刘菲燕
宁夏回族自治区电力设计院有限公司 宁夏 银川 750016
摘要：区域能源通过能源网络系统向建筑物等服务对象提供能源服务，实现一次与二次能源的接收、生产与输配。主要的能源形式通常包括电力、燃气、热水／蒸汽、冷水。本文对能源规划中区块化供能方案及运行策略进行分析，以供参考。
关键词：能源规划；区块化；方案策略
引言
在能源系统方案选型和能源总线的应用上具有一定的创新性和借鉴性。能源方案利用混合整数线性规划对系统进行优化设计，以最小年化成本为目标函数，确定能源系统最佳配置方案;结合两个地块的用能时间特性打造能源总线系统，提高整体能源效率，对于能源总线系统在实际项目中的应用具有一定的实践意义。
1综合能源微网可靠供能区间求解方法
1.1综合能源微网运行策略
1）机组运行策略综合能源微网内包含多种设备，正常运行状况下，电负荷由三联供机组以及光伏进行供应，若出力不足则考虑调用储电装置或者从外部电网购电；热负荷由三联供机组以及燃气热泵进行供应，若出力不足，则考虑启动中央空调或调用储热装置；各能源优先考虑供给同类负荷及使用储能装置储存，如有剩余再考虑参与能源转换。三联供机组是微网系统内的关键设备，为了凸显综合能源微网多能源优化调度的特性，不将其运行方式考虑成固定的“以热定电”或“以电定热”。其发电量与微网系统实际电负荷存在偏差，当发电量高于所需电量时，多余电量使用储能装置储存或上送外部电网，发电量不足时，由光伏、储电装置补充或从外部电网购电。
1.2综合能源微网可靠供能区间模型求解方法
NSGA-2多目标优化算法求取综合能源微网可靠供能区间边界，其中，判断交叉变异后生成的子代个体是否满足可靠性约束的具体步骤为：首先根据子代个体染色体信息以及综合能源微网初始信息，得到8760h的负荷曲线以及光伏出力情况；在此基础上，根据机组运行策略以及储能运行策略，计算得到8760h的储能剩余电量；其次，根据设备元件状态模型，抽样得到故障的发生时刻以及持续时间；最后，计算电、热、气的缺供能量，并判断是否满足可靠性约束。
1.3储能运行策略对供能能力的影响
对储能在不同运行策略下的综合能源微网供能能力进行对比，当储能以降低用能成本为目标运行时，综合能源微网电、热、气供能能力可以达到的最大值分别为3743kW，3811kW，379kW；当储能以最大化消纳光伏为目标运行时，综合能源微网电、热、气供能能力可以达到的最大值分别为3864kW，3952kW，379kW。其结果主要因为当储能以降低用能成本为目标运行时，为获得经济性最优，在电价峰值时段多余电能优先上送，导致储电装置的平均剩余电量小于当储能以最大化消纳光伏为目标运行。因此当微网系统发生故障时，电能的缺供能量期望更大，从而影响微网系统对电能的供应能力，并间接影响微网系统对热能的供应能力。由于本文模型中不存在由电能或热能向天然气转换的装置，因此储能运行策略没有对微网系统的天然气供应能力造成影响。
2区块化能源系统供能方案
2.1公共建筑能源系统供能方案及投资估算
当地冬、夏季海水水温适宜用作热泵冷热源，可在公共建筑集中用能区域规划较大规模海水源热泵设施，结合发电系统、冷热源系统和储能系统打造复合式能源系统。并与另一居住建筑片区结合打造海水源热泵能源总线系统。夏季供冷运行策略:①优先满足内燃机使用10h，吸收式制冷并通过蓄热削峰填谷;②其次尽量使离心式冷水机组满负荷运行;③剩余冷量由海水源热泵提供。冬季供热运行策略:①优先满足内燃机使用10h;②其次通过蓄热削峰填谷;③剩余使用海水源热泵制热，其中运行策略如表1所示.
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2.2居住建筑能源系统供能方案及投资估算
能源总线系统(energybussystem，EBS)是近年来被提出的一种可实现在区域范围内冷、热能量互通互融的新系统，是一种集成化规模化应用在区域内的低品位能源、可再生能源及未利用能源的低碳区域供冷供热能源系统。能源总线系统半集中的末端系统形式不但可以规避区域供冷系统末端负荷率低导致的系统能效降低的问题，还可以在区域级别上集成应用多种天然冷热源，同时回收热量，提高系统能效比。根据居住建筑片区的负荷预测结果，可知居住建筑总负荷需求相对较低，可以首选低品位热源、可再生能源及热回收的利用，并综合考虑到收费及运行围护管理因素，居住建筑适宜采用能源总线的方式进行供能，又由于居住建筑和公共建筑在冷热需求时间上具有互补性，因此居住建筑冷热负荷和公共建筑部分冷热需求适宜采用能源总线进行供能。
3优化城市能源体系低碳化发展策略
提高能源消费效能是实现城市能源体系低碳化发展的重中之重。一是优化产业结构。减少高耗能、高污染、高排放、低附加值产业占城市产业体系中的比重，对现有高碳行业加强低碳技术改造，提高能源利用效率。加强产业链发展研究，关注高碳产业下游产业对上游产业的拉动作用，合理控制下游产业发展规模，避免下游产业扩张驱动高碳产业扩大产能，进一步增加产业结构调整的难度。加大低碳项目招商引资力度，加强对低碳产业发展的扶持。充分利用工业园区集聚优势，推行集约工业增长模式，加强园区低碳设施建设，大力推广低碳技术应用，提高低碳化发展成效。二是发展低碳交通。优化城市布局和交通网络，合理控制城市密度，降低城市“热岛效应”。推动车辆高效利用，大力发展公共交通工具，鼓励汽车共享、车辆合乘。推广清洁能源汽车，完善电动汽车充电网络，研究加氢设施建设。推广“岸电上船”“陆电登机”，减少船舶停泊和飞机停靠期间燃油消耗。支持慢行交通发展，鼓励步行和自行车出行，建设完整联通的慢行交通网络，改善步道和非机动车道的安全性和舒适性，提高慢行交通对市民的吸引力。
4区域能源展望
4.1区域能源规划
目前，我国区域能源规划尚处于起步阶段，在很多城市规划体系中无建筑能源专项规划。城市规划中的供水、供热（冷）、燃气、电力规划各自为政，未对区域的能源、资源及用冷热、燃气、电力需求综合考虑，基础设施重复建设情况严重，不匹配率大，效率不高。正确的解决方法，应先有区域能源规划，然后再考虑区域内部电力、燃气、供热规划。
4.2精准供能、智能调节
区域能源供能系统应设置能源管理平台，能达到“按需供能”，实现精准供能。包括：智能化集中调控、自动设定优先级运行方案、根据气温调整运行参数、回水精确控温的水力平衡系统、管网智能检漏系统。
结束语
通过对居住建筑和公共建筑的用能需求分析，得到居住建筑和公共建筑典型日负荷曲线，利用居住建筑和公共建筑在用能时间上的互补性，规划公共建筑能源系统组合为天然气内燃机+吸收式制冷+电制冷+海水源热泵+储能罐，居住建筑利用海水源能源总线系统进行供能。
参考文献
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