能源互联网示范项目分析

能源互联网概念：

能源互联网是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态，具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。——关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见发改能源［2016］392号

能源互联网核心特征

设备智能：在设备的自动化程度非常高的前提下，融入智能控制实现用能高效、节能、经济；

多能协同：将各种一次、二次能源以不同方式和控制策略进行优化协同；

信息对称：在能源的发、配、输、用均植入传感器，实现各环节全方位的信息系统；

供需分散：以分布式能源接入、分散式用能管理，控制到用能终端；

系统扁平：实现水、电、气、热等用能环节集中控制；

交易开放：实现个人、家庭、分布式能源等小微用户灵活自主地参与能源市场。

能源互联网对园区、企业的意义：

提高能源利用效率：通过整合冷、热、电等能源生产、传输、存储和与用户的交互，实现多品质能源的阶梯利用和相互补充，提高能源利用效率。

提升能源管理水平：实现冷、热、电的协同管理，是能源管理的一大进步，通过大量植入传感器，对能量流全面的过程监控分析，能量实现透明化管理，达到最优调度。

节能、减排降成本：燃气作为高品质一次能源，电力作为高品质二次能源，蒸汽作为中品质二次能源，建筑供热、供冷作为低品质二次能源，通过能源互联网中的协同控制、阶梯利用、转换和存储，在保证用能效果的前提下，实现提高能源使用效率，降低能源使用量，进而实现节能、减排和降低用能成本的效果。

新的能源管理模式：分布式能源和可再生能源的接入是大势所趋，便捷、智能、智慧化的用能管理系统将助力提升企业的管理水平，使企业用能管理可视化，用能成本透明化。

市场发展的状况概述

在能源互联网的大潮中，能源领域的供应、消费模式都将发生重大变化，能源供需结构将日趋分布式、扁平化，用户与能源供应商之间的联系将更为紧密，身份也将更为复杂，部分用户将完成由“纯消费者”向“消费者与生产者相结合”的转变。

能源互联网是一种能源产业发展新形态，相关技术、模式及业态均处于探索发展阶段。为促进能源互联网健康有序发展，近年来，国家发展改革委、国家能源局、工信部也下发了一些相关文件，出台了相关政策，推动能源互联网试点工作。2016年，三部委《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》和《能源行业“十三五”规划》对试点和应用作出了整体部署，目前就是根据这一部署在开展未来十年的工作。计划近中期分为两个阶段推进，先期开展试点示范，后续进行推广应用。具体来看，2016年至2018年，重点推进能源互联网试点示范工作，建成一批不同类型、不同规模的试点示范项目，攻克一批重大关键技术与核心装备，能源互联网技术达到国际先进水平。要初步建立能源互联网市场机制和市场体系，形成一批重点技术规范和标准，探索一批可持续、可推广的发展模式，积累一批重要的改革试点经验。2019 年至 2025年，着力推进能源互联网多元化、规模化发展，初步建成能源互联网产业体系，形成开放共享的能源互联网生态环境，能源综合效率明显改善，可再生能源比重显著提高。

能源互联网在国外研究，2008年美国在北卡州立大学建立了研究中心，利用电力电子和信息技术在未来配电网层面实现能源互联网。提出了能源路由器的概念并进行了原型实现，通过电力电子技术实现对变压器的控制，采用通信技术实现路由器之间的对等交互。同年，科罗拉多州的波尔得成为全美第一个智能电网城市，智能电网的安装使得消费者不仅能直观了解实时电价，从而错开用电高峰期，还能优先使用清洁能源。智能变电站可收集每家每户的用电情况，出现问题时能重新配备电力，更为安全、有效地服务电网。此外，西门子，IBM，英特尔，谷歌等企业也积极投入美国的智能电网建设中。

2008年，德国联邦经济和技术部为了建立一个通过信息和通信技术实现可以自我调控的智能化能源系统，在已有智能电网研究的基础上选择了6个试点地区进行了为期4年的E-Energy（智能电网）技术创新促进计划，最终期望在能源供应体系全过程中实现综合数字化互联以及计算机控制和监测的目标。有数据显示，在过去的十多年里，德国包括风能、生物能、太阳能在内的新能源电力所占份额达到了25%，太阳能发电成本下降幅度高达90%。

目前，日本正在探索未来家庭能源管理系统（HEMS）。未来家庭能源管理HEMS是能源互联网的基本单元。家庭能源管理系统包括：智能监控家庭太阳能， EV电动车， 储电池或燃烧电池，空调，冰箱等家电，与微电网智能互动调整平衡等。

项目案例

天津智慧楼宇三联供项目

三联供的定义是分布在用户周边，真正实现对能源的利用，全年的系统修理不低于70%。

燃气冷、热、电三联供简单地说即为：天然气发电、余热供热、余热制冷。相比于常规供能燃煤发电、燃气供热、电制冷，具有能源梯级利用，综合能源利用率高；清洁环保，减少排放CO2、SO2；与大型电网互相支撑，供能安全性高的优势及对燃气和电力有双重削峰填谷作用。

项目简介

用地面积：15676.5㎡

建筑高度：90米

建筑面积：共91100㎡

地上65100㎡

地下26000㎡

建筑构成：4层展示用裙楼

2栋21层研发楼

交付时间：2017年底

负荷预测：

经计算，本楼的总冷负荷为6618.2kW，冷负荷指标为101.7W/m2；总热负荷为5353.8kW，热负荷指标为82.2W/m2。

设计院规划：

项目制冷系统选用两台变频式离心冷水机组，单台制冷量为3460kW；

项目采暖系统选择两台真空燃气热水机组，单台制热量为3480kW。

其中制冷工况冷冻水供回水温度为6-13℃，冷却水供回水温度为32-37℃；制热工况供回水温度为60-45℃。

用电情况：

高峰时段时间：08:00-11:0018:00-23:00

平段时段时间：07:00-08:0011:00-18:00

低谷时段时间：23:00-07:00

大工业7、8、9月份执行尖峰电价，在峰段的基础上上浮10%，时段：10:00-11:0019:00-21:00

本项目执行大工业用电价，接入电压等级为10kV。

天然气情况：

天然气热值：（2017年2月份检测报告）

低位发热量：34.01MJ/Nm3

高位发热量：37.70MJ/Nm3高低位发热量热值差3.7MJ，占全部热值10%，本方案中供热季供水温度不超过70℃，部分高位发热量在利用范围内，为保证计算冗余，全部采用低位发热量计算。

本项目天然气管道已接入，天然气价格为2.9元/Nm3。

设计思路：

以目前电储能成本，电池蓄电已无效益，本方案不做考虑；

在供暖、供冷方面运营方不建议采用计量收费模式，同时楼宇设计基本完成，在分户计量方面不宜再做改动，在不采用计量收费模式下，冷热分户控制也不宜采用，本方案不再对用户侧进行采集、控制方案规划；

蓄冷方案占用空间面积较大，本项目中建筑已经封顶，专用储冷方案不做考虑，在后期可以适当考虑将消防水池进行蓄冷改造方案。

根据本项目的实际条件，规划完整的能源互联网不合实际，燃机三联供机组+溴化锂冷热双供的方案对整体用能方面有较大经济潜力。因此对三联供方案进行经济性对比确定是否可行，方案以原有燃气锅炉和制冷机组不做改动，仅以增加三联供机组的方式进行核算对比。方案以保证三联供机组满载运行，制冷和燃气锅炉为补充，按照三联供机组与传统方案供热量和制冷量相同的条件下计算经济效益。

预行方案：

电负荷来自两方面，第一来自市政电网，第二来自燃气内燃机的燃烧发电，电并入电网，供入电负荷。

冷负荷来自两方面，第一是燃气内燃机的余热通过溴化锂冷热机组，通过转换模式进行供冷。

热负荷由内燃机的余热通过溴化锂冷热水机进行供热。如果溴化锂机组不能满足热负荷，将由燃气锅炉来做补充

传统供热方案成本计算

三联供方案成本计算

燃气轮机发电效率较低，电热比存在电小热大，与项目不匹配，所以不予考虑。

内燃机排放指标较高，需要配套脱硝装置，增加机组长度约1米。

按照机组整体效率86%，发电效率45%进行估算。

每KWh电量按3.6MJ能量计算。

（采用发电机容量2000kW内燃机）

（一）供热季效益核算单位燃气发电、供热量：

每天发电时间8小时，只包含峰段

（二）供冷季效益核算

供冷期按120天计算，电制冷EER按一级能效3.5计算，制冷期按8小时/天计算，只包含峰值段。冷热双供溴化锂机组供冷EER国内标称在1.3以上，此次核算按照1.3计算。

（三）其他季节发电

其他季节按120天计算，每天发电按8小时/天，余热利用率基本为零。

结论

通过计算可以看出，采用此种型号燃气内燃机组，热电比较燃气轮机明显合理，效益有了一定的提升。全年较常规方案节约费用306万元。

本项目电费较低，而燃气价格较高，直接影响三联供机组经济效益。通过计算本项目的收益率约20%，具备一定的投资价值。

所以三联供机组的经济效益其实是和当地的电费、燃气、供热价格和当地政策相关，比如当地的扶持政策、对尾气的要求，这些都决定了项目在设计过程中设备的选型，并且设备的选型决定了项目的运行方案，运行方案的结果会显示这个项目是否盈利，从经济性来反馈设备的选型以及方案的设计。