面向新型城鎮(zhèn)的能源互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術及應用

　　6月7日9時，南瑞集團有限公司配電技術分公司智慧能源部專責蔣鈴開展能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務平臺的功能試驗。蔣鈴借助源荷預測子系統(tǒng)監(jiān)測到光伏發(fā)電將在10時到12時45分期間大發(fā)、完全消納存在壓力，隨即通過運行優(yōu)化子系統(tǒng)，生成亞奧精密機械有限公司等三家電熱客戶的調節(jié)方案，改變了區(qū)域內用電負荷曲線，助力實現(xiàn)了新能源大發(fā)時段電量的100%消納。這是南瑞集團新型城鎮(zhèn)能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程建設方案措施的一次具體應用。

　　能源低碳發(fā)展和高效利用在我國新型城鎮(zhèn)化建設中具有重要意義。3月下旬，南瑞集團牽頭承擔的國家重點研發(fā)計劃項目“面向新型城鎮(zhèn)的能源互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術及應用”通過工信部綜合績效評價。項目建成了分別具備我國南方、北方典型特征的新型城鎮(zhèn)能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程，并研發(fā)了面向新型城鎮(zhèn)的能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務平臺，提升了城鎮(zhèn)清潔用能占比和綜合能效。自2019年起，能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務平臺陸續(xù)在浙江、湖南、陜西、北京、天津、江蘇等21個省份應用，社會效益和經(jīng)濟效益顯著。

　　新型城鎮(zhèn)需要低碳高效的能源系統(tǒng)

　　今年3月，國家發(fā)展改革委印發(fā)《2022年新型城鎮(zhèn)化和城鄉(xiāng)融合發(fā)展重點任務》，圍繞新型城市建設提出一系列舉措，其中包括提升智慧化水平和推進綠色低碳發(fā)展?！?021年新型城鎮(zhèn)化和城鄉(xiāng)融合發(fā)展重點任務》中也明確提出要建設低碳綠色城市，控制城市溫室氣體排放，推動能源清潔低碳安全高效利用，深入推進工業(yè)、建筑、交通等領域綠色低碳轉型。

　　近年來，我國城鎮(zhèn)化進程持續(xù)推進。傳統(tǒng)城鎮(zhèn)能源系統(tǒng)存在能源資源消耗強度大、綜合能效偏低、碳排放壓力大、供需互動不足等共性問題，新型城鎮(zhèn)化需要更清潔高效的能源系統(tǒng)。能源互聯(lián)網(wǎng)具有互聯(lián)互通、產(chǎn)銷一體、交易多元等特點，依托能源互聯(lián)網(wǎng)的新型城鎮(zhèn)能源系統(tǒng)打破各種能源流之間的壁壘，能夠使電、熱、冷等能源互聯(lián)互通，大幅度提升能源系統(tǒng)效率。

　　2018年，在科技部、工信部以及國家電網(wǎng)有限公司的指導和支持下，國家重點研發(fā)計劃“智能電網(wǎng)技術與裝備”重點專項“面向新型城鎮(zhèn)的能源互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術及應用”啟動。南瑞集團牽頭，聯(lián)合天津大學、浙江大學、國網(wǎng)經(jīng)研院、國網(wǎng)天津電力等16家單位，圍繞規(guī)劃、運行、交易、評價、示范工程等方面開展技術協(xié)同攻關和成果轉化應用。項目研究歷時3年，投入專業(yè)人員500余人，旨在形成新型城鎮(zhèn)能源互聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案，助推我國新型城鎮(zhèn)化發(fā)展和能源清潔低碳轉型。

　　創(chuàng)新技術為城鎮(zhèn)能源低碳發(fā)展提供新模式

　　今年1月6日，天津電力科學研究院電網(wǎng)技術中心專責吳磊和天津城東供電公司營銷部專責趙學明通過天津北辰能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務平臺，對多端口信息交互裝置下發(fā)了系統(tǒng)側調度指令。裝置連接的相變蓄熱模塊等多能設備，依據(jù)裝置內部協(xié)同自律控制策略進行實時響應，調整自身用能或出力計劃，提升了天津市辰鋒電力安裝有限公司供暖設備的清潔性。

　　面對我國新型城鎮(zhèn)的多元用戶供需互動需求，南瑞集團創(chuàng)新提出了能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃-運行-交易-評價理論體系，研發(fā)了國內首套面向新型城鎮(zhèn)的能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務平臺和多能轉換協(xié)調控制系列裝置，形成了從共性關鍵技術到典型應用示范的全鏈條解決方案和完整的技術裝備體系，助力我國新型城鎮(zhèn)綜合能源體系建設。

　　“項目是圍繞新型城鎮(zhèn)能源系統(tǒng)規(guī)劃和優(yōu)化運行、分布式源荷不確定性與市場化交易兩方面關鍵問題開展技術攻關與示范應用的。”項目核心技術人員、南瑞研究院專家杜煒介紹。在規(guī)劃與優(yōu)化運行方面，項目通過構建多能協(xié)調優(yōu)化的調度架構，實現(xiàn)了電、熱、冷、氣多能流系統(tǒng)的自律協(xié)同優(yōu)化運行與控制，提升了示范區(qū)綜合能效水平和清潔能源占比。在源荷預測與交易模式方面，項目構建了新型城鎮(zhèn)分層市場架構與多階段P2P交易模式，促進了分布式可再生能源的就近消納。項目還研發(fā)多能信息交互裝置，實現(xiàn)了多能信息采集和區(qū)域自律協(xié)同運行;研制交直流雙向變流器、多端口電能變換裝置和即插即用型儲能變流器，實現(xiàn)了區(qū)域級、用戶級電力設備和儲能裝置的物理互聯(lián)和協(xié)同控制。

　　以示范工程建設探索城鎮(zhèn)能源互聯(lián)網(wǎng)技術及應用

　　在“面向新型城鎮(zhèn)的能源互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術及應用”項目中，南瑞集團圍繞綜合能源規(guī)劃、運行、交易、評價全環(huán)節(jié)服務形成了總體建設框架和系列技術成果，為城鎮(zhèn)能源低碳發(fā)展提供了新模式。相關成果分別在天津北辰和江蘇揚中應用，助力建成北方清潔供熱和南方綠電消納兩個典型示范工程，填補了新型城鎮(zhèn)應用能源互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術的空白。

　　天津北辰示范工程所在的大張莊鎮(zhèn)地處華北腹地，產(chǎn)城互動特征明顯，區(qū)域內多種業(yè)態(tài)集中，用熱需求量大，處在國家北方地區(qū)清潔供暖試點城市示范區(qū)內。

　　今年年初，南瑞集團、天津電科院等技術人員在天津北辰示范工程的燃氣三聯(lián)供能源站和相變蓄熱站開展了冬季典型場景聯(lián)合優(yōu)化運行試驗，驗證了能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務基礎支撐平臺、運行優(yōu)化子系統(tǒng)、燃氣三聯(lián)供能源站、相變蓄熱站之間的實際聯(lián)合運行能力。

　　天津北辰示范工程占地約20平方千米，以清潔供熱與綜合用能提升為目標，投產(chǎn)了12萬千瓦北宸華電分布式三聯(lián)供能源站、6320千瓦時的相變蓄熱站，以及交直流充電站、智慧需求響應等項目。示范工程通過部署能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務平臺，安裝多能信息采集終端，實現(xiàn)區(qū)內互動設備全面接入。經(jīng)過近3年的建設，該工程已接入平臺用戶366戶，互動電力負荷達到62550千瓦。示范區(qū)綜合能效相比工程建設前提高了14.06個百分點，清潔能源占比達到49.43%。

　　從天津一路往南，來到地處華東平原的江蘇揚中市新壩鎮(zhèn)，這里則坐落著以綠電消納為特色的江蘇揚中示范工程。

　　2021年9月19日，南瑞集團和揚中市供電公司的技術人員共同完成了揚中能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務平臺運行優(yōu)化功能試驗。在試驗中，運行優(yōu)化功能模塊生成儲能電站下調150萬千瓦的指令，15時50分開始執(zhí)行，維持5分鐘。系統(tǒng)及時準確完成了響應，準確率達到100%，響應時間小于3秒，成功實現(xiàn)兆瓦級集中式儲能電站在能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務平臺內可調。

　　新壩鎮(zhèn)城鄉(xiāng)一體化發(fā)展程度高，以太陽能為主的可再生能源充足，綠電發(fā)展?jié)摿薮?。南瑞集團項目組明確了以清潔高品質綠電消納為目標的揚中示范工程建設方案。示范工程堅持“清潔替代、能效提高、面向增量、合作共贏”的發(fā)展理念，建設了能源互聯(lián)網(wǎng)綜合管控與服務平臺、交直流混合微電網(wǎng)、分布式儲能系統(tǒng)、社區(qū)用戶微網(wǎng)群能量管控平臺、智慧用能需求響應、配電物聯(lián)網(wǎng)等重點項目。經(jīng)過近3年建設，江蘇揚中示范工程占地面積達到34平方千米，接入平臺用戶249戶，互動電力負荷達61260千瓦。示范區(qū)綜合能效比建設前提高了11.3個百分點，清潔能源占比達到34.39%。

　　在能源清潔低碳轉型的大趨勢下，南瑞集團在新型城鎮(zhèn)能源互聯(lián)網(wǎng)建設領域持續(xù)發(fā)力，進一步挖掘海量能源信息價值，聚合全系統(tǒng)靈活性資源，應對高不確定性與多能耦合環(huán)境下城鎮(zhèn)綜合能源系統(tǒng)的分析與運行難題，更廣泛應用新型城鎮(zhèn)能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程建設方案的措施，助力“雙碳”目標落地。(作者：楊渺 王俊 王海龍 攝影：王俊)