程曉絢：能源?智啟未來(lái)——綜合能源智慧服務(wù)系統的實(shí)踐

編者按：2021年12月7-8日，以“雙碳目標下的智慧方案與行業(yè)機遇”為主題的第十七屆中國分布式能源國際論壇于西安召開(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)主辦，陜西分布式能源股份有限公司聯(lián)合主辦。會(huì )上，西安西電電力系統有限公司資深技術(shù)專(zhuān)家、綜合能源事業(yè)部經(jīng)理程曉絢發(fā)表了“能源•智啟未來(lái)——綜合能源智慧服務(wù)系統的實(shí)踐”的主旨演講。

以下內容根據大會(huì )演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

主持人 周濤：下面有請西安西電電力系統有限公司資深技術(shù)專(zhuān)家、綜合能源事業(yè)部經(jīng)理程曉絢進(jìn)行發(fā)言，題目是《能源•智啟未來(lái)——綜合能源智慧服務(wù)系統的實(shí)踐》，有請程總。

程曉絢：各位專(zhuān)家、各位來(lái)賓大家下午好!下面由我代表西安西電電力系統公司做大會(huì )的匯報，我匯報的題目是《能源•智啟未來(lái)——綜合能源智慧服務(wù)系統的實(shí)踐》。

我的匯報分為四部分：

第一，綜合能源服務(wù)的機遇和挑戰。

我們常說(shuō)機遇和挑戰是并存的，從2014年習總書(shū)記提出“四個(gè)革命、一個(gè)合作”，到2020年的“雙碳”目標，這樣一個(gè)發(fā)展歷程，為新能源和綜合能源賦予了低碳化、電氣化、智能化、市場(chǎng)化、一體化、國際化的特征。我們要實(shí)現“雙碳”目標，必然要經(jīng)過(guò)兩個(gè)必不可少的手段，一個(gè)是減少碳排放，一個(gè)是增加碳吸收，我們通過(guò)降低能耗，提高能源使用效率，增加綠電的應用來(lái)減少碳排放，通過(guò)這些技術(shù)手段以及植樹(shù)造林，增加碳吸收，在這個(gè)環(huán)節中綜合能源服務(wù)起到了至關(guān)重要的作用。

我們都知道，綜合能源的本質(zhì)就是對各種能源的產(chǎn)生、傳輸與分配、轉換、存儲、消費、交易等環(huán)節進(jìn)行有機的協(xié)調和優(yōu)化，通過(guò)云、源、網(wǎng)、荷、儲的協(xié)同，實(shí)現多能互補和能源綜合梯級利用，達到經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的統一，這就是綜合能源服務(wù)系統的內涵。

接下來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下我們公司以及我們開(kāi)展相關(guān)業(yè)務(wù)的一些情況。首先，西安西電電力系統有限公司是中國西電集團的核心子企業(yè)之一，也是今年備受關(guān)注的一件事情，就是中國西電集團與國家電網(wǎng)公司下屬的許繼、平高、山東電工電氣、南瑞恒馳、泰事達以及重慶博瑞重整組合成了中國電氣裝備集團，并于今年9月份在上海召開(kāi)了成立大會(huì )。

集團重組后，中國電氣裝備集團的業(yè)務(wù)涵蓋了發(fā)、輸、變、配、用電等電力領(lǐng)域，同時(shí)也包括了綜合能源服務(wù)、儲能、工業(yè)自動(dòng)化、能源互聯(lián)網(wǎng)等等這些業(yè)務(wù)領(lǐng)域的范圍的業(yè)務(wù)。

西安西電電力系統有限公司是我國主要的高壓直流輸電、柔性直流輸電工程的系統研究、工程成套及換流閥、動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置等電力電子設備研發(fā)、制造和試驗檢測基地。左邊這些圖片是我們一些核心的產(chǎn)品，有常規的直流輸電晶閘管換流閥、柔直換流閥，以及靜止無(wú)功補償發(fā)生器等。我們公司也掛牌了國家能源電力電子技術(shù)裝置研發(fā)中心以及陜西省和西安市的分布式微電網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心，同時(shí)公司也具備電力工程施工總承包資質(zhì)和設計資質(zhì)。

我們公司從傳統的高壓直流輸電、海上風(fēng)電柔直以及直流配網(wǎng)、電能質(zhì)量治理這些傳統的業(yè)務(wù)向綜合能源系統解決方案，以及開(kāi)發(fā)一些綜合能源核心產(chǎn)品的這種研發(fā)，向這樣的業(yè)務(wù)轉型，經(jīng)歷了由超高壓的設備向中低壓設備延伸，由交直流電力系統仿真研究拓展到微電網(wǎng)、能源網(wǎng)的仿真研究，由特高壓工程拓展到綜合能源工程這樣的歷程。

其中，我們圍繞園區的規劃需求、分布式能源應用、儲能等方面進(jìn)行了核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)，包括冷熱電氣多能源綜合利用技術(shù)、可再生能源網(wǎng)絡(luò )構建技術(shù)、儲能技術(shù)、直流配電技術(shù)、光儲充一體化運用技術(shù)、多微網(wǎng)協(xié)調運用技術(shù)、智慧能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控技術(shù)等等。

圍繞重點(diǎn)的目標客戶(hù)，我們形成了圍繞包括園區綜合能源服務(wù)系統、微電網(wǎng)、儲能、中低壓直流配網(wǎng)、停車(chē)場(chǎng)綜合能源站五大整體解決方案。

首先是面向園區的綜合能源服務(wù)解決方案，我們構建區域綜合能源站、分布式能源系統，通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò )系統上傳到由園區的公共管理平臺進(jìn)行統一的能量管控，形成能源的生產(chǎn)、傳輸、消納全過(guò)程的互補互濟。

第二是分布式微電網(wǎng)一體化解決方案，這里面包括了多種技術(shù)的應用，包括分布式能源接入與管理、儲能管理、就地保護與監控、智能調度、并離網(wǎng)無(wú)縫切換等等。中間這張圖是我們公司做的微電網(wǎng)的整個(gè)拓撲圖，右邊是我們自主研發(fā)的微電網(wǎng)的控制保護裝置和微電網(wǎng)的控制保護系統。

第三是儲能的集成解決方案，圍繞發(fā)、輸、配、用，包括新能源的領(lǐng)域，形成不同的儲能解決方案，底下這四張圖片是我們核心的產(chǎn)品，有儲能一體機，包括儲能的能量管理系統EMS，中間是我們參加內蒙古金山儲能項目的現場(chǎng)圖片。

第四是中低壓直流配網(wǎng)系統解決方案。中低壓直流配網(wǎng)對新能源的接入非常友好，具有功率的雙向可控、快速響應、線(xiàn)路成本低、傳輸損耗小等特點(diǎn)。我們西電研發(fā)了4端口3兆瓦的能量路由器，能夠實(shí)現多種電壓等級和交直流電源間的自由變換，已經(jīng)用在江蘇的項目上，包括我們?yōu)榻K吳江提供了兩臺1兆瓦和2兆瓦的電力電子變壓器也已經(jīng)工程應用。

第五是停車(chē)場(chǎng)綜合能源站，這里就實(shí)現了光儲充一體化技術(shù)的應用，右邊是我們做的幾個(gè)停車(chē)場(chǎng)的一些示范項目，這個(gè)智能充電云平臺是我們自主研發(fā)的，對我們的充電站進(jìn)行統一的運維管理。

第三部分，介紹一下綜合能源智慧服務(wù)系統實(shí)踐，西電綜合能源智慧服務(wù)系統示范項目，也是我們大會(huì )安排明天請各位專(zhuān)家代表到我們公司進(jìn)行參觀(guān)和交流指導工作的一個(gè)項目，我在這里做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

2014年，我們開(kāi)始開(kāi)展風(fēng)電、光伏、儲能在內的微電網(wǎng)一期項目的設計與建設。2017年，自主開(kāi)發(fā)了微電網(wǎng)中央控制器，建立了微電網(wǎng)能量管理系統，實(shí)現微電網(wǎng)系統信息化與智能管控。2019年7月，開(kāi)展綜合能源服務(wù)系統核心的技術(shù)研究及示范項目建設，以我們企業(yè)的園區為載體，設計了冷、熱、電、氣多能源綜合利用，集合了交/直流微電網(wǎng)、儲能、充電站等多項技術(shù)，構建了源、網(wǎng)、荷、儲綜合能源系統，打造園區級綜合能源示范基地。

這是我們整個(gè)的拓撲結構，中間是核心的綜合能源站，這里實(shí)現了冷、熱、電、氣多能流的交互利用，包括三聯(lián)供機組、空氣源熱泵、儲熱、儲冷、電鍋爐這些產(chǎn)熱、換熱的設備，右邊是交流微電網(wǎng)，這里面我們廠(chǎng)區的光伏有1兆瓦的屋頂光伏，我們取了其中200千瓦接入微電網(wǎng)，包括旋轉跟蹤式光伏、風(fēng)電、儲能、充電站、路燈，形成了交流微電網(wǎng)。

左下角是光儲充一體化的車(chē)棚，這是直流接入的直流微電網(wǎng)，車(chē)棚100千瓦，儲能200千瓦時(shí)，直流充電樁是120千瓦接入直流的直流充電樁，形成這樣一個(gè)微電網(wǎng)和能源的體系，這兩個(gè)微網(wǎng)之間可以做一些能源電能的交互和協(xié)同。

這塊是我們整個(gè)在園區里面設計的整體布置，明天下午歡迎大家到我們公司去實(shí)地參觀(guān)和指導工作。

這塊是我們整個(gè)能流圖，從左到右是源網(wǎng)荷儲整個(gè)能量的布置，在源網(wǎng)到網(wǎng)的時(shí)候我們有一個(gè)冷、熱、電、氣多能量的交互。這塊是我們現場(chǎng)的圖片，我們能源站的圖片，光儲充一體化車(chē)棚的圖片，包括能源站里面設備的現場(chǎng)圖片。

下面介紹一下我們整個(gè)方案設計體系，綜合能源整體設計還是比較復雜的過(guò)程，首先是基礎數據研究，我們要對很多能源的資源進(jìn)行研究，比如說(shuō)我們現在園區里的天然氣、電，有哪些資源可以利用，用能的成本是多少，我們對相關(guān)政策也要做一些了解，有沒(méi)有政策相關(guān)的補貼，或者是其他的一些支持，對成本有比較大影響的政策。

做了這些基礎數據研究之后，其中還有一個(gè)關(guān)鍵的是做復合計算，復合計算我們在做園區的時(shí)候，往往不是針對一個(gè)建筑物做，我們建筑物做設計的時(shí)候有一些復合最基本的數據，但是如果在園區里面僅僅把不同建筑物之間的用能進(jìn)行簡(jiǎn)單的累加，那樣對經(jīng)濟性沒(méi)有深入的經(jīng)濟性的測算，所以對于復合計算，在不同的時(shí)間，因為每個(gè)復合都有不同時(shí)性，整個(gè)復合測算是我們在基礎數據研究的時(shí)候一個(gè)非常重要的產(chǎn)出。

第二個(gè)，總體方案規劃的設計，我們對于所有用能設備，你這個(gè)用戶(hù)場(chǎng)景里面所能考慮到的所有產(chǎn)能的設備，比如我們現在空氣源熱泵、燃氣三聯(lián)供、地熱這些用能的成本以及它的性能要有一個(gè)深入的研究，然后我們再去做整個(gè)方案的規劃。

右下方這三張圖是我們根據西安市的天然氣在元旦前和元旦后都會(huì )有不同的氣價(jià)，在不同氣價(jià)的情況下每個(gè)設備用能的成本是不一樣的，在什么時(shí)候考慮用什么樣的設備，才能達到經(jīng)濟利益的最大化，在晚上補電的時(shí)候哪一個(gè)設備的用能是最經(jīng)濟的，這是我們在總體方案規劃設計的時(shí)候需要考慮的。

第三個(gè)是優(yōu)化設計。這里面包括我們對不同優(yōu)化目標，多目標優(yōu)化，我們對于你是站在用戶(hù)側的角度上去考慮經(jīng)濟效益，還有運營(yíng)效益，還是說(shuō)年化成本最低，要有一個(gè)綜合的評估。然后我們再通過(guò)能量控制策略的調整形成總體最優(yōu)的運行方式，反復去迭代，去優(yōu)化，形成最終的控制策略和最終采用什么樣的設備，這個(gè)設備的容量多大，才能達到經(jīng)濟效益最大化的一個(gè)優(yōu)化的計算。

第四，在我們做完整體的架構、參數的確定后，我們還要做系統調度的運行仿真，這一塊我們要建立各種系統里面核心的一些設備，比如說(shuō)換能設備、儲能設備、產(chǎn)能設備，包括我們的閥、泵，這些數學(xué)模型，形成系統調度的運行仿真，對它的控制策略、控制的參數進(jìn)行整體的確定。

這是我們技術(shù)人員自己開(kāi)發(fā)的一個(gè)西電綜合能源的規劃設計軟件，我剛才介紹的一套規劃設計的過(guò)程，都在這個(gè)軟件里面有所體現。非常遺憾，這個(gè)視頻播放不了，我們整個(gè)設計的過(guò)程都在軟件里面可以直接形成軟件體系。

第二部分，我們結合這樣的項目，自主開(kāi)發(fā)了西電綜合能源管控及服務(wù)平臺，不僅僅是我們公司的項目，也是做了一個(gè)平臺化的產(chǎn)品。這里面包括五個(gè)模塊：能源監控、能源管理、能源運維、能源交易、能源服務(wù)。因為時(shí)間有限，我就不一一介紹了，我們一般做整個(gè)綜合能源的管控必須具備的基本功能，包括我們針對實(shí)際的工程，也可以進(jìn)行定制化的開(kāi)發(fā)，這是能源運維的模塊。

能源管理、能源服務(wù)、能源交易，這個(gè)不能播放。如果大家明天下午有時(shí)間可以到我們公司實(shí)際去看，我們會(huì )有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的介紹，介紹我們綜合能源管控平臺整體的設計和運行的情況。對于這個(gè)項目的綜合效益，我們有一個(gè)總體的分析，從用戶(hù)側、經(jīng)濟效益和環(huán)保效益，從用戶(hù)側來(lái)說(shuō)，對于園區的綜合能源肯定增加了用能的穩定性和可靠性，因為多種能源供應必然會(huì )比單一能源更加可靠。經(jīng)濟效益經(jīng)過(guò)一個(gè)測試，我們整個(gè)運營(yíng)成本比之前運營(yíng)成本大概減少約50%，廠(chǎng)區內的可再生能源使用率達到44%，當然我們減碳的這些也是整個(gè)項目對環(huán)保的貢獻。

這個(gè)項目的特點(diǎn)也做了總結，首先是多能互補綜合利用，之前各個(gè)能源是沒(méi)有相互交互，都是“各自為戰”，現在把冷、熱、電、氣多種能源供應鏈、整個(gè)供應系統轉為“萬(wàn)物皆能”模式，實(shí)現多種能源的互補協(xié)同供應。第二個(gè)是預制艙技術(shù)，儲熱、儲冷，包括三連供機組都是以預制艙的這種形式來(lái)進(jìn)行，我們在建設時(shí)是采用的這種方案，有效地縮短了整個(gè)施工工期，以及降低了現場(chǎng)的調試難度。

第三是多設備的能量路由，我們現在系統里面還是比較復雜的系統，在一二次管網(wǎng)上接入不同的設備，既有產(chǎn)能的又有儲能的，既有常壓的又有帶壓的。一二次管網(wǎng)設備上的融合，也是從物理層面上實(shí)現了能量路由。同時(shí)我們現在整個(gè)系統保護是三重控制保護，有就地控制柜，從就地控制柜到分布式控制系統及云平臺能量管理系統，形成了三重控制保護，控制的顆粒度由粗到細，保護的可靠性也是大為增強了。智能化運維也是我們在系統設計時(shí)就已經(jīng)進(jìn)行過(guò)仿真，在實(shí)際工程執行時(shí)，我們也進(jìn)行了整個(gè)一鍵啟停和自動(dòng)投切的設計，整個(gè)系統功率是自動(dòng)調度的，以每個(gè)時(shí)刻功能的費用最低為原則，也是為了獲得最優(yōu)的經(jīng)濟效益。

這塊其實(shí)是我想給大家展示一下整個(gè)一鍵啟停的過(guò)程，但是好像這個(gè)視頻有些問(wèn)題。對于未來(lái)的展望，這個(gè)也是我在前兩天看到新聞里，工信部發(fā)布了關(guān)于印發(fā)《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規劃》的通知，鼓勵工廠(chǎng)、園區開(kāi)展工業(yè)綠色低碳微電網(wǎng)建設，發(fā)展屋頂光伏、分散式風(fēng)電、多元儲能、高效熱泵等，推進(jìn)多能高效互利互用的這樣一個(gè)指導文件，也是一個(gè)新的指導文件。我一直認為綜合能源事實(shí)上現在真的是機遇與挑戰并存，市場(chǎng)很大，挑戰也很艱苦，任重而道遠，我們系統公司也是面對未來(lái)，以“推動(dòng)綠色高效的電能變換、傳輸和應用”為使命，結合能源特有稟賦，探索技術(shù)、管理和商業(yè)模式創(chuàng )新，提供服務(wù)多方用戶(hù)的一體化綜合能源服務(wù)。

感謝大家，歡迎大家明天下午去我們公司現場(chǎng)交流，指導工作，謝謝!

主持人 周濤：感謝程總。雖然在播放中留下一些遺憾，期待更精彩的內容在明天下午的考察中，因為明天無(wú)論是A線(xiàn)路還是B線(xiàn)路，西電都是我們必到的一站，我們期待在現場(chǎng)看到更精彩的內容和技術(shù)。