源網(wǎng)荷儲互聯(lián)互動綜合能效全面提升

核心提示中國電力科學(xué)研究院依托自身科研優(yōu)勢，從2017年起，歷經(jīng)兩年多的探索和實(shí)踐，建成“源-網(wǎng)-荷-儲”區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目，搭建能源互聯(lián)網(wǎng)云平臺，全面整合了區(qū)域能源資源，提升了能源利用效率。該項(xiàng)目建設(shè)能源優(yōu)化配置和智慧公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，探索智慧能源服務(wù)模式，形成現(xiàn)代園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)示范實(shí)踐，并在浙江麗水的大數(shù)據(jù)智能電力展示園區(qū)實(shí)際應(yīng)用，成為在用戶側(cè)對“三型兩網(wǎng)”建設(shè)的積極探索和實(shí)踐。

10月29日，在供暖季來臨之前，中國電科院后勤人員和區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員一起檢查科技研發(fā)中心地下二層的高溫?zé)煔庥酂峄厥昭b置，為2019年供暖工作做準(zhǔn)備。高溫?zé)煔庥酂峄厥昭b置能夠利用燃?xì)忮仩t產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈱⒐峄厮M(jìn)行再加熱，從而節(jié)省天然氣費(fèi)用。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行測算，一個煙道的余熱回收在一個供暖月可節(jié)省天然氣費(fèi)用3.15萬元。這是今年4月全面投運(yùn)的中國電科院區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目的一個縮影。

當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)快速發(fā)展，同時光伏發(fā)電、風(fēng)電等分布式能源技術(shù)在用戶側(cè)廣泛應(yīng)用，不同形式的能源在生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)等各個環(huán)節(jié)的耦合越來越強(qiáng)。在用戶側(cè)開展區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，已成為提升能源效率、降低用能成本的必然趨勢。中國電科院依托自身科研優(yōu)勢，集中各專業(yè)力量，歷經(jīng)兩年多的探索，實(shí)施“源-網(wǎng)-荷-儲”區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目，搭建能源互聯(lián)網(wǎng)云平臺，通過采集海量能源數(shù)據(jù)至云端，利用人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)分析能源生產(chǎn)和消費(fèi)行為，提供全方位能源服務(wù)，提升能源綜合利用效率。

源——清潔、高效、互補(bǔ)

在中國電科院仿真樓、動模樓以及科技研發(fā)中心樓頂，均鋪設(shè)著晶硅光伏面板。光伏裝機(jī)功率總量達(dá)119.5千瓦，并網(wǎng)容量86.5千瓦，并網(wǎng)日發(fā)電量最高可達(dá)400千瓦時以上，發(fā)電數(shù)據(jù)全部接入院區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)云平臺。

這一云平臺實(shí)現(xiàn)了三大功能，包括數(shù)據(jù)集中、能耗管控以及綜合能源仿真：數(shù)據(jù)集中實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化能源數(shù)據(jù)采集、可視化數(shù)據(jù)展示、專業(yè)化數(shù)據(jù)分析；能耗管控實(shí)現(xiàn)能源的全面實(shí)時監(jiān)測、智能輔助決策、用戶互動服務(wù)；能源仿真平臺實(shí)現(xiàn)能源設(shè)備調(diào)度，協(xié)同多種能源因素規(guī)劃調(diào)整能源出力等。

今年4月，院區(qū)內(nèi)還增加了光伏馬路項(xiàng)目薄膜車棚和光伏馬路。裝機(jī)總量為19.8千瓦的太陽能薄膜組件被覆蓋粘貼在車棚表面，無遮擋的情況下年發(fā)電量可達(dá)2萬千瓦時。光伏馬路則是將光伏組件做成路塊鋪在馬路上，單個光伏路塊單塊承重4.5噸，可允許小型車輛通過，路塊內(nèi)部還安裝LED燈帶，集成紅外感應(yīng)系統(tǒng)，滿足夜間照明。單個路塊功率200峰瓦，20平方米的光伏馬路總功率1.8千瓦。在無遮擋情況下，這條光伏馬路年發(fā)電量最高可達(dá)2000千瓦時。

在中國電科院院區(qū)內(nèi)，清潔能源的來源不僅限于屋頂、馬路、車棚上的光伏面板，還來自壓力健步道、壓力減速帶這些讓人意想不到的地方。

壓力健步道鋪設(shè)在人流密集的食堂兩側(cè)入口處，這里還安裝有展示終端，實(shí)時展示壓力健步道的當(dāng)前發(fā)電量和累計(jì)發(fā)電量。兩條壓力發(fā)電減速帶鋪設(shè)在院區(qū)科技研發(fā)中心地下二層停車場建設(shè)，每條減速帶配置有4個發(fā)電基座，每個基座單次碾壓發(fā)電時間為1.5秒，功率為20～30瓦，發(fā)電量約為120焦。

院區(qū)通過擴(kuò)大清潔能源的來源，一方面降低了傳統(tǒng)能源的消耗，節(jié)約用能成本，降低污染物排放；另一方面，增強(qiáng)了用戶與能源設(shè)施的互動，提升了用戶在能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化及消耗過程中的參與感。

網(wǎng)——高智能、易管理、低成本

“網(wǎng)”是能量傳輸?shù)耐ǖ?。目前中國電科院的?fù)荷構(gòu)成以配電網(wǎng)為主，如何降低能量傳輸過程中的損耗，達(dá)到能源流和信息流的統(tǒng)一，一直是科研人員關(guān)注的焦點(diǎn)。

中國電科院首先對配電網(wǎng)進(jìn)行智能化升級。清河院區(qū)共有34臺變壓器，分布在院區(qū)內(nèi)三棟樓的配電間。2017年之前，工作人員每天都要到各樓的配電間查看配電系統(tǒng)運(yùn)行情況，抄錄運(yùn)行數(shù)據(jù)。2017年，隨著配電系統(tǒng)進(jìn)行改造，配電系統(tǒng)采集保護(hù)裝置更新，中國電科院將各個配電間的數(shù)據(jù)集中匯總到主配電樓，并部署智能配電集中監(jiān)測和控制系統(tǒng)。工作人員再也不用到各個樓配電間巡查，直接在主配電樓就能查看整個院區(qū)的供配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。不僅如此，部分供配電運(yùn)行數(shù)據(jù)同時還傳輸至能源互聯(lián)網(wǎng)云平臺，工作人員通過院區(qū)內(nèi)的任意一臺電腦就能查看院區(qū)的供配電情況，極大降低人力成本的同時，安全預(yù)警也更加及時。

隨著分布式電源、分布式儲能、電動汽車等新型元件大量接入電網(wǎng)，未來配電系統(tǒng)的架構(gòu)及格局將發(fā)生重大變化。為了適應(yīng)未來配電網(wǎng)形態(tài)，中國電科院進(jìn)行了相關(guān)研發(fā)和應(yīng)用，能量路由器是其中最重要的成果。

在中國電科院院區(qū)內(nèi)，兩臺能量路由器是能源互聯(lián)網(wǎng)新形態(tài)的核心裝備。作為能量傳輸和調(diào)度的樞紐，它們連接著新能源發(fā)電、電力儲能設(shè)備、市電等多電壓等級的交直流電能輸入，同樣也可以輸出多路不同等級的電壓交直流電源，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)能源、分布式能源在微網(wǎng)內(nèi)潮流雙向流動以及主動能量管理。

荷——節(jié)能、互動、可視化

“荷”是能源的最終去向，直接影響用戶體驗(yàn)和感受。對用能進(jìn)行監(jiān)測和管理，厘清能源流向，可以進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力，提高用能效率，降低用能成本，讓用能清潔化、互動化、可視化?！白屇茉纯吹靡?、摸得著，是區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的必然趨勢?！敝袊娍圃河秒娕c能效研究所副總工程師李斌說。

能源互聯(lián)網(wǎng)云平臺具有全面的用能檢測功能。通過系統(tǒng)集成、終端轉(zhuǎn)發(fā)等多種方式，院區(qū)內(nèi)各種能源的智能表計(jì)數(shù)據(jù)全部傳輸至院區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)云平臺。工作人員通過平臺可實(shí)時查看各個表計(jì)的數(shù)據(jù)，并生成院區(qū)能流圖，實(shí)時查看院內(nèi)的能源流向，實(shí)現(xiàn)對用能特征和不同特性負(fù)荷的監(jiān)測。

在用能監(jiān)測的基礎(chǔ)上，能源互聯(lián)網(wǎng)云平臺把收集到的用能數(shù)據(jù)，從時間維度、空間維度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并進(jìn)行環(huán)比、同比分析，展現(xiàn)院區(qū)用能現(xiàn)狀和用能趨勢，為用能效率提高、節(jié)能措施整改提供數(shù)據(jù)支撐。

隨著電動汽車越來越普及，電動汽車充電服務(wù)成為用能服務(wù)的重要組成部分。目前，中國電科院院區(qū)有充電樁12臺，它們產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)也會實(shí)時上傳至院區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)云平臺。工作人員通過分析充電數(shù)據(jù)，可及時辨別問題車樁，并對充電樁的利用效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和排名，為后續(xù)充電樁建設(shè)、調(diào)整、規(guī)劃提供參考。

儲——負(fù)荷更平滑、電網(wǎng)更柔性

儲能是增強(qiáng)電網(wǎng)柔性的主要途徑。2017年起，中國電科院陸續(xù)在主要辦公樓部署約30臺分布式儲能裝置。與大規(guī)模集中儲能不同，分布式儲能具有功率低、占地少、易安裝、即插即用等特點(diǎn)，適合安裝在小型辦公場所、會議室等，既能平滑高峰負(fù)荷，又能為區(qū)域提供臨時保障用電。能源互聯(lián)網(wǎng)云平臺能根據(jù)分布式儲能裝置充放電量及充放電功率等數(shù)據(jù)，結(jié)合院區(qū)用電負(fù)荷特性，為優(yōu)化充放電策略及分析削峰填谷效果提供數(shù)據(jù)支撐。

中國電科院還建設(shè)了“光儲充”一體化充電站。該項(xiàng)目將太陽能光伏發(fā)電與電動汽車充電相結(jié)合，由薄膜光伏、鋰電儲能系統(tǒng)以及充電樁和光儲充一體機(jī)等組成。光伏發(fā)電、儲能和充電設(shè)施形成了一個微網(wǎng)，根據(jù)需求與公共電網(wǎng)智能互動，可實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)、離網(wǎng)兩種不同運(yùn)行模式。車棚棚頂光伏所發(fā)電量經(jīng)由儲能設(shè)施存儲，優(yōu)先供給充電樁充電，多余電量并入院區(qū)配電網(wǎng)；而儲能電量不足時，市電也可作為補(bǔ)充，保證電動汽車正常充電。這樣不僅實(shí)現(xiàn)了清潔能源供電，還緩解了充電樁大電流對區(qū)域電網(wǎng)的沖擊。

中國電科院院區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)建國以來實(shí)現(xiàn)了年均新能源發(fā)電量14.6萬千瓦時，余熱回收系統(tǒng)供暖季年均節(jié)省天然氣費(fèi)用16余萬元，機(jī)房空調(diào)年均節(jié)能收益約4萬元。項(xiàng)目還在浙江麗水的大數(shù)據(jù)智能電力展示園區(qū)應(yīng)用，搭建技術(shù)集成、一體化研發(fā)和展示平臺，形成可復(fù)制可推廣的模式。