)源，保證能源系統的持久生命力，如果供電價(jià)格比市場(chǎng)電價(jià)高，用戶(hù)就不會(huì )從這個(gè)系統購買(mǎi)能源服務(wù)。

從現階段來(lái)看，按照我們的工程設計經(jīng)驗，園區微電網(wǎng)電冷熱綜合能源服務(wù)的可行性?xún)?yōu)于單純的電能服務(wù)，首先是取決于城市園區里頭能源生產(chǎn)設施的配置，一般城市和園區，裝屋頂光伏或者中小型的燃氣機組，也有一些其他的能源，一般不帶有普遍性，燃機的余熱利用是經(jīng)濟性和節能環(huán)保的雙重要求，多維業(yè)務(wù)的開(kāi)展有助于提高能源系統的經(jīng)濟性。能源基礎設施投資大、收益慢，不存在暴利，我們建設一個(gè)符合國家政策的微電網(wǎng)，有很多條件作用限制，這些條件分析一下不難發(fā)現，他們都是使我們的項目走向經(jīng)濟性不易的一面，要么增加投資，要么增加運行成本，要么降低銷(xiāo)售收益，如果不能充分的利用這些資源，就很難達到可以接受的收益率，這是從中衍生出一個(gè)復雜能源系統中，能源生產(chǎn)、供應系統的問(wèn)題。具體措施體現在后面要講述的統一能量管理這一塊。

下面我們說(shuō)一下園區微電網(wǎng)構建綜合能源服務(wù)，和其他能源系統在建設設計和規劃中的一些不同要點(diǎn)，第一項是能源需求和特性的分析，我們設計的第一步是對能源需求及其特性進(jìn)行分析，除了要了解每種能源的負荷需求情況以外，還應該分析各種能源，比如說(shuō)冷熱電負荷，曲線(xiàn)趨勢變化的內在關(guān)聯(lián)，比如電負荷什么時(shí)候是高峰，什么時(shí)候是低谷，冷熱負荷什么時(shí)候是高峰和低谷，時(shí)間是否有重疊，這都對我們的設計和建設有影響，這是進(jìn)行能源生產(chǎn)設施配置、儲能配置和統一能源的基礎。

第二冷熱電聯(lián)供機組的配置，除了應該考慮負荷需求以外，還應該考慮電、冷、熱負荷曲線(xiàn)趨勢變化的關(guān)聯(lián)，以及電、冷、熱生產(chǎn)的耦合性關(guān)系，冷熱電我們是按照供冷和供熱的需求進(jìn)行配置，當冷熱負荷高峰和用電負荷高峰時(shí)間不重疊，可能導致電能生產(chǎn)過(guò)剩，我們是不是在機組選型的時(shí)候，可以考慮選用較小一點(diǎn)型號的機組，適當增加一點(diǎn)點(diǎn)冷熱調風(fēng)設備，比如熱泵。

第三是儲能，蓄熱蓄冷或者儲電，儲電儲能的造價(jià)目前太高，當我們可以細心的觀(guān)察一下，沒(méi)有一家儲能電站靠純商業(yè)模式運行，要么獲得額外的經(jīng)濟性風(fēng)險和政策支持，要么給你一個(gè)固定收益率，算出儲能服務(wù)價(jià)格，沒(méi)有一個(gè)說(shuō)利用峰谷電價(jià)差和服務(wù)費，利用國家給的各省補貼，目前只有南方地區有，調度一度電有5毛錢(qián)，沒(méi)有一家實(shí)現純商業(yè)化的運行，有人說(shuō)儲能和電池價(jià)格在不停的下降，應該很快可以大規模應用了，不論是鋰離子電池還是什么電池，價(jià)格都在持續下降，我們不要忘記儲能電站的單位造價(jià)和電池的單位成本，不是一回事，儲能電站除了有電池以外，還有變速器、變壓器等設備，還有控制系統，還有占地，占地規劃還不小，所以?xún)δ茈娬镜膯挝辉靸r(jià)是比電池的單位成本高很多的。至少在目前階段來(lái)看，還是很貴的。蓄熱和蓄冷裝置，相對造價(jià)低很多，損耗很小，我們最普遍最低級的蓄熱水箱，這個(gè)沒(méi)有什么技術(shù)含量，放熱水在里面24小時(shí)，損耗很小2%到3%。

我們把熱蓄冷裝置通過(guò)用電低谷實(shí)現蓄能，供電高峰釋放，可以起到平衡電量，降低峰谷差的效果。

第四統一的電冷熱量管理是提高能量，經(jīng)濟管理的關(guān)鍵措施，微電網(wǎng)綜合能源服務(wù)的能源生產(chǎn)和能源消費非常復雜，根本原因就是電冷熱之間的耦合，我們不能想要多少熱和電沒(méi)有關(guān)系，反過(guò)來(lái)想要多少電和熱生產(chǎn)沒(méi)有多少關(guān)系，因此這個(gè)統一的電冷熱管理，是提高能效經(jīng)濟運行的關(guān)鍵措施，比如說(shuō)現在需要增加供冷，這時(shí)候要考慮電能需求，如果電能需求和供給有不足，能把機組加大，如果電力和供應過(guò)剩，就不能夠增加機組，要考慮別的措施，現在如果是高峰電價(jià)時(shí)段，就應該用蓄冷裝置蓄能，如果是平價(jià)時(shí)代，可以調風(fēng)空調機組等等，就這一個(gè)需求，要采取的措施有很多種，只有一種是最合適的。

我們能量管理系統應該是綜合考慮，要研究妥善的策略，獲得整體上的清潔性?？偟膩?lái)說(shuō)建設微電網(wǎng)是我們取得園區供冷業(yè)務(wù)的有效方式，園區微電網(wǎng)應該是一個(gè)提供綜合能源服務(wù)的綜合能源網(wǎng)，通過(guò)合理的設施配置和統一的能源管理，達到節能減排和經(jīng)濟可靠的能源服務(wù)這兩個(gè)外在的目的，謝謝各位。