综合能源系统电网接入方式及国内外案例研究
【摘 要】石油加工传统能源向综合能源系统转型是大势所趋,电能是综合能源系统的核心能源,涉及生产、供应和消费三个环节。电网接入方式对综合能源系统的发展速度、发展方向存在相当大的影响与制约。本文综合分析了三种宏观的电网接入方式,并对典型的国内外案例进行了分析探讨,以供参考。
【关键词】综合能源系统;电网接入方式;案例
综合能源系统利用其创新的管理模式与先进的信息技术,整合区域内的多种能源,实现多能源优化互补,在满足系统多样化的能源需求的同时,能有效提高能源效率,推动发展可持续能源,是“双碳”背景下能源发展的必然趋势,是能源领域投资的新方向。目前综合能源系统概念延伸较广,但各种综合能源系统的电网接入方式的标准相对空白 、讨论相对匮乏,因此在能源转型建设过程中,急需对上述问题进行综合讨论和分析。
一、综合能源概述
从广义上讲,综合能源系统指在规划、建设和运行等过程中,通过对多种能源的生产、传输
、分配、转换、储存、消费等环节进行有机协调与优化,形成以满足冷、热、电等多种用能需求的能源产供销一体化系统。综合能源系统的典型物理结构,包括域外网络、综合能源系统和用户需求三大部分。系统范围方面,综合能源系统具有城市级、园区级和楼宇级等不同类型。综合能源系统的特征是:多能协同,电为核心;清洁低碳,灵活多变;智能管理,安全可靠。
二、综合能源系统的电网接入方式
电网接入方式是综合能源系统发展的重要影响因子。技术上,电网的兼容能力制约着综合能源的发展方向与速度;管理上,电网公司与综合能源企业的互利共赢模式是需要进一步研究与探讨的方向。
综合能源系统的电网接入方式宏观上可分为三类,分别为离网运行、并网不上网、并网且上网。离网运行是指综合能源系统独立运行,不接入大电网,其应用适用的典型场景为相对偏远的农村、海岛、迁移性用户,如牧民,可实现区域能源的自给自足,但无电网作为支撑,稳定性与可靠性略差。并网不上网与并网且上网,综合能源系统均是与电力系统相连,有稳定庞大的电网作为支撑,区别在于并网不上网的综合能源系统电能需求相对大,
系统内的多种能源综合利用后,仍需要电网对其供电,系统整体体现为负荷点;并网且上网的综合能源利用系统其发电电量较大,系统内的多种能源综合利用后,仍有盈余电能送入电网,需电网回购电能,系统整体体现为电源点。
三、国外综合能源系统电网接入方式案例
安微有什么好玩的地方(一)国外综合能源系统电网接入方式
综合能源系统在欧洲、美国、日本等国家和地区已经有了广泛的发展推广,其中欧洲作为最早提出此概念的地区,综合能源系统发展也最为快速。
1、德国RegModHarz——并网且上网
RegModHarz项目位于德国的哈茨山区,综合能源系统的电网接入方式采用并网且上网模式。RegModHarz项目最具代表性的特点在于“虚拟电厂(VPP)”,该技术虚拟电厂与分散式电源进行通讯连接,通过虚拟集合,将分散的新能源发电设备统一调配并接入电网,对于能源变化能够快速反应。在运营模式上,该项目还能直接参与电力交易,使得可再生能源进入电力批发市场,进行竞价上网以获取盈利。
2、美国马里兰大学CCHP项目——离网运行
2001年,美国BROAD公司在马里兰大学参与建造了全球第一个直接利用发电尾气制冷的项目。该项目采用了离网运行模式,主要在使用燃气轮机向建筑供电的同时,利用一台烟气单效制冷机回收燃气轮机排放烟气中的余热,并向建筑物供热、供冷,从而提高整个系统的一次能源利用率,实现能源的梯级利用。由于该系统所服务的对象是一栋建筑,其能源需求较小,且燃气轮机发电出力相对稳定可调,故该系统可成功在脱离电网的情况下独立运行。
(二)国内综合能源系统电网接入方式
湖北恩施特产目前中国电力市场化改革仍处于发展完善阶段,国内大多数综合能源系统项目在电网接入方式上主要采用的是并网不上网模式。随着市场投资主体变化、“双碳”背景下新能源的大力发展,逐渐出现了并网且上网模式的综合能源系统项目。 
1、大型园区的能源综合利用
该园区以电能作为唯一的外部能源,由电网提供支撑,同时配有光伏发电、地源热泵、冰
蓄冷等多种能源转换装置,使用发电地砖(系国内首次工程应用)、光伏发电树以及发电单车等创新设备,对园区内系能源实现了高效且规模化利用,是典型的并网不上网模式。依托绿复合能源网运行调控平台,实现对园区冷、热、电、热水的综合分析、统一调度和优化管理。该园区在能源梯级利用运行效果良好的基础上,亦有效降低了园区用能成本,经济效益也初显成效。
空调漏氟2、北辰商务中心综合能源示范工程
北辰商务中心办公大楼综合能源示范工程2017年5月投入运行使用。该示范工程是典型的并网且上网模式,其创新之处在于在综合能源智慧管控平台上,对各产能系统的工作状态进行实时监测控制,可以实现3种形式能源的调节与互动:一是储能系统与光伏发电系统互动,利用储能系统来调节光伏发电系统的出力曲线;二是储能系统与电网互动,用以削峰填谷,平滑电网负荷曲线、提高电网运行的稳定性利用峰谷电价差节省整体电费支出;三是大楼温度趋优控制,综合能源智慧管控平台对大楼房间的温度变化进行实时监测,从而调节地源热泵工作状态,在办公环境舒适度和节能降耗之间实现最优平衡。
3、明珠工业园示范区综合智慧能源项目
中国有嘻哈冠军是谁该项目是国家2016年重点研发的“智能电网技术与装备”的首批项目,其通过多能互补协同控制和优化调度,提高了工业园区的综合用能利用效率,降低了用能成本,减少了CO2排放,对于绿工业园区建设具有示范意义。该项目最大特点在于通过虚拟电厂实现供能企业和用户之间的互动,即采用了并网且上网的电网接入方式。经济效益方面,较项目实施前,该园区单位产值能耗降低6%,用能费用降低28%,更有意义的是削减峰值负荷大于20%,为能源供应带来了多参与主体、多样负荷特性的新发展动力。该项目实现每年减少CO2排放1.6×10四级缺考可以报下一次考试吗4 t,是协助工业园区进行智慧能源管理并实现能耗“双控”的典型示范。
    四、结语
综上所述,综合能源系统构建清洁低碳、安全高效的能源体系,能够推进能源生产和消费革命,是党的“十九大”报告对未来能源发展方向的定位,会逐步成为能源跨界竞争的主战场。电网接入的方式作为综合能源系统建设的关键环节,主要可划分为离网运行、并网不上网、并网且上网三种宏观方式,每种接入方式各有其适用场景。我国综合能源系统的发展起步较晚,目前尚以项目试点为主,其电网接入方式尚需随着技术与体制发展进一步探讨并形成标准化。
【参考文献】
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