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2.2.2 建设条件分析
不同的城市在建设城市智慧能源系统前,应明确城市的建设基础和建设条件:一是明确当前城市能源系统发展现状,包括对城市供能的能源骨干网传输能力,能源品种、规模、供应方式,本地资源开发及区外供应潜力,用户用能品种比例、规模、特征;二是明确城市其他系统发展情况,智慧城市各子系统功能升级需求,能源系统与其他系统的融合程度;三是分析城市特点,包括居民生产生活方式、环保理念、文化特点等。
2.2.3 城市级综合能源规划要点
(1)“多能互补、源网荷储协调”的智慧能源系统规划中,在追求经济性基础上,需把握4点。①最大化利用城市内外部清洁能源。在能源供应环节,统筹考虑本市能源资源条件与可通过大电网等渠道获取的外部资源,优化平衡内外部资源搭配,以最大限度利用清洁能源。②以电为核心设计跨系统耦合优化。推动以电为核心,热、气等能源系统协同优化,科学规划热电联产、热泵、燃气三联供等多能耦合环节的规模和布局。③以高效替代、再电气化等理念分析各能源品类终端需求。④以获得必要灵活裕度为目标合理配置能源的多元存储,提高综合能源系统灵活性,促进清洁能源消纳。
(2)鉴于微能网等分散自治元素是城市智慧能源系统的基础组成部分,但又属于多元市场主体自发行为,难以统一规划建设,因此要把握好大系统与小元素的关系。①保障大系统能够支持分散自治元素大量接入、即插即用。建设新型配电网以支持分布式电源与V2G等可能产生的局部双向潮流,改造燃气管网以保障三联供机组实时用气需求,推动信息系统与能源系统深度融合以提高多元主体实时交互能力。②把控分散自治元素接入对大系统的影响。避免大量分散自治元素接入对大系统安全稳定运行产生不利影响,例如规范分布式新能源发电涉网性能标准,要求微能网配备足够储能,避免将剧烈波动传导到大系统等。③规划中充分发挥分散主动元素参与大系统运行的潜力。充分考虑分布式发电、储能、电动汽车、需求响应等参与大系统调度运行的方式,在计及其参与系统电力平衡、调峰调频、备用等方面潜力与促进清洁能源消纳作用的条件下进行城市综合智慧能源系统规划。
(3)城市智慧能源系统中,实现能源系统与外部的深度融合,需要重点把握如下一体化规划要点。①物理信息一体化:物理信息融合是城市智慧能源系统智慧化的基础,能源装置与信息采集设备的融合标准、能源网络与信息网络的协同设计是物理信息一体化的关键。②能源交通一体化:能源系统和交通系统是城市的关键子系统,充电桩布局、电动汽车充放电量控制和交通流量控制之间的匹配是能源交通一体化规划的核心。③城市地下廊道一体化:城市土地稀缺,管网建设投资大,进行电、气、冷、热管网布局综合规划是管廊一体化规划的核心。
2.2.4 综合服务平台顶层设计
城市能源综合服务平台是集系统调控、市政协调、市场交易、数据共享、应用接口等功能为一身的综合体,是城市智慧能源系统的大脑,也是其“智慧”的根本所在[9]。城市能源综合服务平台一方面要保证城市能源系统自身的安全、高效、稳定运行和开放的能源交易,另一方面也需要与城市其他子系统进行协调互动,形成城市功能的有机体。同时,需要通过数据开放共享的方式吸引、激励相关机构参与城市能源互联网的建设并催生新业态、新应用。此外,要实现能源系统中多主体间的能源交易。长远来看,平台还将具有能源应用的植入接口和仓储功能,实现微能网和用户层面应用的加载使用[10]。
(1)打造区域内优先级最高的多能统一的能源系统调控子平台。能源系统调控子平台的主要功能是实现多能统一调度。通过建立网络波动性和随机性的平抑策略和风险控制策略,充分考虑集群性负荷响应特性和多能之间的转换替代,发挥储能在平衡能源时空差异方面的作用进行多能统一调控。同时,为了保证整个城市能源系统的安全统一调度,能源系统调控子平台的调度优先级高于能源配网各能源品种自身的调度。能源调控子平台示意如图2所示。
图 2 能源调控子平台示意
Fig. 2 Schematic diagram of the energy control sub-platform
(2)打造以用户为中心,以电动汽车等新业态为市场关键元素的能源交易子平台。能源交易子平台主要提供多样化的能源交易方式,可以满足用户和企业的多元化的能源交易需求,如B2C的互动交易和价格套餐、B2B的双边合约、集中撮合、标准合约、电子拍卖等[11]。能源交易协议生效与调控指令生成联动,满足多主体间多能源品种的高效交易。能源交易子平台示意如图3所示。
图 3 能源交易子平台示意
Fig. 3 Schematic diagram of the energy trading sub-platform
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