多能互補優(yōu)化模式的分析與展望

2017-11-10 17:54:43 中國電力企業(yè)管理　點擊量：評論 (0)

國家發(fā)改委和國家能源局2016年7月4日曾聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)多能互補集成優(yōu)化示范工程建設(shè)的實施意見》（發(fā)改能源〔2016〕1430號）文件（以下簡稱1430號文件），旨在提高能源系統(tǒng)效率，增加有效供給，滿足合理需

國家電網(wǎng)公司看到了這個巨大的市場，中國還有6億農(nóng)民居住在鄉(xiāng)村，如果每個屋頂平均安裝5千瓦的分布式光伏，裝機就是10億千瓦，每年發(fā)電1.2萬億千瓦時。美國2016年太陽能的發(fā)電量56.79TWh，占當(dāng)年4350.8TWh總發(fā)電量的1.31%。根據(jù)美國能源信息署數(shù)據(jù)，當(dāng)年美國太陽能發(fā)電行業(yè)新雇傭了37.38萬名從業(yè)者，而全部化石能源發(fā)電行業(yè)（燃料包括石油、天然氣、煤炭）僅雇傭了18.71萬人。分布式可再生能源可以創(chuàng)造更多的就業(yè)，因為這些就業(yè)更多地集中在服務(wù)上，加之電動汽車、充電樁和數(shù)據(jù)服務(wù)，國家電網(wǎng)可能成為全球無與倫比的平臺服務(wù)商。

供需協(xié)同優(yōu)化模式

“供需協(xié)同優(yōu)化”是兩側(cè)共同進(jìn)行優(yōu)化，效益實現(xiàn)共享的模式。協(xié)同優(yōu)化與集成優(yōu)化存在巨大的不同。所謂“集成”就是將一些孤立的事物或元素，通過某種方式集中在一起，產(chǎn)生相互聯(lián)系，從而構(gòu)成一個有機整體。而“協(xié)同”，就是指協(xié)調(diào)兩個或多個不同資源或者個體，協(xié)調(diào)一致地完成某一目標(biāo)的過程或能力。

大電廠、大電網(wǎng)、大系統(tǒng)的多能互補由于容量太大，不可能靠大規(guī)模儲能實現(xiàn)錯峰優(yōu)化配置，所以基本上都是同步系統(tǒng)，所有的優(yōu)化只能在同步條件下進(jìn)行。同步優(yōu)化存在著極大的局限性，集成優(yōu)化是主要的選擇。

在以分布式能源構(gòu)建的系統(tǒng)中，在需求側(cè)不僅可以將各種分布式能源協(xié)調(diào)起來，而且可將供給側(cè)和需求側(cè)協(xié)調(diào)呼應(yīng)起來。讓需求響應(yīng)供給，而不是供給側(cè)單方面應(yīng)對需求側(cè)的波動變化。結(jié)合分布式儲能，共同實現(xiàn)資源的協(xié)同優(yōu)化配置。能源互聯(lián)網(wǎng)就是通過信息系統(tǒng)實現(xiàn)有效的需求響應(yīng)，解決供需互動協(xié)調(diào)配置。

在用戶側(cè)建設(shè)充足的分布式儲能系統(tǒng)，就可以實現(xiàn)異步優(yōu)化。儲能電池和各種儲電技術(shù)的進(jìn)步，在用戶需求側(cè)將用電低谷時段的電力儲存起來，在用電高峰時段輸出滿足用戶需求，削峰填谷，均衡用電，優(yōu)化配置。

人們對于能源的需求不單是電力，還有熱力和制冷需求。中國用于電力的煤炭消費占煤炭總消費量的45.2%，用于供熱和終端能源消費占34.3%，其中終端能源消費也主要集中在采暖和熱力系統(tǒng)上，而相當(dāng)一部分電力也是在終端用于采暖和生活熱水上。熱是可以短期儲存的，儲熱可將系統(tǒng)的供需實現(xiàn)異步優(yōu)化。

目前市場上有一種相變蓄熱材料，蓄熱量是水的三倍以上。產(chǎn)品包括分布式模塊化蓄熱、戶用蓄熱和移動蓄熱多種產(chǎn)品，可以連接城市熱力管網(wǎng)、分布式熱電冷三聯(lián)供、太陽能集熱系統(tǒng)、空氣源熱泵和電加熱管等，蓄熱72小時溫度下降不到10攝氏度。在用戶側(cè)蓄熱儲能，將供熱異步化，增強了系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化的能力，而且可能跨越不同的終端二次能源進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化。

冷也是可以儲存的，可以蓄冰、也可蓄冷水，還可相變蓄冷；可以使用電制冷，也可通過熱吸收制冷，還可將冬季的冰集中儲存留到夏季使用。蓄冰也可以跨界優(yōu)化，燃?xì)廨啓C進(jìn)氣冷卻是比較成熟的技術(shù)，就是將進(jìn)入燃?xì)廨啓C的空氣降溫，提升其出力和效率。如果將燃機進(jìn)氣溫度從夏季環(huán)境溫度35攝氏度，降低到15攝氏度，燃機出力可以提升18.2%，發(fā)電效率提升5.52%。2020年我國燃機發(fā)電容量將達(dá)到1億千瓦，我們將低谷電制冰，蓄冰制冷來冷卻燃機進(jìn)氣溫度，夏季用電高峰可以增加1818萬千瓦的尖峰負(fù)荷出力，對于電網(wǎng)調(diào)峰和供電穩(wěn)定意義重大。

電、熱、冷三種終端二次能源相互之間因為儲能實現(xiàn)了異步優(yōu)化，大大提升了能源系統(tǒng)的靈活性和對于終端需求的適用性。在馬斯克三位一體的分布式能源模式上，再配置一個地源或空氣源熱泵以及蓄能水罐，就可以將能源自給自足擴展到供暖、供生活熱水和制冷上。著名地?zé)釋＜彝艏瘯D院士將這種模式稱為“地?zé)?光伏+”。實際上，更準(zhǔn)確地說是“光伏+儲電+地?zé)?儲能+電動車+需求側(cè)響應(yīng)”模式的多能互補協(xié)同優(yōu)化。

習(xí)近平總書記在十九大報告中說：中國特色社會主義進(jìn)入了新時代，社會主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾。

過去，我們的能源行業(yè)主要任務(wù)是滿足經(jīng)濟社會發(fā)展對于能源的日益增長的需要。但是，今天能源和電力出現(xiàn)嚴(yán)重的供大于求，任務(wù)的重點已經(jīng)轉(zhuǎn)向“推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”。而能源革命的首要任務(wù)是能源消費革命，“堅決控制能源消費總量，有效落實節(jié)能優(yōu)先方針，把節(jié)能貫穿于經(jīng)濟社會發(fā)展全過程和各領(lǐng)域，堅定調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，高度重視城鎮(zhèn)化節(jié)能，樹立勤儉節(jié)約的消費觀，加快形成能源節(jié)約型社會。”

由此可見，多能互補的重點要隨著時代的變遷更多地轉(zhuǎn)向需求側(cè)，更多地關(guān)注分布式能源，更多地推進(jìn)能效提升和污染的降低，更多地解決能源領(lǐng)域發(fā)展的不平衡不充分的矛盾。

原標(biāo)題:多能互補優(yōu)化模式分析與展望