工业园区的多能互补综合能源规划分析

陈琳

摘要: 建立综合能源系统是促进可再生能源纳入、开展各种形式的能源协调、提高能源使用效率和改善电力线的重要手段。积极开展集成能源试点项目，通过为不同类型的能源创建有机和物理平台，如电力/供热(冷却)，利用不同形式能源的互补功能和协同作用，改进电力系统资源优化配置，提高系统灵活性，提升可再生能源利用率和整体系统的综合效率。

关键词：综合能源系统；多能互补；工业园区

引言

面对日益严重的环境污染、能源安全是当今世界日益重要的问题，包容性能源系统将成为实现低碳排放和高效能源运行的有效手段，成为人类未来的一种主导形式，将受到广泛关注。以能源系统为基础的综合能源系统协调电力、煤炭、天然气、新能源等多种能源系统的规划，提高能源整体利用效率，助力可再生能源高质量发展，对国家经济和社会发展作出重大贡献。

1选取典型工业园区

以某工作园区作为典型案例，园区总面积51平方公里，总面积12.37平方公里。园区注重汽车和零部件的开发、设备的优质制造、精细化工以及现代物流和数据中心。

2园区综合能源系统模型

园区综合能源系统中能量输入形式多样，通常由热电联产机组CHP(combinedheatandpower)和外网购电作为电能的主要来源，由电锅炉/燃气锅炉、热泵、CHP作为热能的主要来源，由集中制冷设备供冷满足系统的冷负荷需求。本文所考虑的园区系统的功能结构如图1所示。

3模型概念

IES耦合关系的精确表示是综合电力系统配置的基础。IES能源系统的耦合关系首先由瑞士ETH(苏黎世理工学院)提出的energy hub，EH进行描述，此后国内外研究人员基于此项基础概念开展了相关研究，从不同角度对能源离合器进行了建模，从能源流动角度对公共汽车进行了建模，并以电力线、热流道、冷藏车和烟道等形式将IES中的电力系统连接起来，从而明确了电力系统之间的地方联系。通过引入计算机学科的“总线”概念，从可再生能源和未使用能源与能源官网连接的角度说明了电力和热能系统的耦合。

4多区域划分

考虑行政区域与城乡规划以及区域内负荷特性、用地特性及供电特性，将区块内这3个特性分布趋于一致和平衡的地块以及地理位置相近的地块划分为同一区域。同一区域不可横跨市政分区和控规边界。对于规划区域，以我国综合能源系统发展背景和发展现状作为基础，以部分地块的冷、热、电需求作为导向，制定区域控制的详细目标和计划，对不同地块的允许开发深度和冷、热、电性质进行详细的分类。根据区域内冷、热、电负荷的预测结果以及各个地块能源系统的冷、热、电负荷性质，将规划区域分为相应的能源网络，实现不同区域配置。将规划对象按照多区域划分，一方面可以获得联网效益，将电力调节过程中的动态效益、不同区域之间冷、热、电负荷的错峰效益等进行一定程度的提高，另一方面还可以降低投资成本和运行成本。

5规划方案设计与能源利用技术选择

5.1分布式能源站

分布式能源是一种基于冷却、热量和加热能力的分布式客户端能源利用系统，与大型电网和燃气网络一起运行，为特定区域的用户提供电力、蒸汽、热水和空调系统(或线圈)。结合校园的负荷要求，根据热电原理，将建造两个40 MW多轴燃气和蒸汽“启汽”群，为校园提供电力和蒸汽。ge公司2500辆汽车中的分布式电站tat-燃气轮机、可选的机动车电容器和两组电容器提供了来自ca的工业蒸汽。64t/h满足校园平均热负荷；当加热荷载较低时，可以调整会计装置的供给。高温热负荷下，可以启动热水锅炉，以提高机器机组运行性能。据估计，工厂的综合能源利用率为73.3%，热比为62.19%，相当于全国和广东省的分布式能源项目。工业分布式发电厂部署的技术经济指标见表3。

5.2能源网络规划

校园综合能源系统是地理分布的，几个综合能源站通过连接到电力传输网络，形成了区域综合能源系统。电力传输网络承担着向发电厂输送横向电力的任务。该地区综合电力系统规划中，不仅要选择发电厂塔机设备，还要选择发电厂选址、燃气管网和供热管网优化设计。单个电力系统网络的规划科学进行了大量研究，但在设计综合电力系统网络以优化结构方面仍缺乏相应的研究；(b)对天然气和天然气网络以及投资和运营成本最低的电网进行多层次的联合规划，同时考虑到电力和天然气网络之间的相互依存关系；开发了一种双层规划模型，优化电厂、管线、供气和空调系统的选定电容器；(a)基于综合门廊概念的距离概念以及能源和管线的联合规划；基于p均值模型优化供热、制冷和供热组合电力系统的电流和管路。由于燃气管道的局限性、电力网的容量限制以及燃气网多阶段规划冗长。

5.3建设分布式光伏发电示范区

园区日照时间为1700~1800h，共858MJ/m²的阳光照射，适用于太阳能发电分布式光波的建设。除了利用太阳能和体积的较好条件外，工业园林开发中分散光体积的发展还带来了几个好处:一是园林行业消费者承受着较高稳定的负担，避免分散光体积的可能性。二是提高商业客户群的能源成本，提高分布式光伏项目的经济性，可直接供工业用户使用。最终规划装配建造的152MW分布式光纤方案，结合钻井行业的屋顶和电源条件。

6待解决问题

在综合能源规划的现阶段，研究重点主要是为综合能源系统的能源地点和供电网制定优化的物理规划设计，建立基于IES物理特性的规划模型，以及研究国家政策对IES规划的影响。IES可使可再生能源得到大规模有效利用，国家政策对可再生能源行业发展有着重要作用，近年来，技术进步快速，行业得到了快速发展，可再生能源补贴也面临着巨大的压力，国家从引导补贴退坡到全面实现平价上网，电价政策在不断调整完善，应关注国家政策调整对综合能源系统带来的影响。综合电力系统规划大多数研究都是从综合电力服务提供商开始，并制定IES设计方案，IES是一种突破行业壁垒、实现高效能源供应的新型能源系统。其投资资产不仅包括综合能源服务提供者，而且包括市场投资单位，通过不断尝试和研究合作模式和商业模式，在新的综合能源业务模式的基础上规划综合能源系统。

参考文献

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