引言:
11月10日,首屆中國國際進(jìn)口博覽會(huì)在上海落下帷幕。西門子以“博大精深,同心致遠(yuǎn)”為主題參展。在西門子展臺(tái)有一張分布式能源系統(tǒng)多媒體展示互動(dòng)桌子吸引了眾多觀眾的關(guān)注。
這張桌子以互動(dòng)的方式,生動(dòng)呈現(xiàn)多種能源如何通過微網(wǎng)控制和綜合能源管理實(shí)現(xiàn)供應(yīng)平衡及互補(bǔ)。作為分布式發(fā)電領(lǐng)域領(lǐng)先的解決方案提供商,西門子憑借熱電聯(lián)產(chǎn)/冷熱電聯(lián)產(chǎn)、分布式光伏、微網(wǎng)/電源管理和儲(chǔ)能四大解決方案,滿足客戶對(duì)產(chǎn)品、解決方案和服務(wù)組合的不同需求,積極助力中國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。之前,西門子為國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心提供的微網(wǎng)智能管理系統(tǒng)就是一個(gè)很好的應(yīng)用案例。
案例分享:
西門子為國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心提供微網(wǎng)智能管理系統(tǒng)
西門子助力華電電力科學(xué)研究院有限公司,為國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心提供了微網(wǎng)智能運(yùn)行優(yōu)化和調(diào)度系統(tǒng),幫助實(shí)現(xiàn)了園區(qū)供能和用能的高效、節(jié)能、靈活與穩(wěn)定。
1879年初,西門子為中國提供了一臺(tái)10馬力的蒸汽發(fā)電機(jī),專門用于上海港的照明,大大提高了港口的工作效率。今天,以這種“在哪兒用能,就在哪兒產(chǎn)能”的理念為核心,在集中式供能之外,分布式能源系統(tǒng)正以星火燎原之勢蓬勃發(fā)展。
與集中式供電不同,分布式能源系統(tǒng)位于用電端周邊,可以自發(fā)自用,如果有余電還可以饋還給主電網(wǎng),獲得經(jīng)濟(jì)收益。同時(shí),由于系統(tǒng)在產(chǎn)能時(shí)多使用風(fēng)能、太陽能和天然氣等可再生能源或清潔能源,它還具有清潔、高效等特點(diǎn)。
華電電力科學(xué)研究院有限公司(華電電科院)作為分布式能源領(lǐng)域的先行者,已經(jīng)在杭州搭建了國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心(研發(fā)中心)。作為國家能源局下屬分布式能源專業(yè)的研究機(jī)構(gòu),研發(fā)中心正以其園區(qū)作為研究和實(shí)驗(yàn)對(duì)象,開展分布式能源系統(tǒng)的可行性與經(jīng)濟(jì)性等方面的研究。
為幫助研發(fā)中心更好地管理園區(qū)內(nèi)的太陽能等多種能源,西門子為研發(fā)中心提供了SICAM AK1703微網(wǎng)控制器和包括MGMS微網(wǎng)管理高級(jí)應(yīng)用在內(nèi)的Spectrum Power能源監(jiān)控管理平臺(tái)(Spectrum Power平臺(tái)),助力實(shí)現(xiàn)了園區(qū)供能和用能的高效、節(jié)能、靈活與穩(wěn)定。
西門子(中國)有限公司能源管理集團(tuán)智慧能源事業(yè)部總經(jīng)理鄭峰表示:“華電電科院研發(fā)中心項(xiàng)目對(duì)西門子來說具有開創(chuàng)性的意義,它的MGMS微網(wǎng)管理系統(tǒng)是西門子在中國成功落地的第一個(gè)微網(wǎng)管理系統(tǒng)。以此為起點(diǎn)和標(biāo)桿,我們正在持續(xù)深耕分布式能源領(lǐng)域。”
“隨著中國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,能源生產(chǎn)與利用的清潔和高效已經(jīng)成為了許多能源企業(yè)發(fā)展的‘硬指標(biāo)’。發(fā)展分布式能源系統(tǒng)是大勢所趨。” 華電電力科學(xué)研究院有限公司分布式能源技術(shù)部(國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心)高級(jí)工程師、副主任鄭文廣則表示,“在這一領(lǐng)域,西門子有著先進(jìn)的技術(shù)與豐富的經(jīng)驗(yàn),是值得信賴的合作伙伴。與西門子的合作讓我們的工作事半功倍。”
“最復(fù)雜的微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室工程”
位于杭州的研發(fā)中心被包圍在一片蔥郁的綠色之中。在占地面積達(dá)2.6萬平方米的園區(qū)內(nèi)可以看到一棟棟排列整齊的實(shí)驗(yàn)樓。天氣晴朗時(shí),實(shí)驗(yàn)平臺(tái)墻上的一塊塊太陽能板更是像一顆顆寶石,在陽光下閃閃發(fā)光。
園區(qū)使用的能源大部分來自分布式能源系統(tǒng)。由于系統(tǒng)整合了光伏發(fā)電與燃?xì)獍l(fā)電,需要同時(shí)管理電、熱和冷等多種能源,它也是目前國內(nèi)分布式能源種類最多且最復(fù)雜的微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室工程之一。在安裝上,它設(shè)備種類較多,接口不一,不易統(tǒng)一接入微電網(wǎng)管理系統(tǒng)。在電網(wǎng)運(yùn)行上,它不僅技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜,運(yùn)行控制難度也很大。
但是,面對(duì)困難,華電電科院與西門子都沒有退縮。為了將設(shè)備連接到Spectrum Power平臺(tái),西門子對(duì)園區(qū)內(nèi)的微燃機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和換熱器等相關(guān)設(shè)備做了細(xì)致的考察,根據(jù)實(shí)際情況更新或重繪了設(shè)備圖紙,并以此為依據(jù)對(duì)系統(tǒng)做了本地化匹配,最終順利將設(shè)備全部接入平臺(tái)。
而在電網(wǎng)運(yùn)行上,Spectrum Power平臺(tái)則憑借其強(qiáng)大的功能,保證了微電網(wǎng)高效、節(jié)能、靈活和穩(wěn)定的運(yùn)行。
“一石三鳥”,高效產(chǎn)能
占地廣闊的園區(qū)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要大量電力與熱能的支持。一般來說,建筑物需要從電網(wǎng)獲取電力,而通過燃煤得到熱能。但是,在使用分布式能源系統(tǒng)后,園區(qū)內(nèi)的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)和微燃機(jī)在燃燒天然氣發(fā)電時(shí)能將產(chǎn)生的熱能也收集起來,并通過一系列裝置將它們轉(zhuǎn)化為人們工作、生活時(shí)需要的熱能和冷,實(shí)現(xiàn)了冷熱電三聯(lián)供。這種“一石三鳥”的產(chǎn)能方式大大提高了能源利用率。
西門子的Spectrum Power平臺(tái)則可以根據(jù)園區(qū)的實(shí)際用能需要,調(diào)整冷、熱和電三種能源的產(chǎn)量,讓能源“物盡其用”。
精打細(xì)算,智慧“持家”
光是高效產(chǎn)能還不夠,園區(qū)運(yùn)營者需要操心的是從產(chǎn)能到用能的整個(gè)過程。如何減少能源消耗,做到能源成本最低,以實(shí)現(xiàn)“勤儉持家”,是他們面臨的一大挑戰(zhàn)。西門子Spectrum Power平臺(tái)便是研發(fā)中心的“智慧管家”。它“精打細(xì)算”,讓園區(qū)內(nèi)各種能源都“用在刀刃上”,讓能源產(chǎn)、用過程的經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最高。
研發(fā)中心使用的一次能源包括天然氣與太陽能。西門子Spectrum Power平臺(tái)搭載的MGMS微網(wǎng)管理系統(tǒng)可以利用先進(jìn)的優(yōu)化算法,根據(jù)用戶側(cè)用電量和能源價(jià)格的波動(dòng),制定經(jīng)濟(jì)性最高的微電網(wǎng)運(yùn)行計(jì)劃。舉例來說,當(dāng)公共電網(wǎng)電價(jià)較低時(shí),系統(tǒng)會(huì)增加從公共電網(wǎng)購買的電量,停止微電網(wǎng)內(nèi)燃?xì)獍l(fā)電,并利用光伏發(fā)電為儲(chǔ)能系統(tǒng)蓄滿電力。而當(dāng)公共電網(wǎng)電價(jià)較高時(shí),系統(tǒng)則會(huì)減少從公共電網(wǎng)購買的電量,轉(zhuǎn)而使用儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電力,或主要使用燃?xì)獍l(fā)電和光伏發(fā)電。
此外,MGMS微網(wǎng)管理系統(tǒng)的預(yù)測算法還可以根據(jù)天氣情況和歷史數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)電及儲(chǔ)能情況進(jìn)行預(yù)測性計(jì)算,制定未來發(fā)電計(jì)劃。優(yōu)化算法與預(yù)測算法相輔相成,進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
穩(wěn)如泰山,不懼停電
作為園區(qū)運(yùn)營者,最操心的恐怕就是電網(wǎng)的穩(wěn)定了,而有了西門子Spectrum Power平臺(tái),這一點(diǎn)也不再是困擾。
由于太陽能受天氣影響較大,為保證微電網(wǎng)不會(huì)在光伏發(fā)電量波動(dòng)時(shí)受到?jīng)_擊,MGMS微網(wǎng)管理系統(tǒng)可以利用平滑濾波功能,通過靈活調(diào)度儲(chǔ)能系統(tǒng)與燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備,對(duì)光伏發(fā)電進(jìn)行平衡和補(bǔ)充,保證了供電穩(wěn)定。
而當(dāng)公共電網(wǎng)出現(xiàn)故障,微電網(wǎng)也面臨停電風(fēng)險(xiǎn)時(shí),MGMS微網(wǎng)管理系統(tǒng)可以自動(dòng)切換到離網(wǎng)狀態(tài),并利用自己的發(fā)電與儲(chǔ)能系統(tǒng)維持微電網(wǎng)正常運(yùn)行,等需要時(shí)再自動(dòng)并回公共電網(wǎng)。它還可以利用儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行黑啟動(dòng),實(shí)現(xiàn)完全停電狀態(tài)下的重啟。有了MGMS微網(wǎng)管理系統(tǒng),研發(fā)中心就再也不用擔(dān)心停電了。
邁向可持續(xù)的未來
截至2018年7月,研發(fā)中心實(shí)驗(yàn)平臺(tái)內(nèi)所有西門子相關(guān)系統(tǒng)與設(shè)備都已投運(yùn)。在未來,研發(fā)中心的研究成果將被應(yīng)用到其它分布式能源項(xiàng)目中。
鄭文廣表示:“通過‘舍遠(yuǎn)求近’、‘化合為分’,我們與西門子攜手,做到了智慧的能源生產(chǎn)、使用和管理。研發(fā)中心的研究成果將對(duì)我們未來在分布式能源領(lǐng)域的探索起到指導(dǎo)性的作用。我們相信,與西門子的攜手合作將幫助我們邁向一個(gè)更加可持續(xù)的未來。”
除實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目外,西門子也已積極參與到微電網(wǎng)相關(guān)的商用項(xiàng)目中,其中就包括由陽光電源股份有限公司(陽光電源)承建的合肥市高新區(qū)微電網(wǎng)示范項(xiàng)目。該項(xiàng)目是國家發(fā)改委與國家能源局于2017年公布的28個(gè)新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目之一。在項(xiàng)目中,西門子將為陽光電源提供基于新能源發(fā)電、儲(chǔ)能和產(chǎn)業(yè)園區(qū)負(fù)荷的能源微網(wǎng)管理系統(tǒng),幫助產(chǎn)業(yè)園區(qū)實(shí)現(xiàn)能源高效利用和綠色環(huán)保等目標(biāo)。
新聞配圖
華電電力科學(xué)研究院有限公司國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心實(shí)驗(yàn)平臺(tái)外景
國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)(實(shí)驗(yàn))中心內(nèi)安裝了西門子SICAM AK1703微網(wǎng)控制器。
西門子的Spectrum Power能源監(jiān)控管理平臺(tái)助力園區(qū)實(shí)現(xiàn)供能和用能的高效、節(jié)能、靈活與穩(wěn)定。
西門子與華電電科院工作人員討論項(xiàng)目情況。