面向新型城鎮(zhèn)的能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

　　6月7日9時(shí)，南瑞集團(tuán)有限公司配電技術(shù)分公司智慧能源部專責(zé)蔣鈴開展能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務(wù)平臺(tái)的功能試驗(yàn)。蔣鈴借助源荷預(yù)測(cè)子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到光伏發(fā)電將在10時(shí)到12時(shí)45分期間大發(fā)、完全消納存在壓力，隨即通過運(yùn)行優(yōu)化子系統(tǒng)，生成亞奧精密機(jī)械有限公司等三家電熱客戶的調(diào)節(jié)方案，改變了區(qū)域內(nèi)用電負(fù)荷曲線，助力實(shí)現(xiàn)了新能源大發(fā)時(shí)段電量的100%消納。這是南瑞集團(tuán)新型城鎮(zhèn)能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程建設(shè)方案措施的一次具體應(yīng)用。

　　能源低碳發(fā)展和高效利用在我國新型城鎮(zhèn)化建設(shè)中具有重要意義。3月下旬，南瑞集團(tuán)牽頭承擔(dān)的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“面向新型城鎮(zhèn)的能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”通過工信部綜合績(jī)效評(píng)價(jià)。項(xiàng)目建成了分別具備我國南方、北方典型特征的新型城鎮(zhèn)能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程，并研發(fā)了面向新型城鎮(zhèn)的能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務(wù)平臺(tái)，提升了城鎮(zhèn)清潔用能占比和綜合能效。自2019年起，能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務(wù)平臺(tái)陸續(xù)在浙江、湖南、陜西、北京、天津、江蘇等21個(gè)省份應(yīng)用，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

　　新型城鎮(zhèn)需要低碳高效的能源系統(tǒng)

　　今年3月，國家發(fā)展改革委印發(fā)《2022年新型城鎮(zhèn)化和城鄉(xiāng)融合發(fā)展重點(diǎn)任務(wù)》，圍繞新型城市建設(shè)提出一系列舉措，其中包括提升智慧化水平和推進(jìn)綠色低碳發(fā)展?！?021年新型城鎮(zhèn)化和城鄉(xiāng)融合發(fā)展重點(diǎn)任務(wù)》中也明確提出要建設(shè)低碳綠色城市，控制城市溫室氣體排放，推動(dòng)能源清潔低碳安全高效利用，深入推進(jìn)工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域綠色低碳轉(zhuǎn)型。

　　近年來，我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)。傳統(tǒng)城鎮(zhèn)能源系統(tǒng)存在能源資源消耗強(qiáng)度大、綜合能效偏低、碳排放壓力大、供需互動(dòng)不足等共性問題，新型城鎮(zhèn)化需要更清潔高效的能源系統(tǒng)。能源互聯(lián)網(wǎng)具有互聯(lián)互通、產(chǎn)銷一體、交易多元等特點(diǎn)，依托能源互聯(lián)網(wǎng)的新型城鎮(zhèn)能源系統(tǒng)打破各種能源流之間的壁壘，能夠使電、熱、冷等能源互聯(lián)互通，大幅度提升能源系統(tǒng)效率。

　　2018年，在科技部、工信部以及國家電網(wǎng)有限公司的指導(dǎo)和支持下，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)“面向新型城鎮(zhèn)的能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”啟動(dòng)。南瑞集團(tuán)牽頭，聯(lián)合天津大學(xué)、浙江大學(xué)、國網(wǎng)經(jīng)研院、國網(wǎng)天津電力等16家單位，圍繞規(guī)劃、運(yùn)行、交易、評(píng)價(jià)、示范工程等方面開展技術(shù)協(xié)同攻關(guān)和成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。項(xiàng)目研究歷時(shí)3年，投入專業(yè)人員500余人，旨在形成新型城鎮(zhèn)能源互聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案，助推我國新型城鎮(zhèn)化發(fā)展和能源清潔低碳轉(zhuǎn)型。

　　創(chuàng)新技術(shù)為城鎮(zhèn)能源低碳發(fā)展提供新模式

　　今年1月6日，天津電力科學(xué)研究院電網(wǎng)技術(shù)中心專責(zé)吳磊和天津城東供電公司營銷部專責(zé)趙學(xué)明通過天津北辰能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務(wù)平臺(tái)，對(duì)多端口信息交互裝置下發(fā)了系統(tǒng)側(cè)調(diào)度指令。裝置連接的相變蓄熱模塊等多能設(shè)備，依據(jù)裝置內(nèi)部協(xié)同自律控制策略進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，調(diào)整自身用能或出力計(jì)劃，提升了天津市辰鋒電力安裝有限公司供暖設(shè)備的清潔性。

　　面對(duì)我國新型城鎮(zhèn)的多元用戶供需互動(dòng)需求，南瑞集團(tuán)創(chuàng)新提出了能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃-運(yùn)行-交易-評(píng)價(jià)理論體系，研發(fā)了國內(nèi)首套面向新型城鎮(zhèn)的能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務(wù)平臺(tái)和多能轉(zhuǎn)換協(xié)調(diào)控制系列裝置，形成了從共性關(guān)鍵技術(shù)到典型應(yīng)用示范的全鏈條解決方案和完整的技術(shù)裝備體系，助力我國新型城鎮(zhèn)綜合能源體系建設(shè)。

　　“項(xiàng)目是圍繞新型城鎮(zhèn)能源系統(tǒng)規(guī)劃和優(yōu)化運(yùn)行、分布式源荷不確定性與市場(chǎng)化交易兩方面關(guān)鍵問題開展技術(shù)攻關(guān)與示范應(yīng)用的。”項(xiàng)目核心技術(shù)人員、南瑞研究院專家杜煒介紹。在規(guī)劃與優(yōu)化運(yùn)行方面，項(xiàng)目通過構(gòu)建多能協(xié)調(diào)優(yōu)化的調(diào)度架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了電、熱、冷、氣多能流系統(tǒng)的自律協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行與控制，提升了示范區(qū)綜合能效水平和清潔能源占比。在源荷預(yù)測(cè)與交易模式方面，項(xiàng)目構(gòu)建了新型城鎮(zhèn)分層市場(chǎng)架構(gòu)與多階段P2P交易模式，促進(jìn)了分布式可再生能源的就近消納。項(xiàng)目還研發(fā)多能信息交互裝置，實(shí)現(xiàn)了多能信息采集和區(qū)域自律協(xié)同運(yùn)行;研制交直流雙向變流器、多端口電能變換裝置和即插即用型儲(chǔ)能變流器，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域級(jí)、用戶級(jí)電力設(shè)備和儲(chǔ)能裝置的物理互聯(lián)和協(xié)同控制。

　　以示范工程建設(shè)探索城鎮(zhèn)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用

　　在“面向新型城鎮(zhèn)的能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目中，南瑞集團(tuán)圍繞綜合能源規(guī)劃、運(yùn)行、交易、評(píng)價(jià)全環(huán)節(jié)服務(wù)形成了總體建設(shè)框架和系列技術(shù)成果，為城鎮(zhèn)能源低碳發(fā)展提供了新模式。相關(guān)成果分別在天津北辰和江蘇揚(yáng)中應(yīng)用，助力建成北方清潔供熱和南方綠電消納兩個(gè)典型示范工程，填補(bǔ)了新型城鎮(zhèn)應(yīng)用能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的空白。

　　天津北辰示范工程所在的大張莊鎮(zhèn)地處華北腹地，產(chǎn)城互動(dòng)特征明顯，區(qū)域內(nèi)多種業(yè)態(tài)集中，用熱需求量大，處在國家北方地區(qū)清潔供暖試點(diǎn)城市示范區(qū)內(nèi)。

　　今年年初，南瑞集團(tuán)、天津電科院等技術(shù)人員在天津北辰示范工程的燃?xì)馊?lián)供能源站和相變蓄熱站開展了冬季典型場(chǎng)景聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證了能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務(wù)基礎(chǔ)支撐平臺(tái)、運(yùn)行優(yōu)化子系統(tǒng)、燃?xì)馊?lián)供能源站、相變蓄熱站之間的實(shí)際聯(lián)合運(yùn)行能力。

　　天津北辰示范工程占地約20平方千米，以清潔供熱與綜合用能提升為目標(biāo)，投產(chǎn)了12萬千瓦北宸華電分布式三聯(lián)供能源站、6320千瓦時(shí)的相變蓄熱站，以及交直流充電站、智慧需求響應(yīng)等項(xiàng)目。示范工程通過部署能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務(wù)平臺(tái)，安裝多能信息采集終端，實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)互動(dòng)設(shè)備全面接入。經(jīng)過近3年的建設(shè)，該工程已接入平臺(tái)用戶366戶，互動(dòng)電力負(fù)荷達(dá)到62550千瓦。示范區(qū)綜合能效相比工程建設(shè)前提高了14.06個(gè)百分點(diǎn)，清潔能源占比達(dá)到49.43%。

　　從天津一路往南，來到地處華東平原的江蘇揚(yáng)中市新壩鎮(zhèn)，這里則坐落著以綠電消納為特色的江蘇揚(yáng)中示范工程。

　　2021年9月19日，南瑞集團(tuán)和揚(yáng)中市供電公司的技術(shù)人員共同完成了揚(yáng)中能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務(wù)平臺(tái)運(yùn)行優(yōu)化功能試驗(yàn)。在試驗(yàn)中，運(yùn)行優(yōu)化功能模塊生成儲(chǔ)能電站下調(diào)150萬千瓦的指令，15時(shí)50分開始執(zhí)行，維持5分鐘。系統(tǒng)及時(shí)準(zhǔn)確完成了響應(yīng)，準(zhǔn)確率達(dá)到100%，響應(yīng)時(shí)間小于3秒，成功實(shí)現(xiàn)兆瓦級(jí)集中式儲(chǔ)能電站在能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務(wù)平臺(tái)內(nèi)可調(diào)。

　　新壩鎮(zhèn)城鄉(xiāng)一體化發(fā)展程度高，以太陽能為主的可再生能源充足，綠電發(fā)展?jié)摿薮?。南瑞集團(tuán)項(xiàng)目組明確了以清潔高品質(zhì)綠電消納為目標(biāo)的揚(yáng)中示范工程建設(shè)方案。示范工程堅(jiān)持“清潔替代、能效提高、面向增量、合作共贏”的發(fā)展理念，建設(shè)了能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務(wù)平臺(tái)、交直流混合微電網(wǎng)、分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)、社區(qū)用戶微網(wǎng)群能量管控平臺(tái)、智慧用能需求響應(yīng)、配電物聯(lián)網(wǎng)等重點(diǎn)項(xiàng)目。經(jīng)過近3年建設(shè)，江蘇揚(yáng)中示范工程占地面積達(dá)到34平方千米，接入平臺(tái)用戶249戶，互動(dòng)電力負(fù)荷達(dá)61260千瓦。示范區(qū)綜合能效比建設(shè)前提高了11.3個(gè)百分點(diǎn)，清潔能源占比達(dá)到34.39%。

　　在能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的大趨勢(shì)下，南瑞集團(tuán)在新型城鎮(zhèn)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，進(jìn)一步挖掘海量能源信息價(jià)值，聚合全系統(tǒng)靈活性資源，應(yīng)對(duì)高不確定性與多能耦合環(huán)境下城鎮(zhèn)綜合能源系統(tǒng)的分析與運(yùn)行難題，更廣泛應(yīng)用新型城鎮(zhèn)能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程建設(shè)方案的措施，助力“雙碳”目標(biāo)落地。(作者：楊渺 王俊 王海龍 攝影：王俊)