日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)應用現(xiàn)狀及其對中國的啟示

2018-02-05 11:20:18 分布式能源　點擊量：評論 (0)

分布式能源互聯(lián)網(wǎng)理念的提出是為了破解常規(guī)分布式能源系統(tǒng)供需失衡的困境，由點及面深度挖掘節(jié)能減排潛力。日本的分布式能源應用正從傳統(tǒng)單...

4.3 千住混合功能區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)

該項目是日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的實證示范項目，于2011年開始運行。區(qū)域范圍內(nèi)主要有東京燃氣公司的千住技術中心和荒川區(qū)立養(yǎng)老院，其中技術中心又由辦公建筑A(26190m2)、辦公建筑B(8881m2)、智能示范樓和能源中心(C樓)構成，如圖6所示。

如圖7所示，能源中心可利用多種熱源，通過控制系統(tǒng)為其設置了優(yōu)先順序，太陽熱優(yōu)先、熱電聯(lián)產(chǎn)余熱其次。同時，在技術中心和養(yǎng)老院間構建了雙向熱融通網(wǎng)絡。實測結果表明，通過構建上述能源網(wǎng)絡，區(qū)域全年節(jié)能13.6%，減排35.8%。

4.4東京豐洲碼頭區(qū)域智能能源網(wǎng)絡

東京燃氣集團以其2020愿景為導向，于2014年開始在新開發(fā)的豐洲碼頭地區(qū)構建智能能源網(wǎng)絡。在設置兼具能源供應與防災提升功能的智能能源中心的同時，利用ICT技術導入了可對設備進行實時最優(yōu)控制的SENEMS系統(tǒng)，為區(qū)域內(nèi)4個地塊提供電、熱等綜合能源服務。

具體而言，能源中心配置有7MW級大型高效燃氣內(nèi)燃機組、利用燃氣壓差的壓差發(fā)電機(560kW)、余熱回收型吸收式制冷機(2000RT)、電動制冷機(4000RT)、蒸汽鍋爐，同時還設置有電力自營線路、強抗災性中壓燃氣管網(wǎng)(見圖8)。

該燃氣內(nèi)燃機額定發(fā)電效率高達49%，與其他分布式能源協(xié)同，大約可提供區(qū)域電力峰值的45%;同時，發(fā)電余熱亦在區(qū)域內(nèi)融通。此外，熱源系統(tǒng)還配置有BCP對應功能，即使在停電時亦可提供45%的峰值熱需求。根據(jù)預測，導入上述智能能源網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)年二氧化碳減排3400t，減排率約40%。

5 日本實踐對我國的啟示

5.1我國分布式能源網(wǎng)絡化發(fā)展趨勢

在我國，2015年3月15日，中共中央國務院下發(fā)《關于進一步深化電力體制改革的若干意見(中發(fā)[2015]9號)》，明確了“三放開、一獨立、一研究、三強化”的改革基本主線，明確要放開售電側(cè)，多途徑培育市場主體，允許擁有分布式電源的用戶或微網(wǎng)系統(tǒng)參與電力交易。2016年2月24日，發(fā)改委發(fā)布《關于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導意見(發(fā)改能源[2016]392號)》，指出要加強多能協(xié)同綜合能源網(wǎng)絡建設，發(fā)展可接納高比例可再生能源、促進靈活互動用能行為和支持分布式能源交易的綜合能源微網(wǎng)。

同年7月4日，發(fā)改委發(fā)布《關于推進多能互補集成優(yōu)化示范工程建設的實施意見(發(fā)改能源[2016]1430號)》，要求通過天然氣熱電冷三聯(lián)供、分布式可再生能源和能源智能微網(wǎng)等方式，實現(xiàn)多能協(xié)同供應和能源綜合梯級利用;提出“十三五”期間，建成國家級終端一體化集成供能示范工程20項以上，到2020年，各省(區(qū)、市)新建產(chǎn)業(yè)園區(qū)采用終端一體化集成供能系統(tǒng)的比例達到50%左右，既有產(chǎn)業(yè)園區(qū)實施能源綜合梯級利用改造的比例達到30%左右。首批23個多能互補集成優(yōu)化示范工程于2016年12月26日對外發(fā)布。

同時，2016年7月26日，國家能源局發(fā)布《關于組織實施“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源(能源互聯(lián)網(wǎng))示范項目的通知(國能科技[2016]200號)》，提出要開展園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)試點示范，首批55個示范項目已于2017年6月28日對外發(fā)布。2017年5月5日，首批新能源微電網(wǎng)示范項目也對外公布。

此外，2017年2月7日，國家能源局發(fā)布《微電網(wǎng)管理辦法》(征求意見稿)，對微電網(wǎng)的定義與范圍、建設管理、并入電網(wǎng)管理、運行管理、試點示范、政策保障、監(jiān)督管理等方面做了明確規(guī)定，從而進一步規(guī)范了微電網(wǎng)的建設運營管理。

5.2 值得借鑒的日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)的實踐經(jīng)驗

根據(jù)上述分析，我國分布式能源已經(jīng)從傳統(tǒng)單體應用模式逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡化應用模式，并已進入先導示范階段。在此歷史性階段，借鑒日本已有實踐經(jīng)驗，可以為我國示范工程建設及后期可能的規(guī)模化應用提供有益參考。

具體而言，以下幾方面值得關注：

①日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)大多以燃氣公司為主來推進，所配置的設備也大多是以天然氣為燃料的燃氣內(nèi)燃機、直燃機等，而光伏、光熱只作為補充。相反，我國首批能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目則大多由電力公司牽頭申請，而且光伏等可再生能源占比均較大。這主要是由于我國的能源互聯(lián)網(wǎng)理念是由國網(wǎng)公司最先提出，并以智能電網(wǎng)作為核心支撐。

電是典型的二次能源，而天然氣是一次能源，以燃氣公司為主體推進能源互聯(lián)網(wǎng)建設，可以使互聯(lián)網(wǎng)理念在能源領域的滲透更深入、更徹底。值得欣慰的是，新奧等傳統(tǒng)燃氣供應商已在積極行動，提出了“泛能網(wǎng)”等創(chuàng)新理念，并在逐步推進。

②日本分布式能源的網(wǎng)絡化應用更關注區(qū)域內(nèi)用戶間的熱融通，而電融通則相對較少。相反，我國無論是多能互補示范項目，還是能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目，以新能源、儲能等為核心的區(qū)域內(nèi)電力匹配與協(xié)調(diào)均是建設重點。

誠然，作為一種典型的分布式能源，以光伏為主體的可再生能源應用需要引入新的思路，而能源互聯(lián)網(wǎng)理念為其提供了機遇。然而，綜合考慮電和熱的基本物理特性，熱能的傳輸損失要遠大于電，而且在終端能源需求中，熱能占比也高于電。為此，在區(qū)域?qū)用妫瑯嫿崮芫钟蚓W(wǎng)的迫切性要高于電能局域網(wǎng)。

③日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模均較小，即使相鄰兩棟建筑間也可建立能源融通網(wǎng)絡，這與我國動輒數(shù)十兆瓦容量的區(qū)域分布式能源系統(tǒng)大相徑庭。而既有實踐表明，我國一些已建成的區(qū)域分布式能源系統(tǒng)，由于預估負荷不能到位，難以正常運行。為此，在今后區(qū)域?qū)用娴姆植际侥茉聪到y(tǒng)規(guī)劃設計過程中，不能貪大貪多，應立足于可確定負荷，分步、分期實施。

④日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)大多是結合既有建筑節(jié)能改造進行推進。相反，我國區(qū)域?qū)用娴姆植际侥茉磻脛t大多數(shù)是結合新區(qū)規(guī)劃實施。可以想象，在今后若干年中，我國必然有大量既有建筑面臨能源系統(tǒng)改造，而在此過程中，可以借鑒日本的實踐經(jīng)驗，擴展思路，構建跨邊界的一體化節(jié)能改造框架體系。

6 結語

作為分布式能源的先行者之一，日本的分布式能源應用正從傳統(tǒng)單體模式走向互聯(lián)網(wǎng)模式。

日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)的推進大多以燃氣公司為實施主體，以既有建筑為實施對象，以區(qū)域熱融通為實施內(nèi)容，側(cè)重于互聯(lián)網(wǎng)理念在能源物理層面的滲透。這與我國正在推進的能源互聯(lián)網(wǎng)、多能互補等示范項目的實施理念存在一定的差異性。作為一種具有革命性的能源利用思路和模式，分布式能源互聯(lián)網(wǎng)所呈現(xiàn)的不同技術路徑各有優(yōu)劣，在今后的實證示范過程中，可以借鑒日本經(jīng)驗，結合我國國情，確立最佳實現(xiàn)方案。

作者簡介：任洪波，教授，2009 年獲日本北九州市立大學能源與環(huán)境工程專業(yè)博士學位，現(xiàn)主要從事新能源與分布式能源系統(tǒng)研究工作，已在國內(nèi)外學術期刊發(fā)表論文30 余篇。

(任洪波楊濤吳瓊高偉俊

原標題:日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)應用現(xiàn)狀及其對中國的啟示