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綜合智慧能源賦能“新基建”
新基建時(shí)代方向
2020年中國綜合智慧能源平臺組織聯(lián)合體(Alliance-6)主辦了“2020綜合智慧能源優(yōu)秀示范項(xiàng)目案例報(bào)告會”,首次公開發(fā)布35個綜合智慧能源項(xiàng)目案例,其中智慧城鎮(zhèn)型綜合智慧能源項(xiàng)目6個（占比17%）,產(chǎn)業(yè)園區(qū)型綜合智慧能源項(xiàng)目14個（占比40%）,集群樓宇型綜合智慧能源項(xiàng)目5個（占比14%）,平臺服務(wù)型綜合智慧能源項(xiàng)目10個（占比29%）。
智慧城鎮(zhèn)型綜合智慧能源項(xiàng)目主要面向城市新區(qū)建設(shè)、老城區(qū)或縣鎮(zhèn)區(qū)域擴(kuò)建改造建設(shè),結(jié)合新型智慧城市建設(shè)要求,開展的綜合智慧能源建設(shè)和服務(wù)。智慧城鎮(zhèn)型綜合智慧能源項(xiàng)目的客戶主體是地方政府。
智慧城鎮(zhèn)型綜合智慧能源項(xiàng)目著力解決能源需求大、種類多、環(huán)保要求高、綜合能效低等問題。結(jié)合智慧樓宇、智慧交通、智能城市基礎(chǔ)設(shè)施 等手段,打造綠色、生態(tài)、節(jié)能、高效、安全的城市能源整體解決方案。智慧城鎮(zhèn)型綜合智慧能源項(xiàng)目以天然氣 冷熱電三聯(lián)供、分布式燃機(jī)、超低排放火電、水電、生物質(zhì)（垃圾）發(fā)電、地?zé)釕?yīng)用、大電網(wǎng)供電為基礎(chǔ)的能源供應(yīng),結(jié)合分布式光伏、低風(fēng)速景觀式風(fēng)電、熱泵、儲能等多種能源供應(yīng)形式。
產(chǎn)業(yè)園區(qū)型綜合智慧能源項(xiàng)目主要指工業(yè)園區(qū)或高新園區(qū)項(xiàng)目。園區(qū)可以是單一種類產(chǎn)業(yè)園區(qū)或多種類產(chǎn)業(yè)園區(qū)。
工業(yè)園區(qū)綜合智慧能源項(xiàng)目的能源區(qū)域規(guī)模差別比較大,有不到十平方公里的小型工業(yè)園,也有達(dá)到幾百平方公里的工業(yè)園區(qū)。工業(yè)園區(qū)綜合智慧能源項(xiàng)目特點(diǎn)是能源需求密度較大,除電、冷、熱等能源需求外,有蒸汽、熱水、余熱綜合利用、充電樁及充電場等需求。
工業(yè)園區(qū)綜合智慧能源項(xiàng)目能源供應(yīng)形式主要有天然氣冷熱電三聯(lián)供、大電網(wǎng)供電、余熱利用、建筑一體化與屋頂光伏、分布式風(fēng)電、儲能等,部分地區(qū)以燃煤作為一次能源供應(yīng)。
高新園區(qū)綜合智慧能源項(xiàng)目主要針對機(jī)場空港、高鐵樞紐中心、高教園區(qū)、科技園區(qū)、高新開發(fā)區(qū)、大學(xué)校區(qū)、數(shù)據(jù)中心、現(xiàn)代化醫(yī)院等規(guī)劃建設(shè)的綜合智慧能 源項(xiàng)目。高新園區(qū)綜合智慧能源項(xiàng)目能源供應(yīng)形式以天然氣分布式能源站為主,包括配電網(wǎng)、分布式光伏、風(fēng) 電、供熱管網(wǎng)系統(tǒng)、儲能和充電樁及充電場等。
集群樓宇型綜合智慧能源項(xiàng)目是依托商業(yè)建筑、總部基地、辦公大樓、賓館酒店、?？漆t(yī)院、酒店式公寓、寫字樓、別墅區(qū)和小型高檔社區(qū)等進(jìn)行綜合智慧能源建設(shè)的項(xiàng)目。通常面對單一形式、“主體+裙房”形式、小規(guī)模的群體建筑形式開展綜合智慧能源建設(shè)。集群樓宇型項(xiàng)目對能源供應(yīng)的可靠性要求高于其他類項(xiàng)目,能源供應(yīng)主要包括天然氣冷熱電三聯(lián)供、分布式燃機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、大電網(wǎng)供電、建筑一體化與屋頂光伏、地?zé)?、儲能等?/span>
總體來看,綜合智慧能源是未來能源增長的主流,特別是在工業(yè)園區(qū)、開發(fā)區(qū)內(nèi)進(jìn)行。我國現(xiàn)有國家級工業(yè)園區(qū)和開發(fā)區(qū)552個,省級工業(yè)園區(qū)和開發(fā)區(qū)1991個,未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>綜合智慧能源項(xiàng)目體量小、機(jī)制新,適應(yīng)市場能力強(qiáng),可以在新形勢下形成強(qiáng)大的新基建基礎(chǔ), 諸如智慧城鎮(zhèn)、美麗鄉(xiāng)村、智慧交通、智慧醫(yī)院等。
布局新時(shí)代
行業(yè)層面的智慧能源建設(shè)已有部署。2016年2月,國家發(fā)展改革委、國家能源局、工業(yè)和信 息化部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》,提出了“智能化能源生產(chǎn)消費(fèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”、“多能協(xié)同綜合能源網(wǎng)絡(luò)建設(shè)”、“發(fā)展儲能和電動汽車應(yīng)用新模式”、“發(fā)展智慧用 能新模式”等十大重點(diǎn)任務(wù)。
地方層面對于智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施建 設(shè)任務(wù)與行業(yè)層面的部署一脈相承。針對不同地方特色,其建設(shè)重點(diǎn)有所取舍和側(cè)重。新基建大潮下,智慧能源基礎(chǔ)設(shè) 施作為典型的融合基礎(chǔ)設(shè)施得到加快部署。北京、上海、山東、昆明、福州、寧波 等地陸續(xù)發(fā)布了關(guān)于推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施 建設(shè)的專項(xiàng)文件,智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)部署是重點(diǎn)內(nèi)容之一。從不同地方部署來分析,地方推進(jìn)智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)部署大致分為物理層、信息層和智慧應(yīng)用層三方面。
物理層建設(shè)任務(wù)主要包括電動汽車充電設(shè)施、氫能產(chǎn)業(yè)鏈、電網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)、管廊、站址等供能設(shè)施一體化,以及清潔能源產(chǎn)業(yè)智能化生產(chǎn)。信息層任務(wù)主要是建設(shè)能源大數(shù)據(jù)平臺,強(qiáng)化電力、天然氣、熱力管網(wǎng)等各類能源網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享。應(yīng)用層任務(wù)主要提供智慧用能服務(wù),包括能耗監(jiān)測平臺和監(jiān)測終端建設(shè),促進(jìn)不同能源形態(tài)協(xié)同轉(zhuǎn)化,“能源+”多種場景應(yīng)用等。
新基建，新特征
新型基礎(chǔ)設(shè)施是以新發(fā)展理念為引領(lǐng),以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動,以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),面向高質(zhì)量發(fā)展需要,提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系。
新型基礎(chǔ)設(shè)施主要包括信息基礎(chǔ)設(shè)施、融合基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施三個方面。信息基礎(chǔ)設(shè)施主要是指基于新一代信息技術(shù)演化生成的基礎(chǔ)設(shè)施,比如以5G、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為代表的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,以人工智能、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等為代表的新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施,以數(shù)據(jù)中心、智能計(jì)算中心為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施等。
融合基礎(chǔ)設(shè)施主要是指深度應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù),支撐傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)型升級,進(jìn)而形成的融合基礎(chǔ)設(shè)施,比如,智能交通基礎(chǔ)設(shè)施、智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施等。創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施主要是指支撐科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品研制的具有公益屬性的基礎(chǔ)設(shè)施,比如,重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、科教基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施等,新基建投資將不斷加速和改變綜合能源服務(wù)市場。
綜合智慧能源包含了特高壓、智能電網(wǎng)、智慧電廠、電能替代、電動汽車、綜合能源服務(wù)、能源區(qū)塊鏈、電動汽車充換電、分布式能源等新型能源。
新基建為能源產(chǎn)業(yè)開辟出新的發(fā)展空間和新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn),政策密集部署,各方積極響應(yīng),企業(yè)主動布局,智慧能源建設(shè)掀起一輪熱潮。當(dāng)前,能源產(chǎn)業(yè)正在走向大能源時(shí)代,以綜合能源服務(wù)為代表的新業(yè)態(tài)正在革新傳統(tǒng)的能源體系。絕大多數(shù)的基建項(xiàng)目都需要能源配套設(shè)施的建設(shè),由此可以確定,基建投資的背后必然將拉動對新的智慧型、綜合型能源服務(wù)需求增長。
綜合智慧能源賦能“新基建”
在“新基建”體系中,“特高壓”成為重點(diǎn)領(lǐng)域之一,為智慧能源發(fā)展提供了重要方向。實(shí)際上,2020年以來,國家電網(wǎng)就陸續(xù)發(fā)布了多個文件,大力支持特高壓項(xiàng)目建設(shè)。特高壓及重點(diǎn)電網(wǎng)項(xiàng)目的推進(jìn)與落地,將 有助于為智慧能源發(fā)展打開多元化渠道,并支撐智慧能源產(chǎn)業(yè)茁壯成長。
新冠疫情以來,作為智慧城市的主要部分,智慧能源體現(xiàn)出巨大優(yōu)勢,做出了自己的貢獻(xiàn)。相關(guān)能源企業(yè)集團(tuán)克服困難,以智能技術(shù)為依托,保障了城市能源供應(yīng)與能源安全,同時(shí)也為城市管理提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)參考,為企業(yè)復(fù)工復(fù)產(chǎn)、疫情防控也提供了支持。智慧能源的價(jià)值已經(jīng)得到很好地體現(xiàn)。
進(jìn)一步推進(jìn)智慧能源產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展、快速落地相關(guān)措施,真正使智慧能源產(chǎn)業(yè)走向成熟,要重點(diǎn)做好以下幾個方面工作：
首先,推動區(qū)域性能源大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。大數(shù)據(jù)中心是“新基建”七大領(lǐng)域之一,也是近年來大數(shù)據(jù)、云計(jì)算產(chǎn)業(yè) 發(fā)展的重要支撐。對于能源行業(yè)來說, 數(shù)據(jù)的收集、輸送、儲存、分析、利用都 是非常關(guān)鍵的,必須整合好數(shù)據(jù)資源,才能更好地匯聚政府、社會、企業(yè)和用戶信息,為最終的決策部署提供依據(jù)。能源數(shù)據(jù)中心的建設(shè),使能源數(shù)據(jù)能夠更加高效地流通和運(yùn)用,打破“數(shù)據(jù)孤島”的存在,提高數(shù)據(jù)的整體質(zhì)量和安全水平。能源數(shù)據(jù)中心的發(fā)展也可以為智慧城市建設(shè)帶來幫助,使得智慧城市數(shù)字生態(tài)更為完整。
其次,推動相關(guān)法律法規(guī)的完善。對于如何收集、輸送、儲存、分析、利用能源數(shù)據(jù),如何推進(jìn)智慧能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展, 如何解決智慧能源建設(shè)中存在的問題,行業(yè)、企業(yè)間還沒有一個規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn),相關(guān)的法律法規(guī)也不夠完善。以“碳稅”為例,2010年時(shí),國家發(fā)改委與財(cái)政部就 曾經(jīng)提出出臺“碳稅”的建議,但一直未出臺相關(guān)法律法規(guī)?！疤级悺钡耐瞥鲇欣谕苿觿?chuàng)新、提高能效。國外發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)較為豐富。我們準(zhǔn)備開展碳交易相關(guān)工作,碳稅相關(guān)法律法規(guī)的出臺則變得非常必要。解決法律法規(guī)的滯后將有利于智慧能源可持續(xù)發(fā)展。
完善相關(guān)法律法規(guī),智慧能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展將有法可依、有規(guī)可循,從而避免行業(yè)加速發(fā)展的過程中,出現(xiàn)不必要的低 端競爭或泡沫化傾向,維護(hù)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
最后是專業(yè)復(fù)合型人才的培養(yǎng)。智慧能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須要與人工智能、大 數(shù)據(jù)、5G等前沿技術(shù)相融合,傳統(tǒng)的能源企業(yè)在對新一代信息技術(shù)的了解上 是存在一定遲滯的,現(xiàn)有的人才技術(shù)水平和技能水平也無法完全滿足未來的需求。
所以,必須及早開始進(jìn)行針對性地人才培養(yǎng),著眼于“能源+AI”、“能源 +5G”、“能源+物聯(lián)網(wǎng)”等模式,以及各種前沿技術(shù)和科技裝備在智慧能源產(chǎn)業(yè)中的綜合運(yùn)用,培養(yǎng)、引進(jìn)高端、復(fù)合型 專業(yè)人才。只有解決了人才方面的痛點(diǎn),智慧能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展才能具備持續(xù)活力。
城市清潔能源最優(yōu)方案
能源企業(yè)要充分發(fā)揮協(xié)同、拉動和創(chuàng)新引領(lǐng)作用,做大綜合智慧能源業(yè)務(wù),進(jìn)而助推常規(guī)能源綜合利用和新能源高 質(zhì)量發(fā)展。發(fā)展綜合智慧能源產(chǎn)業(yè),依托主力業(yè)務(wù)基礎(chǔ)優(yōu)勢,向冷、熱、電綜合儲 用方向發(fā)展,有利于能源企業(yè)拓展綜合能源業(yè)務(wù),帶動企業(yè)主業(yè)發(fā)展。利用“互 聯(lián)網(wǎng)+”模式聚合眾多終端能源消費(fèi)體,對推動電力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、破解能源資源瓶頸約束、實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)、新能源、綜合智慧能源聚合。聚合眾多柔性能源體,參與需求側(cè)響應(yīng)市場,探索性的業(yè)務(wù)增長點(diǎn),成為新的利潤增長點(diǎn)和業(yè)務(wù)增長點(diǎn)。
在“零碳、經(jīng)濟(jì)、智慧”總體目標(biāo)引領(lǐng)下,國家電力投資集團(tuán)建設(shè)了寶之谷綜合能源示范項(xiàng)目并在2020年投入使用。投運(yùn)當(dāng)年就刷新一系列節(jié)能減排指標(biāo)：碳及氮氧化物排放降低84%、總用電量中谷電占比提高45%、總體用能成本降低20%、系統(tǒng)能效提升10%以上等。
寶之谷綜合智慧能源示范項(xiàng)目位于北京市昌平區(qū)十三陵鎮(zhèn),占地面積154畝,建筑面積4.2萬平方米。綜合智慧能源項(xiàng)目實(shí)施前,供能以天然氣和市電為主。項(xiàng)目實(shí)施后以隱蔽布置、融入自然為原則,在不影響院區(qū)、樓宇外觀前提下進(jìn)行智慧能源改造。
寶之谷綜合智慧能源示范項(xiàng)目應(yīng)用了多種智慧能源高端技術(shù),統(tǒng)籌電熱冷 和生活熱水綜合供能的終端能源互聯(lián)網(wǎng),全面架構(gòu)“源網(wǎng)荷儲用”新模式。寶之谷綜合智慧能源示范項(xiàng)目作為集群樓宇型綜合智慧能源示范項(xiàng)目,不僅充分挖掘綜合智慧能源項(xiàng)目的價(jià)值,也為城市能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化及 清潔替代提供最優(yōu)方案。
寶之谷綜合智慧能源示范項(xiàng)目特點(diǎn)零碳化、集成化、自主化、智能化。示范項(xiàng)目應(yīng)用風(fēng)能、太陽能、水源能、空氣能 等可再生能源技術(shù),實(shí)現(xiàn)園區(qū)供能零碳化。寶之谷綜合智慧能源示范項(xiàng)目供能方式不同于單一供能模式,其綜合了光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、電儲能、太陽能熱 水、熱泵、斜溫層水儲能等多種元素,實(shí)現(xiàn)電能向不同能源形態(tài)的轉(zhuǎn)換和儲存,電、熱、冷、水供應(yīng)集成化,提升能效,降低成本。
寶之谷綜合智慧能源示范項(xiàng)目采用國家電投中央研究院斜溫層水儲能技術(shù),西安太陽能公司高效單晶IBC雙面雙玻光伏、中國電力和山東院自主研發(fā)的綜合智慧能源優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)自主化關(guān)鍵技術(shù)示范。寶之谷綜合智慧能源示范項(xiàng)目采用大數(shù)據(jù)、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)搭建了園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)整個能源系統(tǒng)的智能化監(jiān)控、協(xié)同優(yōu)化調(diào)度和集約化管理。
電能供應(yīng),在市電基礎(chǔ)上新建設(shè)分 布式光伏、分散式風(fēng)電及電儲能系統(tǒng), 優(yōu)先利用可再生能源電力,通過夜間蓄電,用電高峰時(shí)段放電充分發(fā)揮峰谷電價(jià)政策,降低用電成本。電儲能系統(tǒng)采用鈉鹽電池、鐵鉻液流電池技術(shù),年儲電量75萬千瓦時(shí),每年節(jié)省用電費(fèi)用34萬元。分布式光伏采用國家電投自有的高效單晶IBC雙面雙玻半片光伏組件,轉(zhuǎn)換效率達(dá)到19.68%,園區(qū)自有的可再生能源發(fā)電在辦公生活用電中占比達(dá)50%以上。
空調(diào)熱水供應(yīng),采用低溫空氣源熱泵、污水源熱泵 替代燃?xì)忮仩t,利用電鍋爐及蓄熱水罐在夜間谷電時(shí)段蓄熱,智能優(yōu)化熱源運(yùn)行方式,年供熱量1.9萬吉焦,節(jié)省運(yùn)行成本134萬元。蓄熱水罐采用國家電投自主研發(fā)的斜溫層水儲能技術(shù),有效蓄水量1100立方米,蓄熱量1.7萬千瓦時(shí)。
空調(diào)冷水供應(yīng),采用電制冷機(jī)組、污水源熱泵,利用蓄冷水罐在夜間谷電時(shí)段蓄冷,年供冷量1.1萬吉焦, 節(jié)省運(yùn)行成本26萬元。蓄冷水罐與蓄熱水罐合并使用, 實(shí)現(xiàn)冷熱雙蓄供能,蓄冷量9280千瓦時(shí)。
生活熱水供應(yīng),優(yōu)先采用太陽能熱水系統(tǒng)供應(yīng),不足部分由空氣源熱泵及電鍋爐在夜間谷電時(shí)段蓄熱,滿足每天生活熱水用量。每年供應(yīng)生活熱水1.4萬噸,節(jié)省運(yùn)行成本23萬元。多能流能量管理系統(tǒng)利用自主研發(fā)的多能流能量管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)電、熱、冷、水綜合能源數(shù)據(jù) 采集與集中監(jiān)控,通過數(shù)據(jù)挖掘與人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)綜合能源出力與用能負(fù)荷精準(zhǔn)預(yù)測和優(yōu)化調(diào)度，達(dá)到多能協(xié)同、供需平衡、運(yùn)行效益最大化等目標(biāo)。
