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多能互补优化模式分析与展望

北极星储能网  来源:中国电力企业管理  作者:韩晓平  2017/11/10 16:51:09  我要投稿  

北极星储能网讯:国家发改委和国家能源局2016年7月4日曾联合发布了《关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》(发改能源〔2016〕1430号)文件(以下简称1430号文件),旨在“提高能源系统效率,增加有效供给,满足合理需求,带动有效投资,促进经济稳定增长。”

推进多能互补的目的是要通过多种能源技术相互弥补彼此的缺陷,实现“集成优化”,充分兼容和利用间歇性的可再生能源,降低终端能耗。这就形成了以下几种优化模式:一是供给侧优化;二是近需求侧优化;三是需求侧优化;四是供需协同优化。而从维度看,存在同步优化与异步优化;集成优化与协同优化;单一维度优化与跨界优化等。

供给侧优化模式

根据1430号文件,供给侧优化模式就是“利用大型综合能源基地风能、太阳能、水能、煤炭、天然气等资源组合优势,推进风光水火储多能互补系统建设运行。”这是在能源的供给侧进行大系统优化。这样的项目不少,例如前些年,国家能源局推进了千万千瓦级的“风电三峡”和“光伏三峡”,国家电网为了将这些超大规模的可再生能源电力输送到东部经济发达地区,建设了特高压输电线路,但是接踵而来的是不稳定的可再生电力时有时无,难以维持特高压输电线路的电压稳定。为了解决这一矛盾,要在新疆及西北煤炭丰富地区大规模建设燃煤火电集群,以发展“风火打捆”或“风光火打捆”模式,这是典型的供给侧多能互补。国电投蒙东能源公司是一个既拥有燃煤火电和热电,也拥有大型风电的企业,早在1430号文件发布之前许多年,就将风电和火电实现互补,集成优化配置资源,是一个比较成功的实例。

近需求侧多能互补模式

1430号文件对于“近需求侧多能互补”模式是这样界定的:“面向终端用户电、热、冷、气等多种用能需求,因地制宜、统筹开发、互补利用传统能源和新能源,优化布局建设一体化集成供能基础设施,通过天然气热电冷三联供、分布式可再生能源和能源智能微网等方式,实现多能协同供应和能源综合梯级利用”。首先,它是一个传统能源和新能源“一体化集成供能基础设施”,不是用户侧用户分布式能源系统与用户侧用能系统一体化的集成优化;其次,它的侧重点仍然是提升能源供给侧一次能源系统的转换效率,而不是将帮助用户“节能降耗省钱”作为出发点。它与前一种的区别是更加靠近需求,但没有彻底融入需求侧。协鑫智慧能源在苏州开发区推进能源互联网,强调能源的“六位一体”,将分布式天然气冷热电三联供、区内的光伏电站和微风发电、地热和工业废热回收利用、储能和节能服务等六个系统统筹配置,构筑新的清洁高效的区域能源供应体系,实现协调优化,形成区域的能源互联网系统,提升区域的能源综合供给效率。

需求侧多能互补模式

“需求侧多能互补”是完全从需求侧出发,其目的是为能源终端用户直接参与“节能降耗省钱”。实现这一目标,需要完全服务和融入用户一侧,用户具有极高的参与度和自主性,在能源用户一侧实现对于节能减排的“人人参与、人人尽力、人人享有”。用户侧分布式能源和用户侧分布式储能实现协同优化,重点在用户侧实现多种二次能源的协同提效。在此方面,埃隆˙马斯克为世界提供了一个极具想象力的模式。特斯拉将用户分布式屋顶光伏、“电源墙”分布式户用储能电池和用户的电动汽车组成了一个“移动能源互联网”,让《第三次工业革命》作者杰米里˙里夫金梦想的“可再生能源随需求流动”变为可能。

美国居民用电占电力消费总量的37.4%,是最大的电力消费市场。居民电价为每千瓦时13.8~22.2美分,折合人民币0.96~1.54元/千瓦时。居民用电由于分散,低压输送造成电损很大,且用电主要集中在用电高峰时段,故电价最高。高电价使安装分布式屋顶光伏的居民可以节省一大笔电费开销,从参与中分享乐趣。购置“电源墙”分布式储能电池的用户可将白天多余的光伏电力存储起来,供夜间或阴天时的用电需求,若有更多的富裕电力还可充进电动汽车的动力电池,解决交通能源需求。

这三件东西是三个分布式能源装置,组合起来就是多能互补。它们完全是由用户自主购置的,与传统能源供给侧毫无关系。它们组合起来能满足用户各种用电需求,确保用户供电可靠性;而且让电能供应完全脱离电网系统,随需求流动。依靠可再生能源在没有任何污染排放的前提下,为用户节约了能源开销。马斯克说,美国有4500万个屋顶,全球是其20倍,未来每一个家庭都可实现能源自给自足。

国家电网公司也已经开始尝试中国版的“三位一体”的需求侧多能互补模式。计划为一些拥有屋顶分布式光伏的用户配置储能电池,并配置智能双向充电桩。充电桩中的智能电表不仅可以记录光伏电站的发电量、用户自己的用电量、电动汽车的充放电量、应该获得的可再生能源发展基金补贴以及相应电费,还能将光伏发电的绿色证书记录下来,为未来的绿证交易提供依据。用户不仅可以使用和销售自己的绿色电力,为自己和邻里的电动汽车充电,还能够出售自己的绿证进行补偿。双向充电桩具有充电和向用户或电网输电的功能,让电动汽车成为可移动的储能电源,在必要时向电网反向供电,成为需求侧多能互补系统中的重要组成部分。所有的数据都会通过互联网上传到云端,大数据系统帮助电网和用户实现大范围的多能互补。

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