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综合能源服务实例:经济效益初显成效

作者:封红丽  来源:能源杂志  发布时间:2018-9-14 13:30:54

中国储能网讯:为适应能源发展新形势,抓住新的商业机遇,抢占新一轮产业发展制高点,各能源企业纷纷加快向综合能源服务转型的步伐。当前,综合能源服务已经成为能源跨界竞争的主战场,既是其他能源企业涉足电网市场的入口,也是电网公司进军其他能源领域的出口。在政策、市场、技术等多重因素作用下,综合能源服务正由概念导入、项目孵化迈向市场验证阶段。

天津是最早开展综合能源服务的省份之一,特别是国网(天津)综合能源服务有限公司早在2017年10月就在滨海中新生态城注册成立,是国网公司系统内首个综合能源服务公司。

为此,笔者重点调研了位于天津的国网客服中心北方园区、北辰商务中心办公综合能源示范工程等项目,以期了解其在综合能源服务业务领域的实践情况、运行成效及未来的规划方面的做法,借鉴其在运营和商业模式上的经验,为其他开展综合能源服务业务的企业提供参考。

综合能源服务典型案例一:国网客服中心

国网客服中心位于天津市东丽区东丽湖边,于2015年6月投运,总建筑面积达14.28万平方米,包括运行监控中心、呼叫中心、生产区服务中心、生活区服务中心等10栋楼宇,日常可以容纳2600余人办公和生活。作为集生产、办公、生活为一体的大型园区,北方园区已经实现了绿色复合型能源网建设与智慧服务型创新园区建设,并取得绿色建筑标识认证。

园区以电能为唯一外部能源,通过建设光伏发电、地源热泵、冰蓄冷等多种能源转换装置,并创新性地使用光伏发电树、发电单车以及国内首个应用于工程实践的发电地砖等,规模化高效应用区域太阳能、地热能、空气热能4类可再生能源。依托绿色复合能源网运行调控平台,实现对园区冷、热、电、热水的综合分析、统一调度和优化管理。

绿色复合能源网运行调控平台主要包括光伏发电系统、地源热泵、冰蓄冷、太阳能空调系统、太阳能热水、储能微网、蓄热式电锅炉七个子系统:

光伏发电系统:总容量为813千瓦,其中在8栋楼的屋顶安装装机容量785千瓦的多晶硅光伏组件,屋顶及连廊南立面安装了装机容量28千瓦的薄膜光伏;

储能微网系统:由50千瓦×4小时铅酸电池储能、48千瓦光伏发电以及40千瓦公共照明组成;

太阳能空调系统:可以供冷、供暖以及提供生活热水。屋顶铺设630平方米槽式集热器,夏季供冷时,由高温导热油驱动溴化锂吸收式冷水机组制备冷冻水;冬季供热时,通过油—水换热器进行热交换产生空调热水。配置两台总制冷量为1060千瓦的风冷冷水机组及3台总输入功率57千瓦的空气源热泵作为后备冷热源;

太阳能热水:利用太阳能集热器制备生活热水。在屋顶铺设约1470平方米的承压玻璃真空管(U形管)。蓄热式电锅炉的蓄热水箱高温水作为热水补充;

冰蓄冷系统:与地源热泵和基载制冷机组配合夏季为园区供冷。两台双工况机组,总制冷量6300千瓦,制冰量4284千瓦,放置在地下室集中能源站;采用蓄冰盘管形式,蓄冰总量10000冷吨/时,放置在地下;

地源热泵系统:与冰蓄冷和基载制冷机组配合为园区夏季供冷,与蓄热式电锅炉配合冬季为园区供暖。三台地源热泵机组,放置在集中能源站,总制冷量3585千瓦,制热量3801千瓦;室外629口地源热泵井,分布在八块区域;

蓄热式电锅炉系统:与地源热泵配合冬季为园区供暖,同时作为太阳能热水的补充热源。四台电锅炉,总制热量8280千瓦,放置在集中能源站,三组蓄热水箱,总体积2025立方米,放置在地下。

据悉,该平台每天零点对前一天园区的能源使用状态进行综合分析,并且根据节能或经济等不同的需求模式,生成当天园区各能源子系统的综合运行方案,实现园区内多种能源的优化协调、经济运行。6月29日当天显示的整个北方园区能效比高达4.97,可再生能源占比达43.57%。其在智能电网、微电网运行调控、分布式电源接入、即时协同等方面开展了大量创新技术的研究和应用,取得了一定成果。

国网(天津)综合能源服务公司技术负责人杨延春介绍,园区内各种能源系统的布局原则,即能打地源热泵的地方全部打井,屋顶能铺光伏的全部铺光伏,并辅以蓄冷蓄热设备,整体经济性较好。由于天津风资源并不是很好,利用天然气的风险也较大(天然气价格又不稳定,难以保证经济性),因此在该系统中没有体现。

就国网客服中心北方园区的经济效益而言,目前该区已投运三年,运行效果良好,经济效益也初显成效。其中,北方园区冰蓄冷系统、地源热泵系统、蓄热式电锅炉系统、太阳能热水系统、光伏发电系统、太阳能空调系统、运行调控平台七项的年效益总计达987.7万元。地源热泵系统效益最为明显,其次是光伏发电系统,具体见图1。

从经济效益占比看,地源热泵经济性最好,占比为53%;其次,光伏发电系统、运行调控平台、太阳能热水系统节省费用排在第二阶梯,分别占16%、11%和9%;太阳能空调系统、冰蓄冷系统和蓄热式电锅炉分别仅占5%、5%和1%。

从节约成本角度看,按目前国网客服中心北方园区能源系统试运行数据计算,北方园区每年累计节约电量约1100.2万千瓦时,年节约电费共计987.7万元,预计到2020年将节约5056.2万元,2022年节约7078.6万元,具体见图2。

从环境效益看,按目前北方园区能源系统运行一年节约能源数据,折算标煤3531吨左右,减排二氧化碳约1万吨,二氧化硫约73吨,氮氧化物约40吨。

值得注意的是,国网客服中心还采用了“7+1”综合能源托管服务模式,是国内率先以电为中心、灵活接纳多种能源形式的综合能源供应系统,创新屋顶光伏、光储微网、太阳能空调、太阳能热水、冰蓄冷空调、地源热泵、蓄热式电锅炉等七个能源子系统集成应用,并依托能源调控平台提供能源优化和托管服务。这种以电为中心、多方共赢的能源托管模式成为天津乃至全国重点园区模仿的标杆,并正在宝坻中关村科技城等6个新建重点园区全面复制应用。

综合能源服务典型案例二:北辰商务中心绿色办公综合能源示范工程

北辰商务中心办公大楼综合能源示范工程是天津唯一的国家级产城融合示范区。作为这一示范工程的主要建筑北辰商务中心大楼,是北辰经济技术开发区管委会所在地,同时也有部分园区企业进驻。它利用产业、城镇融合发展带来的负荷多样性,即居民负荷和工商业负荷的互补性,为综合能源供应和灵活调配提供了便利。该示范工程由国网天津城东公司负责规划、设计,利用商务中心屋顶、停车场及相邻湖岸等场地资源,建设了太阳能光伏发电、风力发电、风光储微网、地源热泵、电动汽车充电桩五个系统,及一个综合能源智慧管控平台。

北辰商务中心大楼综合能源示范工程于2016年11月动工,2017年5月投入运行,目前运行良好,示范作用显著。该示范工程主要包括6部分内容:

利用商务中心屋顶、车棚建设总容量为286.2千瓦的光伏发电系统;

利用湖岸建设7台5千瓦风机风力发电系统;

利用一套容量为50AH的磷酸铁锂电池储能单元,打造风光储一体化系统;

利用3台地源热泵机组建设供冷供热系统;

在大楼两侧构建电动汽车充电桩系统,并同步开展“津e行”电动汽车分时租赁业务;

在以上五大系统的基础上,搭建综合能源智慧管控平台。它能够统筹商务中心能源生产、储存、配置及利用四个环节的能源监测、控制、调度和分析功能,同时提供发电、供热、制冷、热水等多种服务,促进清洁能源即插即用、友好接入,实现多种能源互联互补、协同调控、优化运行,保障商务中心能源绿色高效利用。

利用综合能源智慧管控平台可以实时监测控制各产能系统的出力,可实现三种形式的能源互动:第一种是储能系统与光伏发电系统互动,利用储能系统来平滑光伏出力;第二种是储能系统与电网互动,实现削峰填谷,利用夜间低谷电蓄能,在白天用电高峰时为商务中心供能,不仅可以转移用电高峰负荷,提高电网运行的经济性,还能通过峰谷电价差为用户节省一笔电费支出;第三种是商务中心温度趋优控制。利用综合能源智慧管控平台实时监测大楼房间的温度变化,调节地源热泵冷热出力,实现办公环境舒适度和节能降耗的最优平衡。

北辰商务中心大楼综合能源服务实现了多种能源互联互补、管控平台优化调控,能效比达到2.38,综合能源利用效率提升19%,新能源自发自用、储能系统、地源热泵以及综合能源管控平台的智能控制成效明显。6月28日当天,可再生能源占比为37%(其中地热能占29%、太阳能8%、风能0%)、市电63%。单从用电量角度看,截至2018年6月底,该系统中总的用电量为429.74万千瓦时,其中使用新能源发电30.5万千瓦时,剩下的全部来自市电,新能源电量占比已达7%。

从经济效益来看,该示范工程共投资约1000万元,扣除天津市政府240多万元的项目补贴,预计不到7年能收回全部投资成本,好于预期。其中:

光伏发电系统:自2017年5月8日投运,截至2018年6月底,光伏总发电量282869kWh,其中上网电量3360kWh、自发自用电量279509kWh,总节约费用约37.16万元;

风力发电系统:自2017年9月30日正式投运,截至目前,发电量约69156kWh,节能费用约6.08万元;

储能系统:2017年5月8日投运,截至目前,节能费用约1.53万元;

地源热泵供热(冷)系统自2017年5月8日投运,截至目前,地源热泵利用地热能为商务中心供冷供热,较传统的供冷、供热运行费用,节约运行费用约54.56万元。

综上,该示范工程自2017年5月8日投运,截至2018年6月底,节能量为208万kWh,节能费用为141.06万元,减少温室气体CO2排放量2073.1吨。

目前,国网天津城东公司正在积极推进产城融合示范区5.9平方公里核心区城市能源互联网规划工作。除光伏、风电、地源热泵,未来城东公司还计划在该区域引入综合能源站等新型供能方式,优化能源综合供应策略,进一步提升能源供应效率。国网天津城东公司营销部综合能源专责杨国朝表示,今后在该示范区还将加入智能家居的理念,建设成生态、绿色的智慧园区。

未来规划

在推进综合能源服务实践中,国网天津公司也谈了一些他们的体会。他们认为提供整体解决方案是方向,互利、共赢、开放的平台化运作是潮流,标准、数据是竞争制高点,客户、技术、渠道等独特资源是硬实力,国家电网品牌效应是软实力。同时,机制调整能力是提升效率效益的关键,需要解放思想,补短扬长,加快提升。

对于未来的市场布局,他们提出三点原则:一是坚持“先抢点再抓面”,开展近期布局。集中优势资源,抢先布局园区等优质市场,与“互联网+智慧园区”深度融合,以示范工程带动品牌提升,逐步向大型公建、工业企业等市场延伸。二是坚持“先纵向后横向”,开展远期布局。围绕能源生产和消费市场纵向布局,适时向其他能源领域横向拓展,构建以电为中心的综合能源生态系统,最终以合资、并购等方式推动市场整合。三是坚持“强标准集数据”,开展重点布局。以标准和数据为主线,把标准作为掌握市场主导权的关键,把数据作为核心资源,打造核心竞争力。

原标题:综合能源服务模式成效调查

关键字:综合能源服务 储能

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