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(jì)模式如何改變世界》提到能源互聯(lián)網(wǎng)。

2015年7月4日國(guó)務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)發(fā)〔2015〕40號(hào)），“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源被列為重點(diǎn)行動(dòng)。

2015年7月6日國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》（發(fā)改運(yùn)行〔2015〕1518號(hào)），鼓勵(lì)開(kāi)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(chǔ)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(guó)家能源局發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)能新能[2015]265號(hào)），對(duì)新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目建設(shè)提出了具體要求。

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

近期，國(guó)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(xiàng)目的通知》（以下簡(jiǎn)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(dòng)汽車的能源互聯(lián)網(wǎng)等9大類的55個(gè)項(xiàng)目成功入圍。按照《通知》要求，首批示范項(xiàng)目原則上應(yīng)于2017年8月底前開(kāi)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(chǔ)、消費(fèi)以及能源市場(chǎng)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(duì)稱、供需分散、系統(tǒng)扁平、交易開(kāi)放等主要特征。――關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)發(fā)改能源[2016]392號(hào)

能源互聯(lián)網(wǎng)核心特征

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

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(jìn)行優(yōu)化協(xié)同；

信息對(duì)稱：在能源的發(fā)、配、輸、用均植入傳感器，實(shí)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(shí)現(xiàn)水、電、氣、熱等用能環(huán)節(jié)集中控制；

交易開(kāi)放：實(shí)現(xiàn)個(gè)人、家庭、分布式能源等小微用戶靈活自主地參與能源市場(chǎng)。

能源互聯(lián)網(wǎng)對(duì)園區(qū)、企業(yè)的意義

提高能源利用效率：通過(guò)整合冷、熱、電等能源生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)和與用戶的交互，實(shí)現(xiàn)多品質(zhì)能源的階梯利用和相互補(bǔ)充，提高能源利用效率。

提升能源管理水平：實(shí)現(xiàn)冷、熱、電的協(xié)同管理，是能源管理的一大進(jìn)步，通過(guò)大量植入傳感器，對(duì)能量流全面的過(guò)程監(jiān)控分析，能量實(shí)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(guò)能源互聯(lián)網(wǎng)中的協(xié)同控制、階梯利用、轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)，在保證用能效果的前提下，實(shí)現(xiàn)提高能源使用效率，降低能源使用量，進(jìn)而實(shí)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(shì)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(jiǎn)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(gè)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?yáng)能，二次能源如：電、熱、冷

輸入的能源的采購(gòu)價(jià)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(guò)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(yùn)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(diǎn)，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(diǎn)以及自身的經(jīng)濟(jì)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(gè)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(chǔ)能系統(tǒng)，

特殊場(chǎng)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(guò)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(shí)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(cè)量，也可以控制溫度。

控制系統(tǒng)：對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)各系統(tǒng)進(jìn)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(dòng)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(cè)以及用能的預(yù)測(cè)。由于電負(fù)荷和熱負(fù)荷、冷負(fù)荷的用能預(yù)測(cè)對(duì)于園區(qū)未來(lái)用能的分析非常重要，對(duì)未來(lái)園區(qū)參與售電有著重要的意義。

儲(chǔ)

儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括電儲(chǔ)能、水蓄冷蓄熱、相變儲(chǔ)能：

電儲(chǔ)能：蓄電池儲(chǔ)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(duì)系統(tǒng)的波動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)充電樁配備儲(chǔ)電，減少充電樁配備變壓器容量。

冷熱儲(chǔ)能：冷熱蓄能是為了多采用夜間低谷電進(jìn)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(jià)是水蓄能4-6倍，體積為水蓄能16%-30%，相變蓄能優(yōu)點(diǎn)是相變溫度恒定，單位蓄能量大。

控

控制系統(tǒng)是是實(shí)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(shí)現(xiàn)起來(lái)難度較大，也是產(chǎn)生價(jià)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(jì)性分析

系統(tǒng)最優(yōu)控制策略的實(shí)現(xiàn)

由控制系統(tǒng)計(jì)算出整個(gè)系統(tǒng)各種能源使用量，對(duì)冷熱電的生產(chǎn)和傳輸進(jìn)行控制，系統(tǒng)出現(xiàn)異常進(jìn)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(cè)、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(jì)原則：

一、提高經(jīng)濟(jì)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(jì)的重要原則，按照能源互聯(lián)網(wǎng)方案進(jìn)行測(cè)算，三到五年收回成本為最佳，投資回報(bào)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(jì)

系統(tǒng)的自動(dòng)化、信息化程度達(dá)到無(wú)人值守水平，系統(tǒng)穩(wěn)定，具備一定的負(fù)荷預(yù)測(cè)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(kāi)放的系統(tǒng)，系統(tǒng)的組成要根據(jù)項(xiàng)目所處地理位置和資源狀況有針對(duì)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(gè)示范項(xiàng)目，以北京地區(qū)為例進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析：

能源互聯(lián)網(wǎng)的這55個(gè)項(xiàng)目中，一些企業(yè)在做能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的時(shí)候需要一個(gè)定位，以北京地區(qū)為例，能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)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(shí)施難度較大，因?yàn)闋砍兜胶芏嗟母鞣嚼?。要做這些項(xiàng)目，需要有國(guó)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(dòng)的難度較大。所以對(duì)于一般的企業(yè)，想做這個(gè)項(xiàng)目，決定于目前的環(huán)境問(wèn)題。

存在著的定位問(wèn)題，設(shè)定到小項(xiàng)目上，比如配網(wǎng)，甚至是園區(qū)配網(wǎng)這個(gè)層次上。由于北京地區(qū)的政治性較強(qiáng)，導(dǎo)致?tīng)砍兜膯?wèn)題較多，因此推廣這種項(xiàng)目的難度較大。

比如北京的通州的醫(yī)院項(xiàng)目，也是一個(gè)冷熱電分聯(lián)供項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)優(yōu)質(zhì)的小項(xiàng)目，建立在醫(yī)院這個(gè)層面上，但目前它沒(méi)有進(jìn)行實(shí)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(méi)有大面積的推廣，目前只處于國(guó)家的示范，會(huì)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(xiàng)目在開(kāi)發(fā)和推廣過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題。

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

項(xiàng)目案例

天津智慧樓宇三聯(lián)供項(xiàng)目

三聯(lián)供的定義是分布在用戶周邊，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jiǎn)單地說(shuō)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?、電制冷，具有能源梯?jí)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(shì)及對(duì)燃?xì)夂?span >電力有雙重削峰填谷作用。

項(xiàng)目簡(jiǎn)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(shí)間：2017年底

負(fù)荷預(yù)測(cè)：

經(jīng)計(jì)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(jì)院規(guī)劃：

項(xiàng)目制冷系統(tǒng)選用兩臺(tái)變頻式離心冷水機(jī)組，單臺(tái)制冷量為3460kW；

項(xiàng)目采暖系統(tǒng)選擇兩臺(tái)真空燃?xì)鉄崴畽C(jī)組，單臺(tái)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(shí)段時(shí)間：08:00-11:0018:00-23:00

平段時(shí)段時(shí)間：07:00-08:0011:00-18:00

低谷時(shí)段時(shí)間：23:00-07:00

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

本項(xiàng)目執(zhí)行大工業(yè)用電價(jià)，接入電壓等級(jí)為10kV。

天然氣情況：

天然氣熱值：（2017年2月份檢測(cè)報(bào)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(guò)70℃，部分高位發(fā)熱量在利用范圍內(nèi)，為保證計(jì)算冗余，全部采用低位發(fā)熱量計(jì)算。

本項(xiàng)目天然氣管道已接入，天然氣價(jià)格為2.9元/Nm3。