能源互聯(lián)網(wǎng)的背景

杰里米?里夫金著《第三次工業(yè)革命：新經(jīng)濟模式如何改變世界》提到能源互聯(lián)網(wǎng)。

2015年7月4日國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》（國發(fā)〔2015〕40號），“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源被列為重點行動。

2015年7月6日國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布了《關(guān)于促進智能電網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改運行〔2015〕1518號），鼓勵開展能源互聯(lián)網(wǎng)工程示范，以光伏發(fā)電、燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)為基礎(chǔ)，應(yīng)用儲能、熱泵等技術(shù)，構(gòu)建多種能源綜合利用體系。

2015年7月13日國家能源局發(fā)布了《關(guān)于推進新能源微電網(wǎng)示范項目建設(shè)的指導(dǎo)意見》（國能新能[2015]265號），對新能源微電網(wǎng)示范項目建設(shè)提出了具體要求。

2016年2月24日國家發(fā)改委、國家能源局等4部門發(fā)布了《關(guān)于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改能源〔2016〕392號），鼓勵具備條件的地區(qū)、部門和企業(yè)，因地、因業(yè)制宜地開展各類能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用試點示范。

近期，國家能源局網(wǎng)站發(fā)布了《關(guān)于公布首批“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）示范項目的通知》（以下簡稱“通知”），共有涉及城市能源互聯(lián)網(wǎng)、園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)、基于電動汽車的能源互聯(lián)網(wǎng)等9大類的55個項目成功入圍。按照《通知》要求，首批示范項目原則上應(yīng)于2017年8月底前開工，并于2018年底前建成。

能源互聯(lián)網(wǎng)的概念和意義

能源互聯(lián)網(wǎng)概念

能源互聯(lián)網(wǎng)是一種互聯(lián)網(wǎng)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形態(tài)，具有設(shè)備智能、多能協(xié)同、信息對稱、供需分散、系統(tǒng)扁平、交易開放等主要特征。――關(guān)于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見發(fā)改能源[2016]392號

能源互聯(lián)網(wǎng)核心特征

設(shè)備智能：在設(shè)備的自動化程度非常高的前提下，融入智能控制實現(xiàn)用能高效、節(jié)能、經(jīng)濟；

多能協(xié)同：將各種一次、二次能源以不同方式和控制策略進行優(yōu)化協(xié)同；

信息對稱：在能源的發(fā)、配、輸、用均植入傳感器，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)全方位的信息系統(tǒng)；

供需分散：以分布式能源接入、分散式用能管理，控制到用能終端；

系統(tǒng)扁平：實現(xiàn)水、電、氣、熱等用能環(huán)節(jié)集中控制；

交易開放：實現(xiàn)個人、家庭、分布式能源等小微用戶靈活自主地參與能源市場。

能源互聯(lián)網(wǎng)對園區(qū)、企業(yè)的意義

提高能源利用效率：通過整合冷、熱、電等能源生產(chǎn)、傳輸、存儲和與用戶的交互，實現(xiàn)多品質(zhì)能源的階梯利用和相互補充，提高能源利用效率。

提升能源管理水平：實現(xiàn)冷、熱、電的協(xié)同管理，是能源管理的一大進步，通過大量植入傳感器，對能量流全面的過程監(jiān)控分析，能量實現(xiàn)透明化管理，達(dá)到最優(yōu)調(diào)度。

節(jié)能、減排降成本：燃?xì)庾鳛楦咂焚|(zhì)一次能源，電力作為高品質(zhì)二次能源，蒸汽作為中品質(zhì)二次能源，建筑供熱、供冷作為低品質(zhì)二次能源，通過能源互聯(lián)網(wǎng)中的協(xié)同控制、階梯利用、轉(zhuǎn)換和存儲，在保證用能效果的前提下，實現(xiàn)提高能源使用效率，降低能源使用量，進而實現(xiàn)節(jié)能、減排和降低用能成本的效果。

新的能源管理模式：分布式能源和可再生能源的接入是大勢所趨，便捷、智能、智慧化的用能管理系統(tǒng)將助力提升企業(yè)的管理水平，使企業(yè)用能管理可視化，用能成本透明化。

能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成

局域能源互聯(lián)網(wǎng)包含要素

能源互聯(lián)網(wǎng)簡單分為三部分：一是能源，二是互聯(lián)，三是網(wǎng)（僅討論園區(qū)和企業(yè)）

一、能源

將企業(yè)看作一個二端網(wǎng)絡(luò)，能源可分為輸入能源和消耗能源兩部分

輸入的能源必然包含一次能源和二次能源：一次能源如煤、燃?xì)?、太陽能，二次能源如：電、熱、?/p>

輸入的能源的采購價格，就是區(qū)域用能的成本，能源用于有用的消耗與輸入能源的比就是用能的效率。

二、互聯(lián)包括兩部分

1、能源的轉(zhuǎn)換耦合：如：輸入的燃?xì)猕D熱（電）―負(fù)荷

輸入的電―冷（熱）―負(fù)荷

2、信息控制互聯(lián)：各種能源輸入、轉(zhuǎn)化、傳輸、使用信息的集成和控制

三、網(wǎng)

1、燃?xì)?、電力、冷、熱等過程設(shè)備等構(gòu)成的能源網(wǎng)絡(luò)

2、各種傳感器和控制器構(gòu)成的信息控制網(wǎng)絡(luò)

局域能源互聯(lián)網(wǎng)物理系統(tǒng)：

源

是企業(yè)維持運行所輸入的能源，包括燃料、電能、熱（蒸汽、熱水、冷）等，西方將水也列為能源。

結(jié)合企業(yè)用能的特點，最終使用的多是冷、熱、電三種能源形式。

一般情況下，電能由電網(wǎng)提供，夏季建筑用冷由空調(diào)制冷，冬季采暖由市政供熱或燃?xì)忮仩t供熱。

在能源互聯(lián)網(wǎng)的中，不同的源有不同的特點以及自身的經(jīng)濟性。

網(wǎng)

能源互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，包括區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)、熱（冷）網(wǎng)，信息控制網(wǎng)絡(luò)三個主要部分。

1、電網(wǎng)：能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)電網(wǎng)等同于智能配電網(wǎng)絡(luò)，但包含可再生能源電源和電儲能系統(tǒng)，

特殊場合中涉及直流配電網(wǎng)絡(luò)。

2、熱（冷）網(wǎng)：能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)熱（冷）網(wǎng)結(jié)構(gòu)等同于普通熱網(wǎng)，可包含蓄能系統(tǒng)。

3、信息控制網(wǎng)絡(luò)：信息控制網(wǎng)絡(luò)主要包含信息采集系統(tǒng)、分析控制系統(tǒng)兩部分，是能源互聯(lián)網(wǎng)核心部分。

信息采集系統(tǒng)：通過布置于網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器，采集區(qū)域內(nèi)的電、熱、冷生產(chǎn)、傳輸及負(fù)荷側(cè)的各時段信息，采集傳感器可延伸到各室內(nèi)溫度、用電、氣體傳感器等，部分傳感器具備采集和控制功能，如室內(nèi)溫度控制器，即可以測量，也可以控制溫度。

控制系統(tǒng)：對能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)各系統(tǒng)進行監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)。

荷

能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷，包括電負(fù)荷、熱負(fù)荷、冷負(fù)荷

電負(fù)荷：包括動力負(fù)荷、照明負(fù)荷、控制負(fù)荷、充電樁、制冷等電氣負(fù)載

熱負(fù)荷：蒸汽負(fù)荷、采暖負(fù)荷、生活熱水等負(fù)載

冷負(fù)荷：主要為制冷負(fù)荷

在能源互聯(lián)網(wǎng)中，荷存在于負(fù)荷的預(yù)測以及用能的預(yù)測。由于電負(fù)荷和熱負(fù)荷、冷負(fù)荷的用能預(yù)測對于園區(qū)未來用能的分析非常重要，對未來園區(qū)參與售電有著重要的意義。

儲

儲能系統(tǒng)，包括電儲能、水蓄冷蓄熱、相變儲能：

電儲能：蓄電池儲電系統(tǒng)，包含系統(tǒng)性電池蓄電，采用低谷充電，高峰放電，并對系統(tǒng)的波動進行調(diào)節(jié)充電樁配備儲電，減少充電樁配備變壓器容量。

冷熱儲能：冷熱蓄能是為了多采用夜間低谷電進行制冷（熱），降低冷熱相變蓄能同水（冰）蓄能相同作用，相變蓄能造價是水蓄能4-6倍，體積為水蓄能16%-30%，相變蓄能優(yōu)點是相變溫度恒定，單位蓄能量大。

控

控制系統(tǒng)是是實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)控制策略的主要單元，是能源互聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞。

控實現(xiàn)起來難度較大，也是產(chǎn)生價值的核心地方。

控制系統(tǒng)的作用是：

系統(tǒng)采集信息的匯總分析

用能效率分析

用能成本及經(jīng)濟性分析

系統(tǒng)最優(yōu)控制策略的實現(xiàn)

由控制系統(tǒng)計算出整個系統(tǒng)各種能源使用量，對冷熱電的生產(chǎn)和傳輸進行控制，系統(tǒng)出現(xiàn)異常進行分析

系統(tǒng)用能監(jiān)控

系統(tǒng)增值服務(wù)

包括系統(tǒng)內(nèi)用戶用能成本、用能預(yù)測、缺陷管理、節(jié)能管理、需求側(cè)管理及能源交易等輔助服務(wù)。

能源互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃

能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計原則：

一、提高經(jīng)濟性

作為企業(yè)，盈利是主要任務(wù)，降低用能成本，是能源互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的重要原則，按照能源互聯(lián)網(wǎng)方案進行測算，三到五年收回成本為最佳，投資回報率最低不應(yīng)低于10%。

二、提高能源使用效率

能源使用效率較常規(guī)用能效率提高10%以上。

三、智能化設(shè)計

系統(tǒng)的自動化、信息化程度達(dá)到無人值守水平，系統(tǒng)穩(wěn)定，具備一定的負(fù)荷預(yù)測和異常自愈能力，有足夠的系統(tǒng)安全冗余。

四、可再生能源可大比例接入，減排效果明顯

五、因地制宜，靈活應(yīng)用

能源互聯(lián)網(wǎng)是開放的系統(tǒng)，系統(tǒng)的組成要根據(jù)項目所處地理位置和資源狀況有針對性的選擇，例如控制系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)情況，小系統(tǒng)可選擇SCADA，較大系統(tǒng)可選擇DCS系統(tǒng)。

結(jié)合能源局的55個示范項目，以北京地區(qū)為例進行簡單的分析：

能源互聯(lián)網(wǎng)的這55個項目中，一些企業(yè)在做能源互聯(lián)網(wǎng)項目的時候需要一個定位，以北京地區(qū)為例，能源互聯(lián)網(wǎng)項目可大可小，有些投資額較大，涉及到用戶側(cè)和發(fā)電產(chǎn)，規(guī)劃比較完整，但其實施難度較大，因為牽扯到很多的各方利益。要做這些項目，需要有國家電網(wǎng)的認(rèn)可或參與，甚至是由它們主導(dǎo)，但是這一塊推動的難度較大。所以對于一般的企業(yè)，想做這個項目，決定于目前的環(huán)境問題。

存在著的定位問題，設(shè)定到小項目上，比如配網(wǎng)，甚至是園區(qū)配網(wǎng)這個層次上。由于北京地區(qū)的政治性較強，導(dǎo)致牽扯的問題較多，因此推廣這種項目的難度較大。

比如北京的通州的醫(yī)院項目，也是一個冷熱電分聯(lián)供項目，這個項目是一個優(yōu)質(zhì)的小項目，建立在醫(yī)院這個層面上，但目前它沒有進行實施的原因牽扯到電網(wǎng)切入這一塊。

此外，技術(shù)的成熟性，沒有大面積的推廣，目前只處于國家的示范，會引起很多企業(yè)持有懷疑的態(tài)度，甚至是不認(rèn)可的，以上是能源互聯(lián)網(wǎng)項目在開發(fā)和推廣過程中遇到的一些問題。

所以要因地制宜，靈活應(yīng)用，結(jié)合企業(yè)的特點和能量來做這能源互聯(lián)網(wǎng)。

項目案例

天津智慧樓宇三聯(lián)供項目

三聯(lián)供的定義是分布在用戶周邊，真正實現(xiàn)對能源的利用，全年的系統(tǒng)修理不低于70%。

燃?xì)饫?、熱、電三?lián)供簡單地說即為：天然氣發(fā)電、余熱供熱、余熱制冷。相比于常規(guī)供能燃煤發(fā)電、燃?xì)夤帷㈦娭评?，具有能源梯級利用，綜合能源利用率高；清潔環(huán)保，減少排放CO2、SO2；與大型電網(wǎng)互相支撐，供能安全性高的優(yōu)勢及對燃?xì)夂?span >電力有雙重削峰填谷作用。

項目簡介

用地面積：15676.5O

建筑高度：90米

建筑面積：共91100O

地上65100O

地下26000O

建筑構(gòu)成：4層展示用裙樓

2棟21層研發(fā)樓

交付時間：2017年底

負(fù)荷預(yù)測：

經(jīng)計算，本樓的總冷負(fù)荷為6618.2kW，冷負(fù)荷指標(biāo)為101.7W/m2；總熱負(fù)荷為5353.8kW，熱負(fù)荷指標(biāo)為82.2W/m2。

設(shè)計院規(guī)劃：

項目制冷系統(tǒng)選用兩臺變頻式離心冷水機組，單臺制冷量為3460kW；

項目采暖系統(tǒng)選擇兩臺真空燃?xì)鉄崴畽C組，單臺制熱量為3480kW。

其中制冷工況冷凍水供回水溫度為6-13℃，冷卻水供回水溫度為32-37℃；制熱工況供回水溫度為60-45℃。

用電情況：

高峰時段時間：08:00-11:0018:00-23:00

平段時段時間：07:00-08:0011:00-18:00

低谷時段時間：23:00-07:00

大工業(yè)7、8、9月份執(zhí)行尖峰電價，在峰段的基礎(chǔ)上上浮10%，時段：10:00-11:0019:00-21:00

本項目執(zhí)行大工業(yè)用電價，接入電壓等級為10kV。

天然氣情況：

天然氣熱值：（2017年2月份檢測報告）

低位發(fā)熱量：34.01MJ/Nm3

高位發(fā)熱量：37.70MJ/Nm3

高低位發(fā)熱量熱值差3.7MJ，占全部熱值10%，本方案中供熱季供水溫度不超過70℃，部分高位發(fā)熱量在利用范圍內(nèi)，為保證計算冗余，全部采用低位發(fā)熱量計算。

本項目天然氣管道已接入，天然氣價格為2.9元/Nm3。