城市區域能源互聯網的應用研究與實例分析

牛超群

摘要：隨著社會的發展，我國的城市化建設水平也有了很大的提高。在當前經濟發展背景下，本文研究了信息經濟學在能源互聯網信息時代存在的重要意義以及發展趨勢。首先對國內的能源互聯網了解，然后搜集資料進行研究，進而尋找探究信息經濟學的方法。現階段化石能源等傳統經濟發展方式和現代社會發展是比較明顯的轉變階段，第三次工業革命也在以新能源技術和互聯網的結合環節有了很大改變和發展。整合本地資源，優先采取以可再生能源供能，并以天然氣等清潔能源作為保障的思路，將分布式多能源綜合利用新技術與模式融入到生態城市的建設中，提高能源綜合利用率，減輕環境壓力。

關鍵詞：城市區域;能源互聯網;應用研究;實例分析

區域能源互聯網具有高效、環保、穩定性高等特點，是解決當前能源危機的有效手段。以某市城市規劃項目改造為例，將區域能源互聯網應用于城市規劃建設中，通過有效地整合城市區域能源配置，可以提高能源利用效率;同時通過利用區域性能源管控體系，可以實時監測用戶側能耗情況，滿足用戶多元化需求;再通過對實例中區域能源利用現狀及負荷進行分析計算，得出該區域能源互聯網系統在節能減排及收益等方面具有良好的經濟效益與社會效益，最終證明區域能源互聯網在城市規劃建設中具有實際的應用價值，能夠將能源利用效率發揮到最大，達到節能減排的目的。

一、區域能源互聯網與城市規劃的耦合研究

我國城市大部分人口多數居住在多層建筑樓宇內，同時城市的商業區、工業區以及生活居住區的空間位置相對較近，負荷集中化程度較高，所以根據用能終端負荷的布局、人口密度情況和經濟供能距離等要求，選擇區域性的能源供能系統向規劃區域內同時提供熱、電、冷能源可以獲得更高能效。針對城市中區域能源供能系統的不同應用環境，分為如下兩種類型：

（一）樓宇建筑型

為了減輕環境的壓力和降低建筑供能能耗，樓宇式熱、電、冷三聯供系統以其經濟、節能、環保等特點被廣泛應用。上海浦東國際機場能源中心建設了4000kW燃氣輪機聯供項目，上海黃浦區中心醫院采用1000kW燃氣輪機及余熱利用設備為醫院提供熱、電、冷能源，另外上海迪士尼樂園也是采用了5×4.4MW的顏巴赫機組，實現了冷熱電及壓縮空氣的四聯供。由于樓宇建筑用能的特殊性，樓宇聯供系統一次能源采用天然氣為主，以太陽能、氫能、生物質能為輔，不但可以滿足制冷與供熱要求同時還可提供電力負荷，此外通過配置蓄能系統對用能低谷時的能量儲存用于尖峰供能，具有節能性、經濟性、環保性和調峰蓄能作用。

（二）工業園區型

一些工業園區在集中供能方面大多缺乏統一的規劃，工業園區熱電冷多種能量需求較大，在入園企業的冷、熱負荷不能得到保證的情況下，大多企業都采取自己建設小型鍋爐來滿足用熱負荷，因此能源效率與設備利用率低，同時粉塵及NOX的排放使得霧霾天氣的日漸嚴重，危害人民的身體健康。因此，將區域能源互聯網與工業園區耦合已逐漸成為解決工業園區用能問題的一種有效手段。采用分布式集中供熱或制冷將自備鍋爐以大型余熱鍋爐替代，以大、中型燃氣輪機為原動機進行發電，高溫煙氣余熱用來供熱或制冷，實現一次能源的梯級利用，提高能源綜合利用率。從根本上降低環境污染，同時減少用水與污水排放改善區域內的環境。

二、區域能源規劃實例應用研究

（一）配電系統建設支撐技術

（1）大數據技術和云計算：城市能源互聯網的數據來源廣泛（物理層、信息層、價值層以及外部數據等）、類型多樣（結構數據、非結構數據、信息數據等）、污染程度不同（噪聲污染、壞數據污染、通信延遲等）和處理要求不同（預處理、實時處理和延時處理等），因此需要大數據挖掘技術和云計算技術對能源互聯網中的數據進行清洗、分析、處理、存儲和管理，提升數據的整體價值;（2）區塊鏈技術：城市能源互聯網中交易角色較多，交易類型多樣，交易方式復雜，區塊鏈技術的共識機制、分布式記賬、可追溯性和難篡改性為城市能源互聯網中的能源交易提供了保障。不同類型的區塊鏈可以應用到城市能源互聯網不同層面的能源交易中，區塊鏈技術的應用將會顯著提升城市能源互聯網交易的效率、準確性和安全性;（3）多元異構信息融合技術：城市能源互聯網中配電系統、冷熱系統、交通系統和燃氣系統等具有不同的通信方式，要實現不同類型的通信方式和數據共享方式，需要提出多元異構信息的融合技術，以支撐城市能源互聯網的發展;（4）標準化技術：城市能源互聯網涉及設備層、系統層、信息層和管理層等多個方面，為確保其運行安全，需要從制定包含多種能源系統的規劃導則、設計規范、運維規程、交易模式和信息標準等內容的一系列標準。

（二）區域能源利用現狀及負荷規劃

本區域能源規劃項目規劃建設總量為40MW燃氣輪機機組及其配套工程，項目工程分為兩期建設，其中一期工程建設1×20MW燃氣輪機+1×35t/h煙氣余熱鍋爐與煙氣冷凝器的機組型式，本項目機組選型時遵循“以熱定電、梯級利用”的原則，利用天然氣發電的同時，利用煙氣余熱滿足企業的工藝用熱以及冬季滿足規劃區域的采暖需求。

1、熱負荷

根據市場的發展，擴大產能的需要，規劃區域內部分企業計劃在2019年或2020年進行生產增容滿足市場需求，并根據規劃以本區域能源規劃二期工程作為生產所需熱源。由于企業要求連續生產模式且生產班組負荷曲線變化較大，機組需調峰運行。考慮靈活性與調峰經濟性，工程建設采用1×20MW燃氣輪機+1×35t/h煙氣余熱鍋爐可達到生產工藝用能需求，通過余熱鍋爐尾部的煙氣熱網加熱器來滿足冬季采暖的需求，并根據企業增容情況以蒸汽型溴化鋰機組作為冷負荷基礎保障，保證用戶多種能量需求，從而保證了規劃區域熱負荷的穩定性。

2、電力負荷

該經濟開發區已成為當地經濟發展的重要引擎，目前主要電力來源為電網。本區域規劃能源站機組容量基本可實現就地消納，滿足開發區電力負荷需求，該區域電網可與大電網相互支持有益補充，提高用戶端的供電安全性。該區域能源規劃采用20MW發電機組，廠用電率控制在3.4%左右，發電機出口電壓等級暫定為10.5kV，根據規劃區域內企業年度電力需求數據對未來電力負荷需求作出預測。該區域能源規劃建設采取“以熱定電，余電上網”的原則，因此在保證企業用熱負荷的情況下，進行區域內部分電力的供給就近實現電力消納，提高能源利用率，減少由于長距離輸送產生的損耗以及輸變設備的成本投入。

區域性能源互聯網與城市建設規劃相結合，綜合利用天然氣等清潔能源，推進區域能源綜合利用與大電網的集成，利用區域性能源管控系統，實時監測能源配置充分發揮優勢互補，兩者有機結合將推動我國生態城市的建設發展。

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