構建以光伏等為核心層的智慧能源微網 實現能源效率最大化
綠色生態城區能源規劃的最主要目的是實現城區能源效率的最大化,
綠色生態城區的能源規劃
2016年,中國城市化率已達到56.4%。而今後二、三十年,將是中國城市化的關鍵時期。中國城市化的速度和規模,在人類歷史上也是空前的。城市化也將成為中國經濟社會持續發展的原動力之一。但在另一方面,中國的資源和環境容量都不足以支撐如此巨大的建設規模。
可以說,如果沒有上述內涵,就沒有必要做能源專項規劃。能源規劃最主要目的是實現城區能源效率的最大化、用清潔能源、可再生能源、可再生熱源和終端節能替代化石燃料能源。
具有顛覆性的能源微網
根據知名學者傑瑞米˙裡夫金的歸納,第三次工業革命的五大特徵是:利用可再生能源,將建築轉化為微型發電廠,在建築及基礎設施中使用氫和其他儲能技術,利用能源互聯網技術將分散的電力網轉化為能源共用網路,
這些論述指出了未來低碳生態城區能源系統的技術路線。即產能、供能、用能、蓄能和節能相互協調統一,它很像資訊互聯網,把分散的用能和分散式的產能互相連通、實現共用。
提到能源的互聯互通,不能不提及智能電網。所謂智慧電網,是現代化的電力網,利用資訊和通信技術(ICT),
城區能源微網有三個層次:核心層,以光伏、小型風電、燃料電池、利用天然氣或生物質氣的小微型熱電聯產系統等現場發電(On Site Generation)系統為核心;框架層,以分散式熱泵、集成各種低品位熱源/熱匯的能源匯流排,以及蓄冷蓄熱設施為框架。核心層、框架層和用戶之間,熱泵作為重要的聯繫紐帶;管理層,以網路技術、物聯網技術、雲技術等資訊通信技術為支撐,對城區能源系統進行雙向管理,這種管理本質上是一種能源服務。
可再生能源和清潔能源現場發電的最大特點是不穩定性,特別是供應(發電)與需求(負荷)的不匹配,表現在時間上的不匹配與功率上的不匹配。對於熱電聯產系統,還有一個熱與電的不匹配問題,在城區範圍內,不可能將電力和供熱同步用掉。按照目前的技術水準,大規模蓄電還無法實現商業化運行。而所有發電設備都有一定的熱電比範圍,如果發出電力用不掉,就會影響產熱,致使系統無法運行。
因此,如何通過蓄能使負荷平准化、協調供應和需求,是智慧電網技術中重點研究的課題,稱為“智慧電網備份”技術。研究中的“備份”辦法有很多,例如用燃料電池、用電動汽車蓄電池等,但可以立即實現的是利用熱泵蓄熱從而間接蓄電,稱為“智慧電網備份熱泵”技術。
能源微網是一種分散式供能和分散式用能的模式,而且是分層次和互動式的管理架構。
能源微網前景廣闊
綠色生態城區發展的主要技術目標就是兩個“提高”,即第一,提高高品位化石能源的利用效率,實現梯級利用;第二,提高低品位可再生能源(熱源)的保證率,即來自可再生能源的有效能在城區負荷中的占比。利用能源微網,可以實現這兩個目標。
能源微網的實現有三個重要條件,即首先,必須做到精心設計,尤其對負荷預測,不能採取單體建築設計中粗放型的指標估算方法,應對各種工況下的部分負荷分佈有詳盡分析,並有相應的運行策略;其次,必須有適應本城區條件的能源管理系統;最後,必須有良好的資源和基礎設施條件。
在中國快速城鎮化進程中,能源微網會有很好的發展前景。
以光伏、小型風電、燃料電池、利用天然氣或生物質氣的小微型熱電聯產系統等現場發電(On Site Generation)系統為核心;框架層,以分散式熱泵、集成各種低品位熱源/熱匯的能源匯流排,以及蓄冷蓄熱設施為框架。核心層、框架層和用戶之間,熱泵作為重要的聯繫紐帶;管理層,以網路技術、物聯網技術、雲技術等資訊通信技術為支撐,對城區能源系統進行雙向管理,這種管理本質上是一種能源服務。可再生能源和清潔能源現場發電的最大特點是不穩定性,特別是供應(發電)與需求(負荷)的不匹配,表現在時間上的不匹配與功率上的不匹配。對於熱電聯產系統,還有一個熱與電的不匹配問題,在城區範圍內,不可能將電力和供熱同步用掉。按照目前的技術水準,大規模蓄電還無法實現商業化運行。而所有發電設備都有一定的熱電比範圍,如果發出電力用不掉,就會影響產熱,致使系統無法運行。
因此,如何通過蓄能使負荷平准化、協調供應和需求,是智慧電網技術中重點研究的課題,稱為“智慧電網備份”技術。研究中的“備份”辦法有很多,例如用燃料電池、用電動汽車蓄電池等,但可以立即實現的是利用熱泵蓄熱從而間接蓄電,稱為“智慧電網備份熱泵”技術。
能源微網是一種分散式供能和分散式用能的模式,而且是分層次和互動式的管理架構。
能源微網前景廣闊
綠色生態城區發展的主要技術目標就是兩個“提高”,即第一,提高高品位化石能源的利用效率,實現梯級利用;第二,提高低品位可再生能源(熱源)的保證率,即來自可再生能源的有效能在城區負荷中的占比。利用能源微網,可以實現這兩個目標。
能源微網的實現有三個重要條件,即首先,必須做到精心設計,尤其對負荷預測,不能採取單體建築設計中粗放型的指標估算方法,應對各種工況下的部分負荷分佈有詳盡分析,並有相應的運行策略;其次,必須有適應本城區條件的能源管理系統;最後,必須有良好的資源和基礎設施條件。
在中國快速城鎮化進程中,能源微網會有很好的發展前景。