赵亮
国电南瑞南京控制系统有限公司 211100
摘要:通过对当前面向“3060”碳目标的城市能源转型发展的方向和趋势的分析,针对上海实际,探讨了城市能源绿色低碳变革的路径和关键技术,提出开展综合能源服务,加快建设世界一流城市能源互联网,推动城市能源绿色低碳发展的观点?
关键词:城市能源变革;绿色低碳;综合能源服务;能源互联网
0前言
能源互联网作为第三次产业革命的核心,其本身包含智能电网?智慧能源和综合能源服务等部分?综合能源技术是提升效率,减少碳排放的重要手段,而开展综合能源服务是提升城市发展能级,构建绿色智慧城市能源系统,建设城市能源互联网的重要基础和抓手?
1当前能源转型发展的趋势
能源,一切都是能源,它关系着人类文明变迁和社会进步?当前,我们正面临资源紧缺?环境危机和气候变暖等严峻挑战,绿色低碳转型成为可持续发展的强烈要求?
2对城市能源转型发展的路径和方案
城市能源变革需要绿色智慧解决方案?城市让人类生活越来越美好,但占全球总人口50%的城市人口消耗了全球85%的资源和能源,排出了85%的废物和CO2,因此,今天城市能源变革尤其重要?以上海为例,上海面临能源变革的诉求非常强烈,向清洁低碳和碳中和发展的任务也很重?上海人口密度大,能源消费总量大,能耗密度很大,是全国平均的37倍之多,亟待构建可满足巨大能源消费需求的城市能源系统?上海本地是没有一次能源可开采的,地下没有发现煤炭油气储存?目前上海的能源消费结构不尽合理,一次能源消费结构中主要是化石能源,占比接近90%,远高于世界平均60%左右的水平?石油在一次能源消费中占40%多,而石油对外依赖度大,安全可控性差?需要进一步提高本地清洁能源发展力度和外来清洁能源输入和消纳水平?
上海单位GDP能耗大,城市能源综合利用效率低,全国是36%左右,上海45%不到?而世界上一些发达国家综合能源利用的平均效率都高于我们,如美日都要50%以上,丹麦等国家达70%?所以,综合能效的提升是一个非常重要的能源变革要求,需要提升城市的综合能源利用效率?还有作为一个特大型高负荷密度的电网,峰谷差也非常大,夏天高峰要达到约45%,电网的安全运行和系统的经济运行压力都非常大?
很多发达国家已经进入到深度电气化,但是我国电气化特别是城市的深度电气化水平还是不高的?随着新一轮能源的转型,再电气化是一个重要的手段,未来必将要经历一个高度电气化社会,所以推动再电气化,也是开展综合能源服务的核心路径之一?当前,在不同能源系统之间缺乏协调和沟通,各个能源系统的数据非常丰富,但是这些数据没有很好贯通,不能起到各能源系统多元协同和多能互补的作用,迫切需要构建能够智能感知和控制的?能够统一互通的城市能源信息系统?当然,能源各方面的发展,就中国就上海来说,近十几年来取得的进步是前所未有的?从输电网来看,特高压交直流及分层分区各级坚强智能电网已具备强大的资源配置能力,可保证市外来电可靠支持?从配供网来看,其供电可靠性,上海中心城区已达99.9999%,已是国际领先?从发电侧看,目前发电机组的节能降耗?超低排放工作已经做得很好,像外高桥三厂超超临界百万机组的煤耗,在同类型机组中是世界领先的?但今天大家都关注到了搞综合能源,目的是什么,原因是什么,应该是为了有一个安全性?可靠性?高效性?清洁性?智能性都不断提升的城市综合能源系统,有效地提升综合利用效率,又是绿色智慧,清洁低碳,可持续发展的?高效对综合能源系统的构建是非常重要的,许多单一的技术和系统的效率已经到一个阈值?从上面的分析来看,像上海这样的城市,能源变革诉求是非常强烈的,如何做到清洁低碳,数字智能,安全可靠,灵活友好,节约高效,是面临的挑战?构建安全高效?清洁低碳?绿色智慧的城市综合能源系统是势所必然?
本文认为建设城市能源互联网是构建现代城市能源体系的一个解决方案,也是一个路径?城市能源互联网是城市能源变革的理念创新和实践创新?城市能源互联网作为构建智慧城市的能源基础,具备节能环保?能源成本?产业发展?商业模式?技术创新?能源服务等多维价值?城市能源互联网以电为中心,以坚强智能电网为基础平台,通过互联网技术,构建能源系统和通信信息技术?社会信息物理系统的融合系统,构建一个能源的互联网?有一天,享受能源就像现在享受互联网?享受移动互联网一样?
城市能源互联网通过电?气?冷?热?氢以及交通和建筑等能源系统的一体化规划与协同调度,打通不同能源形式之间灵活转换和相互支撑的通道,充分利用各类能源系统中能源终端消费需求的时空分布特性差异和互补耦合特征,实现多类型能源供应与需求的平衡和协同,达到城市能源系统移峰填谷?互动?多元协调等目的,提高能源利用效率,促进可再生等强间歇性能源消纳,实现“源网荷储”和发输配用的深度友好互动,达成城市能源资源的大范围优化配置,保证城市能源系统的可持续发展?
3综合能源服务方向和具体内容
国家电网贯彻“四个革命,一个合作”能源安全新战略,建设中国特色国际领先的能源互联网企业,在传统输配用电业务基础上,着力客户需求,培育综合能源服务新兴业务,助力我国能源清洁低碳零碳发展?主要围绕四大发展方向:一是综合能效服务,其中涵盖用能托管?能效诊断与评估?智能运维?余热余气余压利用?节能服务?电能替代等多个细分领域;二是多能供应服务,涵盖冷热电三联供?热电联供?区域能源供应,热泵和蓄冷蓄热技术应用等;三是清洁能源服务,包括太阳能?风能?生物质能及其综合利用?风光储充一体化等;四是新兴用能服务,包括专属充电站建设?充电网络运营服务,需求响应?虚拟电厂,电制氢及综合利用等?开展综合能源服务,构建综合能源系统是基础?特别是在终端能源中,综合能源系统担负着构建清洁?低碳?安全?高效?智慧?韧性的分布式能源系统的重任,是智慧能源系统的重要载体,是坚强的智能电网的重要补充;而综合能源服务是对现代能源服务特性的理念创新,是综合能源系统融合信息通信技术和社会物理系统的价值再造系统,是能源互联网的重要业态形式?
总体来看,开展综合能源服务也将支撑能源互联网价值层面的商业模式创新,随着技术进步,政策创新,市场成熟,未来发展前景广阔,国家电网也在将其作为新兴业务重点布局?
4综合能源服务和能源互联网的关键技术
综合能源服务是支撑能源互联网能源流?数据流?价值流三流合一的重要抓手,也是绿色智慧城市能源建设的重要基础?如前面讲的,综合能源服务首先是能源清洁低碳转型和城市能源变革驱动的需求;其次是能源技术本身创新发展的因势而行,当然也离不开通信信息技术?“大云物移智链”技术的支撑作用;更是商业模式跨界融合创新和政策制度创新发展推动的结果?
5结束语
综上所述,综合能源服务技术不仅关系到行业发展本身,也直接关系到能源技术革命,关键核心技术必须自主化,这方面,我们面临的挑战是很大的?现在,连天然气三联供分布式能源这种在世界上已经成熟使用的技术,其中关键核心的微?小型燃气轮机或内燃机还是主要依赖国外进口,造成投资和运维成本居高不下?那么,对于亟待发展的一些清洁高效?低碳零碳负碳的能源技术,我们一定要下决心弯道超车,跨越发展,将其掌握在自己的手里?只有这样,才能真正把握机遇,迎接新一轮能源革命的挑战?
参考文献:
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[2]王红雪.绿色经济管理模式的创新途径探讨[J].时代金融,2019(17).
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