【文章內(nèi)容簡介】 規(guī)定，天然氣分布式能源綜合能源利用效率應(yīng)在70%以上，本工程熱經(jīng)濟指標(biāo)完全符合，且大于國家規(guī)定要求。經(jīng)計算，%，可以實現(xiàn)園區(qū)的電、蒸汽、制冷和生活熱水四種負荷的同時供給。表21 主要技術(shù)指標(biāo)項目單位數(shù)值裝機容量MW40年發(fā)電量kWh/a x 108全年供熱量GJ/a年平均發(fā)電天然氣耗量Nm3/kWh年平均供熱天然氣耗量Nm3/GJ年天然氣耗量Nm3 x 108發(fā)電設(shè)備年利用小時數(shù)h6125年平均熱電比%年平均全廠熱效率% 新能源消納根據(jù)紅豆集團的裝機規(guī)劃情況，預(yù)計到2020年地區(qū)將裝設(shè)有60MW光伏發(fā)電機組、40MW燃氣機組和5MW儲能裝置。其中僅光伏發(fā)電機組受日照與氣候因素影響出力無法控制，燃氣機組和儲能裝置均能夠?qū)崿F(xiàn)在自身能力范圍內(nèi)出力的自由調(diào)節(jié)，調(diào)峰性能優(yōu)異。根據(jù)紅豆集團用電需求預(yù)測結(jié)果，預(yù)計到2020年地區(qū)最大負荷60MW，與光伏發(fā)電裝機容量相同。每日最大負荷出現(xiàn)在白天，在8點～，而結(jié)合當(dāng)?shù)毓赓Y源情況，光伏發(fā)電機組出力率難達到60%以上，出力一直低于同時段負荷水平，若考慮燃氣機組全額為光伏調(diào)峰，則光伏機組所發(fā)電量可以在本地電網(wǎng)全額消納。根據(jù)紅豆集團電量平衡分析結(jié)果，即使令燃氣機組全額為光伏調(diào)峰，其年利用小時數(shù)依然可以達到6100小時以上，運行經(jīng)濟性良好。因此，紅豆集團具備全額消納本地光伏的能力，并且能夠保證其他類型機組運行的經(jīng)濟性，在未來的運行中可按照不棄光考慮。 光儲一體充電站的集成優(yōu)化建設(shè)光伏發(fā)電和蓄電池儲能一體化的公交車充電站。在白天高峰電價期間，利用儲能和雨棚光伏向電動公交車補充電量。1) 光伏發(fā)電，充電車位防雨棚面積約1000m2，為充分發(fā)揮光資源優(yōu)勢，本工程擬在雨棚上布置100kWp的光伏發(fā)電設(shè)備，全部電力自發(fā)自用。多年平均等效利用小時數(shù)1017h，系統(tǒng)壽命按25年計。2) 儲能的配置一方面為滿足白天光照強度較大時多余光伏電量的存儲，另一方面為滿足公交車充電站充電需求。在白天光照強度較高時存儲多發(fā)的光伏電量，并在夜晚低電價低谷期間存儲電量，白天高峰電價期間，向電動公交車補充電量。本工程擬采用1000塊12V，250AH的鉛碳蓄電池，分為20組，一組50塊。電池總?cè)萘?000kWh。 智慧綠色照明1) 光伏供電，配置太陽能光伏板及蓄電池用于對路燈及相應(yīng)附屬設(shè)施的供電。采集1天太陽能所儲存電量能滿足路燈15天左右的照明的供電要求，能較好的應(yīng)對多日陰雨天氣，實現(xiàn)完全利用清潔能源要求。2) 多種功能集成，集成公用wifi、尋路輔助功能、園區(qū)安防報警、環(huán)境監(jiān)測傳感器、車流監(jiān)測系統(tǒng)功能、公共信息推送。3) 對紅豆集團園區(qū)8條街道共843盞250W鈉燈進行智能化改造，采用光伏供電，可100%節(jié)省傳統(tǒng)能源消耗。夏季一般路燈開啟8個小時，冬季12個小時，按平均每天開始10個小時計算，，相當(dāng)于每年節(jié)約耗電量約77萬kWh。 樓宇智能負荷終端樓宇能效管理系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，通過在中心每層設(shè)置智能采集終端和機房的動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，對建筑的電力、燃氣、水等各分類能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行采集，通過后臺系統(tǒng)對能耗數(shù)據(jù)進行處理，計算樓宇內(nèi)的各類能耗信息、機房PUE等。并根據(jù)能耗信息分析建筑能耗狀況，調(diào)整樓宇各耗能系統(tǒng)的使用控制策略，實現(xiàn)建筑節(jié)能應(yīng)用等。三、 系統(tǒng)運行 園區(qū)分布式能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多能互補分布式能源的多樣化、供電能力的不同以及負荷結(jié)構(gòu)的多樣化導(dǎo)致其內(nèi)部各層次元素的不同和層次間聯(lián)結(jié)關(guān)系的差異。園區(qū)多能互分布式能源站中從燃料輸入到能量終端用戶主要有電能流、熱能流以及天然氣流等能量流，園區(qū)具體的多能互補分布式能源系統(tǒng)供能關(guān)系如圖31所示。園區(qū)的能源的外部輸入主要是天然氣燃料和外部電網(wǎng)的電能供應(yīng)。天然氣主要用來為燃汽輪機組提供燃料，燃氣輪機除了生產(chǎn)高品質(zhì)電能外，還可以通過熱能蒸汽來滿足園區(qū)內(nèi)的熱負荷需求和工業(yè)蒸汽的需求，并且可以提供一部分熱能蒸汽給蒸汽式可吸收制冷機以及氣體吸收制冷機制冷用，以便用來滿足一部分的冷能需求，另一部分冷能需求則由電能轉(zhuǎn)換來滿足。光伏電池、燃氣輪機除了滿足園區(qū)內(nèi)的電負荷外，還可以向儲能裝置充電。能源的外部輸入燃氣輪機組分布式光伏電能熱能蒸汽蒸汽需求熱能需求冷能需求電能需求分布式儲能智能生產(chǎn)調(diào)度智能生產(chǎn)調(diào)度圖31園區(qū)多能互補分布式能源系統(tǒng)供能關(guān)系圖根據(jù)紅豆集團分布式能源規(guī)劃，在園區(qū)分布式能源站配置40MW燃氣輪機組，能源站出2回110kV線路接入220kV**變，光伏電站60MW，并配置5MW儲能裝置，出1回110kV線路接入220kV**變。紅豆集團電力負荷現(xiàn)26MW，到2020年預(yù)計達到60MW，電力負荷出線主要集中在220kV**變和110kV**變的10kV側(cè)。園區(qū)熱力負荷峰值現(xiàn)在是42t/h，基本熱力負荷為30t/h，預(yù)計到2020年達到熱力負荷峰值可達到50t/h。園區(qū)分布式能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖32所示。圖32 紅豆集團分布式能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 園區(qū)分布式能源系統(tǒng)運行獨立性評估燃汽輪機組可完全滿足園區(qū)的熱能供應(yīng)，冷能負荷則分別由燃汽輪機組供應(yīng)和電能轉(zhuǎn)換來滿足。園區(qū)內(nèi)，冷、熱完全可做到能源獨立。根據(jù)電力平衡分析結(jié)果，紅豆集團在典型方式下能夠?qū)崿F(xiàn)自我電力平衡，不需要同外界進行電力交換。然而地區(qū)出力不穩(wěn)定的光伏裝機總量達到60MW，在陰天停發(fā)或出力較低時地區(qū)僅能依靠40MW燃機供電，供電能力可能存在不足，屆時需要從外網(wǎng)受入電力滿足負荷供電需求，在燃機檢修期間上述問題將更加嚴(yán)峻。根據(jù)電量平衡分析結(jié)果，為滿足紅豆集團用電量需求，2020年光伏機組年利用小時數(shù)需要達到1017小時，燃氣機組利用小時數(shù)需要達到6125小時，均處于合理范圍內(nèi)，發(fā)電機組運行經(jīng)濟合理。綜上所述，紅豆集團在典型方式下能夠?qū)崿F(xiàn)自我電力平衡，發(fā)電機組運行經(jīng)濟合理，具備一定的獨立運行能力，僅在特殊方式下可能同外界進行少量電力交換。 園區(qū)分布式能源系統(tǒng)運行可靠性評估根據(jù)工程接入方案，2020年紅豆集團分布式能源站以110kV線路接入**變，線路兩端設(shè)有斷路器，線路配置縱聯(lián)差動保護。由圖32可知，110kV**變及220kV**變通過10kV出線為地區(qū)用戶供電，故以220kV**變10kV母線及110kV**變電站10kV母線作為負荷節(jié)點，研究區(qū)域分布式能源站以及農(nóng)業(yè)光伏大棚對系統(tǒng)可靠性的影響。選取供電可靠率作為可靠性評估指標(biāo)，供電可靠率計算公式如式（1）所示。 （1）其中，用戶平均停電時間為描述負荷點可靠性的主要指標(biāo)，可由式（2）計算。（2）以區(qū)域分布式能源站為例，研究區(qū)域分布式能源站或農(nóng)業(yè)光伏大棚送出線路故障造成的用戶停電持續(xù)時間。當(dāng)區(qū)域分布式能源站110kV送出線路發(fā)生故障時，保護裝置控制斷路器瞬時動作隔離故障，原區(qū)域分布式能源站供應(yīng)的負荷將由農(nóng)業(yè)光伏大棚及系統(tǒng)側(cè)供電，由于地區(qū)總負荷約為26MW，遠小于110kV**變及220kV**變的額定容量，且考慮**變220kV出線裕量充足，故負荷轉(zhuǎn)移過程不會造成主變及系統(tǒng)側(cè)220kV線路過載，因此區(qū)域分布式能源站110kV送出線路故障不會造成用戶停電，即式（2）中每次用戶停電持續(xù)時間為0。綜上所述，紅豆集團區(qū)域分布式能源站接入后，對地區(qū)的系統(tǒng)可靠性不會產(chǎn)生影響，地區(qū)發(fā)生單一線路故障時，結(jié)合所配置的保護策略及斷路器功能，地區(qū)用戶平均停電時間為0，供電可靠率為100%。，需求量隨工業(yè)生產(chǎn)量變化而變化，對這部分負荷考慮采用抽凝機供給以提高整體熱效率。當(dāng)蒸汽負荷較小時，余熱鍋爐產(chǎn)生的高壓蒸汽優(yōu)先進入抽凝機做功產(chǎn)生電能，將做功后的低溫低壓蒸汽抽出用于供給工業(yè)蒸汽；當(dāng)蒸汽負荷增大時，可以調(diào)整抽凝機抽出的蒸汽量，滿足工業(yè)生產(chǎn)需求；當(dāng)抽出的蒸汽量占抽凝機進汽量的比例超過75%時，抽凝機無法滿足工業(yè)負荷需求，可以將余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過減溫減壓，直接對外供給。供汽可靠率為100%。此外，經(jīng)調(diào)研，目前分布式能源站所采用主要設(shè)備（如燃氣輪機、余熱鍋爐、汽輪機等）的可靠性均在99%以上。 智能化運行水平1) 綜合能源管理系統(tǒng)構(gòu)架園區(qū)能量管理系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成：園區(qū)能量管理中心和各分布式能源自身的監(jiān)控系統(tǒng)以及負荷監(jiān)測系統(tǒng)。電力系統(tǒng)調(diào)度中心與園區(qū)分布式能源系統(tǒng)的信息交換由紅豆能量管理中心負責(zé)管理。具體參見圖33。電動汽車充電站樓宇能源綜合管控分布式光伏發(fā)電用電量采集園區(qū)能量管理中心紅豆集團電力主網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)燃汽輪機組圖33 紅豆園區(qū)能量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖綜合了各分布式電源、負荷等的本地控制系統(tǒng)提供的信息，基于分布式電源發(fā)電的報價、儲能單元的剩余容量、電網(wǎng)電價以及根據(jù)負荷需求制定的經(jīng)濟發(fā)電計劃，紅豆能量管理中心系統(tǒng)運用合理的能量管理策略管理各分布式發(fā)電單元以及儲能單元的運行狀態(tài)，來實現(xiàn)園區(qū)的能量平衡和經(jīng)濟運行。紅豆能量管理中心系統(tǒng)與分布式電源、負荷等的本地控制系統(tǒng)之間的信息交換通過本地的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)來實現(xiàn)。2) 光伏電站智能控制系統(tǒng)光伏電站工程按照“無人值班，少人值守”的原則設(shè)計。配置一套計算機監(jiān)控系統(tǒng)，采用集光伏電站運行數(shù)據(jù)采集﹑顯示﹑數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ転橐惑w的綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)。計算機監(jiān)控系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集和處理、數(shù)據(jù)庫的建立與維護、控制操作、防誤閉鎖、同期、報警處理、事件順序記錄及事故追憶、畫面生成及顯示、在線計算及制表、電能量處理、時鐘同步、人－機聯(lián)系、系統(tǒng)自診斷和自恢復(fù)、遠動功能和與其它設(shè)備接口等功能。3) 燃汽輪機組智能控制系統(tǒng)燃氣輪機組主要以燃機DCS系統(tǒng)作為燃汽輪機組集中控制的核心。操作人員可以通過控制網(wǎng)絡(luò)對整個燃汽輪機組進行控制及監(jiān)視?？刂凭W(wǎng)絡(luò)包含所有的必要設(shè)備，如操作員站，工程師站等。DCS系統(tǒng)及所有就地設(shè)備采用最新的技術(shù)，冗余工能，具有高可靠性。所有的現(xiàn)場控制設(shè)備將通過DCS進行同步。燃機系統(tǒng)的控制及監(jiān)視即可以通過操作員站及可以通過隨燃機提供的操作系統(tǒng)進行，并通過與DCS的通訊接口，也能實現(xiàn)對燃機的監(jiān)視和調(diào)控。4) 充電站監(jiān)控系統(tǒng)充電站監(jiān)控系統(tǒng)主要完成采集、處理、存儲來自充電機及配電監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，提供圖形化人機界面及語音報警功能，完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)及下發(fā)控制命令，用以監(jiān)控充電機及配電系統(tǒng)的運行；除配電站監(jiān)控SCADA功能外，還提供對充電站系統(tǒng)的諸如智能負荷調(diào)控等高級應(yīng)用功能，為充電站安全、可靠、經(jīng)濟運行提供保障手段。5) 樓宇綜合能源管控系統(tǒng)樓宇綜合能源管理系統(tǒng)采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對園區(qū)各區(qū)域建筑設(shè)施的能源消耗環(huán)節(jié)實施集中扁平化動態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化分析及管理。系統(tǒng)由能源計量管理、能耗在線監(jiān)測、能耗數(shù)據(jù)分析、能耗指標(biāo)管理、預(yù)測預(yù)警管理、自主能源審計管理、綜合報表管理、智能決策支持、智能管控等多個可擴展模塊構(gòu)成，通過與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及自動控制系統(tǒng)的有效集成，能夠?qū)^(qū)域?qū)崿F(xiàn)能源在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和綜合管理服務(wù)功能。樓宇綜合能源管理平臺將園區(qū)市政及各個末端分支的能源系統(tǒng)整合，借助能量調(diào)控管理中心的平臺支持，把整個園區(qū)頂層能源規(guī)劃與末端能源管理有機結(jié)合起來，促進園區(qū)層面的節(jié)能減排，為園區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、園區(qū)建設(shè)發(fā)展方向的確定提供有效的技術(shù)手段。6) 一體化能量管理系統(tǒng)根據(jù)紅豆集團分布式能源規(guī)劃以及接入系統(tǒng)的構(gòu)架特征，即分布式光伏電站、燃汽輪機組、園區(qū)負荷與園區(qū)主電網(wǎng)相互交錯，因此園區(qū)的能源系統(tǒng)不能再以單獨的微網(wǎng)系統(tǒng)并入園區(qū)的主電網(wǎng)，而是把各分布式電源、各能源負荷以及園區(qū)內(nèi)的能源服務(wù)作為整體考慮，按照園區(qū)獨特的運行模式進行一體化能量管理調(diào)控。因此，建議在園區(qū)建立能源運行監(jiān)測中心，在保證園區(qū)電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠的前提下，對各類分布式能源系統(tǒng)進行多能互補、優(yōu)化調(diào)度，以便實現(xiàn)整個系統(tǒng)能源利用效率的最大化以及經(jīng)濟效益的最大化。除了先進的控制技術(shù)，多能互補分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟穩(wěn)定運行也依賴于系統(tǒng)級合理的能量管理與集成控制，分布式能源站自身的能量優(yōu)化管理，可以有效提高能源利用效率以及系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。多能互補分布式能源系統(tǒng)中的可調(diào)節(jié)變量比常規(guī)的電力系統(tǒng)更加豐富。在滿足整個系統(tǒng)運行約束的前提下，通過調(diào)節(jié)分布式電源旳出力、冷熱電三聯(lián)供機組的輸出以及儲能單元的輸入輸出等變量，來保證很好地利用可再生能源以及實現(xiàn)分布式能源系統(tǒng)的優(yōu)化運行。故而，園區(qū)的多能互補調(diào)控系統(tǒng)是園區(qū)能量管理系統(tǒng)的核心。其能量管理重點在于分布式發(fā)電系統(tǒng)的接入帶來的影響、分布式發(fā)電系統(tǒng)與常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的異同、整個系統(tǒng)各個單元的控制技術(shù)以及由多能互補能量管理系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度等方面。四、 自主創(chuàng)新能力 自主技術(shù)裝備紅豆集團多能互補綜合示范工程全部采用國產(chǎn)設(shè)備，具體如下：1) 天然氣能源站設(shè)備國產(chǎn)化，目前，我國的分布式能源燃氣輪機國產(chǎn)化生產(chǎn)制造，主要采用“中方控股，外放參股”的模式，如華電GE，南汽GE，東汽川崎等。余熱鍋爐、蒸汽輪機和主要的輔機設(shè)備均可做到100%國產(chǎn)化。園區(qū)分布式能源站的主要設(shè)備，按照能源站總體投資比例計算，設(shè)備的國產(chǎn)化率為70%。2) 光伏發(fā)電設(shè)備國產(chǎn)化，采用國產(chǎn)晶硅光伏組件，組件效率滿足“領(lǐng)跑者”計劃要求：%和17%以上。地面光伏集中式逆變器、屋頂分布式光伏組串式逆變器采用國產(chǎn)產(chǎn)品。3) 送變電設(shè)備國產(chǎn)化，我國從配電網(wǎng)10kV至特高壓電網(wǎng)1000kV的設(shè)備已完全國產(chǎn)化，交流110kV電壓等級屬于標(biāo)準(zhǔn)電壓等級，在我國具有豐富的運行經(jīng)驗。4) 充電站設(shè)備國產(chǎn)化，由于我國已大力推行新能源汽車多年，且在江蘇、浙江等南部地區(qū)已經(jīng)形成規(guī)模，其配套設(shè)施也日趨完善，尤其是充電樁，已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、行業(yè)化。電動公交車光儲一體化充電站工程中，其主要系統(tǒng)設(shè)備完全可由國內(nèi)自主設(shè)備來構(gòu)建。5) 智慧綠色照明設(shè)備國產(chǎn)化，我國的節(jié)能照明制造商眾多，所相應(yīng)的照明控制系統(tǒng)也已智能化、高端化，行業(yè)內(nèi)也產(chǎn)生眾多知名世界的企業(yè)，其產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)含量業(yè)已屬于世界前沿，完全可以支撐園區(qū)的智慧綠色照明。6) 樓宇智能負荷終端設(shè)備國產(chǎn)化隨著綠色建筑概念的提出，樓宇的節(jié)能綠色環(huán)保逐漸被人們所重視，相應(yīng)的，也產(chǎn)生眾多與之相關(guān)的產(chǎn)品，樓宇能效管理平臺就是其中最具代表性的系統(tǒng)產(chǎn)品之一。因此，樓宇智能負荷終端工程完全國產(chǎn)化。7) 通信信息工程設(shè)備國產(chǎn)化