常規(guī)變電站如何向綜合能源站轉(zhuǎn)型升級
利用電網(wǎng)核心資源——變電站的獨特優(yōu)勢,充分發(fā)揮能源配置中心的作用,提高能源利用效率,從單一供電升維至綜合能源服務(wù),實現(xiàn)向綜合能源服務(wù)商的深度轉(zhuǎn)型,以滿足人民美好生活對能源的需求。
黨的十九大報告指出,要加快生態(tài)文明體制改革、建設(shè)美麗中國,推進能源生產(chǎn)與消費革命,構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。新形勢下,清潔能源替代傳統(tǒng)化石能源趨勢明顯,電能替代推動終端能源消費結(jié)構(gòu)升級加速,對電力企業(yè)提出進一步優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),提高服務(wù)質(zhì)量的新要求。利用電網(wǎng)核心資源——變電站的獨特優(yōu)勢,充分發(fā)揮能源配置中心的作用,提高能源利用效率,從單一供電升維至綜合能源服務(wù),實現(xiàn)向綜合能源服務(wù)商的深度轉(zhuǎn)型,以滿足人民美好生活對能源的需求。
電網(wǎng)的再定位與綜合能源站構(gòu)想
從單一供電升級為綜合供能。以變電站為載體,構(gòu)建以電為中心的集成功能系統(tǒng),打造綜合供能體,在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)能源的產(chǎn)銷平衡,滿足終端用戶的多種使用需求。
從單一供電到綜合服務(wù)。提供優(yōu)質(zhì)供能服務(wù),培養(yǎng)用戶黏性,定制整體解決方案,提供能源相關(guān)的工程、運營、金融等增值服務(wù),延伸產(chǎn)業(yè)鏈,形成新的利潤增長點。
從需求側(cè)到供給側(cè)。利用電網(wǎng)分層、分區(qū)域的網(wǎng)格化布局特點,滿足清潔、可靠、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)的用能需求,提供多種能源產(chǎn)品和服務(wù)組合,培育新的市場業(yè)態(tài)。
利用電網(wǎng)特性,以常規(guī)變電站為載體,集成大電網(wǎng)電能、分布式光伏和燃氣、儲能及充電裝置等,構(gòu)成支持多能互補的“源-網(wǎng)-荷-儲”協(xié)同控制區(qū)塊,構(gòu)建綜合能源站。通過綜合能源站這一能源配置中心,提高綜合能效,加速電能替代,平滑電力需求,“一站式”響應(yīng)用戶供電、供冷、供熱等基本能源及增值服務(wù)需求,強化核心競爭力,打造獨特的商業(yè)運營模式。
綜合能源站的多重價值體現(xiàn)
社會價值
土地綜合利用。城市建設(shè)用地資源日益稀缺,而變電站布點均衡、遍及用電負荷中心,具備網(wǎng)絡(luò)節(jié)點優(yōu)勢。綜合能源站充分發(fā)揮變電站所處位置的土地集約價值,整合分布式電站、儲能站、充電站等分散功能,匹配當?shù)氐挠媚苄枨蟆?/div>
綜合能效提高。在綜合能源站,針對不同用能對象和用能場景,實現(xiàn)多能協(xié)同、集中供應(yīng),提高供冷、供熱能效。靠近負荷中心配置分布式電源,降低輸配電網(wǎng)傳輸損耗。通過“冷熱電三聯(lián)供”實現(xiàn)能源綜合梯級利用。配置儲能裝置,協(xié)同需求側(cè)管理,建立虛擬電廠,提高電源和電網(wǎng)運行效率。
用戶價值
享受更優(yōu)惠的綜合能源價格。以需求為導向,為用戶制定差異化用能方案,提供具有吸引力的價格。利用燃氣分布式發(fā)電的余熱、煙氣集中供熱供冷,降低冷、熱負荷用電成本。采用合同能源管理方式,引入儲能等手段降低專線用戶需量電費。用技術(shù)和經(jīng)濟手段引導削峰填谷,降低用電成本。
享受更可靠的電力保障。綜合能源站采用“多能互補、源網(wǎng)荷儲協(xié)同”的供電模式,既有大電網(wǎng)支撐,又能協(xié)同調(diào)度區(qū)塊內(nèi)的分布式電源、儲能、可控負荷,運行方式靈活,能有效應(yīng)對通道阻塞和上級電源故障,為用戶提供安全、不間斷的高可靠性電力保障。
享受更高品質(zhì)的電能質(zhì)量。增加如電化學、飛輪、電容、超導等儲能裝置作為備用電源,為大電網(wǎng)提供緊急容量支撐。一旦供電中斷,儲能裝置快速響應(yīng),以毫秒級速度切換至儲能系統(tǒng)供電,防止電壓驟降,為用戶提供高品質(zhì)電能產(chǎn)品。
消費更綠色的能源。在負荷中心區(qū)引入儲能裝置,促進清潔能源消納。形成“多能互補”的能源結(jié)構(gòu),按需集中供應(yīng)電、熱、冷、熱等,實現(xiàn)清潔替代。在綜合能源站配套建設(shè)充電站和充電樁,推動電動汽車普及,促進終端能源消費的電能替代。
享受更便捷的一站式綜合能源服務(wù)。在提供綜合能源的基礎(chǔ)上提供綜合服務(wù),一站式滿足用戶差異化需求。以綜合能源站為骨干節(jié)點推進“四網(wǎng)融合”,整合現(xiàn)有營業(yè)、運維、檢修等資源,提供充電、節(jié)能、合同能源管理、碳排放交易、智能家居等綜合服務(wù)。
電網(wǎng)價值
投資更加優(yōu)化。綜合能源站的多元互補能夠有效削峰平谷、平滑負荷曲線,降低峰荷時輸配電通道阻塞,提高資產(chǎn)利用效率,尤其適用于負荷密集且配電網(wǎng)改造擴容困難的中心城區(qū)。有效整合管制類資產(chǎn)和競爭性業(yè)務(wù)投資,實現(xiàn)資源精準、高效投放。
電網(wǎng)更加安全可靠。綜合能源站作為重要樞紐,通過多能互補、集成優(yōu)化,提高能源供需協(xié)調(diào)能力,豐富電網(wǎng)調(diào)峰手段,提高電網(wǎng)安全性。通過分布式電源和儲能等,為站內(nèi)設(shè)備提供獨立輔助電源,極端情況下可作為黑啟動點為大電網(wǎng)提供“星星之火”,增強電網(wǎng)自愈能力。
電網(wǎng)更加智能。作為能源技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合的載體,綜合能源站是區(qū)塊能源、信息的配置中心,負責能源互聯(lián)網(wǎng)的實時感知和信息交互,為優(yōu)化能源供給制定網(wǎng)絡(luò)運行策略,并支撐智能調(diào)控、需求響應(yīng)、交易預測、數(shù)據(jù)價值挖掘等服務(wù)。
更深度、更廣泛參與電力市場。綜合能源站具備參與輔助服務(wù)市場的先天優(yōu)勢,能夠在競價模式和尖峰電價等需求響應(yīng)激勵、售電側(cè)放開的多能互補互動機制等情況下獲得增值收益。未來還可充分參與現(xiàn)貨市場交易,獲取電價差收益。
電網(wǎng)負荷更加均衡。峰期通過“冷熱電聯(lián)供”削減原本需要用電制冷、制熱的電負荷,實現(xiàn)區(qū)塊內(nèi)削峰;通過分布式電源和儲能,承擔部分大電網(wǎng)峰荷。谷期通過儲能等方式增加谷期負荷,控制電動汽車充電,引導并優(yōu)化用能行為習慣。
助力建立需求側(cè)響應(yīng)機制。充分利用智能電表、低壓集抄雙覆蓋的優(yōu)勢,讓綜合能源站成為本區(qū)塊“能量流+信息流+價值流”的協(xié)調(diào)控制中心。通過大數(shù)據(jù)掌握、預測并影響用戶用能行為,精準促進供需雙方互動。統(tǒng)一控制本區(qū)塊的源、儲、可控負荷,建立快速高效的需求側(cè)響應(yīng)機制。
推動電網(wǎng)企業(yè)向綜合能源服務(wù)商深度轉(zhuǎn)型。以綜合能源站所處區(qū)域功能定位為導向,因地制宜組合能源產(chǎn)品和服務(wù)種類,踐行供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。打造新能源微網(wǎng)示范項目,推動變電站設(shè)備的小型化,積累各類主體博弈互動、能源價格變化等歷史數(shù)據(jù)。借鑒“地鐵+物業(yè)”綜合體的開發(fā)模式,創(chuàng)新商業(yè)運營體系。
綜合能源站的商業(yè)運營模式
新形勢下,綜合能源站將成為多種商業(yè)模式的發(fā)展載體,這些商業(yè)運營模式貫穿源-網(wǎng)-荷-儲整條價值鏈,可以獨立存在也可以組合使用。
一站式綜合能源服務(wù)。按照用戶群分類,試點先行、逐步鋪開。位于商業(yè)區(qū)的變電站鋪設(shè)屋頂光伏,供站用電及臨近商場使用。有條件者可在變電站旁安置充電樁,供顧客使用,收取充電服務(wù)費和停車費。選擇部分冷量穩(wěn)定的區(qū)域安裝冰蓄冷裝置。位于工業(yè)園區(qū)的變電站,除鋪設(shè)屋頂光伏外,通過冷熱電三聯(lián)供,為園區(qū)用戶削峰填谷,在提供峰荷用電保障同時,利用排放余熱來制冷。位于機場、火車站等大型交通樞紐附近的變電站,可提供充電樁基礎(chǔ)設(shè)施或租賃服務(wù)。電網(wǎng)企業(yè)提供場地和充電設(shè)施,車企或租車公司提供車輛、技術(shù)及服務(wù)。選擇部分冷量穩(wěn)定的區(qū)域安裝冰蓄冷裝置。位于大型居民小區(qū)附近的變電站,有地面條件的可安裝充電樁、配置集中充電站,以此調(diào)節(jié)電網(wǎng)負荷,并收取充電服務(wù)費、停車費、賺取電價差收益。位于數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、酒店別墅區(qū)或大型游樂場附近的變電站,鋪設(shè)屋頂光伏,通過冷熱電三聯(lián)供滿足高峰負荷用電、利用排放余熱制冷,通過冰蓄冷在谷、平時制冰,峰、平時供冷。
高可靠性服務(wù)。綜合能源站由大電網(wǎng)、分布式能源、儲能系統(tǒng)協(xié)同供電,構(gòu)成區(qū)域微網(wǎng)。尤其對重要用戶和對供電可靠性有著較高要求的用戶(如數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、高科技企業(yè)等),在大電網(wǎng)故障時能確保可靠的電力供應(yīng),獲取高可靠性電價收益。
高品質(zhì)電能質(zhì)量服務(wù)。在綜合能源站安裝儲能和無功補償?shù)妊b置,為敏感用戶(如特定工業(yè)專線用戶)提供無功補償、諧波補償、電壓暫降抑制等服務(wù),獲取高品質(zhì)電能質(zhì)量增值服務(wù)收益。
電力輔助服務(wù)市場。充分利用綜合能源站的儲能、分布式電源和需求側(cè)管理能力,參與調(diào)峰、黑啟動等服務(wù)補償,作為獨立輔助服務(wù)提供者參與交易并獲取收益。
電力現(xiàn)貨市場。在未來現(xiàn)貨市場開放的電力市場環(huán)境下,綜合能源站將具有更高的靈活性,日前基于預測數(shù)據(jù)響應(yīng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度、日內(nèi)利用電網(wǎng)內(nèi)更新的實時數(shù)據(jù),充分發(fā)揮分布式能源邊際成本較低的競爭優(yōu)勢,獲取經(jīng)濟激勵。
合同能源管理。通過能量管理系統(tǒng)記錄并分析用能數(shù)據(jù),結(jié)合電價政策生成充放電策略。配置由綜合能源站統(tǒng)一控制的儲能裝置,通過低谷蓄電、高峰放電,減少用戶高峰用電、削減需量電費,通過合同能源管理與用戶分享收益。
充電服務(wù)市場。根據(jù)用戶充電習慣、行駛半徑和線路等要素,利用電網(wǎng)布局特點,建設(shè)具備充電功能、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、便捷使用特性的綜合能源站。綜合常規(guī)充電、快充、慢充等方式,提供電動汽車租賃及儲能服務(wù),打造新型共享經(jīng)濟。
碳交易市場。綜合能源站通過分布式光伏促進非化石能源消納、減少碳排放,通過冷熱電聯(lián)供提高綜合能效,通過儲能調(diào)節(jié)需求側(cè)管理,相應(yīng)配額可進入碳交易市場進行交易,獲取減碳運營收益。
綜合能源站的技術(shù)經(jīng)濟分析
技術(shù)分析
光伏、燃氣分布式電源、冰蓄冷、鋰離子儲能及充電樁技術(shù)本身已較為成熟,在解決場址布置、環(huán)保、與燃氣管網(wǎng)銜接等前提下,與變電站合建在技術(shù)上是可行的。
布置。變電站建筑裝設(shè)屋頂光伏無需額外占地。燃氣分布式電源平均占地面積約140平方米/兆瓦,布置靈活,可戶外敞開式布置、也可分散錯層布置于建筑物室內(nèi)、地下室或屋頂區(qū)域。冰槽可實現(xiàn)模塊化布置,根據(jù)場地實際情況靈活調(diào)整,可置于變電站地下;鋰離子儲能多為集裝箱式,可布置在室外空地或室內(nèi)。存量變電站改造可結(jié)合實際情況處理,增量站可從規(guī)劃設(shè)計之初統(tǒng)籌考慮合建布置。
環(huán)保。不同原動機的燃氣分布式電源環(huán)保參數(shù)略有差異。燃氣輪機與微燃機的噪音一般在85分貝以下,低于國家標準;內(nèi)燃機噪音約為100分貝,略超國家標準,可采取增加隔音罩等降噪措施,將噪音降低至85分貝以下。燃氣輪機與微燃機的氮氧化物排放小于25ppm,滿足國標要求,內(nèi)燃機的氮氧化物排放約為250ppm,需加裝脫硝裝置。
與燃氣管網(wǎng)銜接。燃氣分布式電源一般需要中壓或次高壓燃氣管道供氣,而適宜建設(shè)燃氣分布式電源的變電站一般也深入負荷中心,中壓燃氣管道多數(shù)情況下可以覆蓋。如確需次高壓燃氣管道供氣,需與燃氣部門提前協(xié)商。
經(jīng)濟分析
影響經(jīng)濟性的因素各不相同、差異較大。
光伏與變電站合建,經(jīng)濟性上具備可行性。目前城市220千伏變電站以全戶內(nèi)、半戶內(nèi)站為主,110千伏變電站以全戶內(nèi)站為主,其配電裝置樓屋頂一般閑置。按目前標準設(shè)計方案測算,220千伏、110千伏變電站分別可裝設(shè)21760-26056峰瓦、11900峰瓦的光伏組件,按光伏平均年利用1000小時計算,每年可發(fā)出21760-26560、11900千瓦時清潔電能。電網(wǎng)中220千伏、110千伏變電站數(shù)量累計占比超過95%,如統(tǒng)籌利用每個站的屋頂面積,光伏分布式電源規(guī)模相當可觀。
利用變電站屋頂光伏發(fā)展競爭性業(yè)務(wù),在獲得發(fā)電收益同時,還可獲取度電補貼 (0.37元/千瓦時)。按照目前光伏單位造價5.5-7元/瓦計算,投資回收期約6-7年,經(jīng)濟可行性較好。
燃氣分布式電源主要受綜合造價、能源產(chǎn)品價格、利用小時數(shù)等影響。目前內(nèi)燃機或燃氣輪機(包括微燃機)的關(guān)鍵技術(shù)尚未國產(chǎn)化,造價高,綜合單價(含設(shè)備、土建、安裝、調(diào)試、管線等所有費用)偏高,約為10000-20000元/千瓦。國家發(fā)改委對各省管道天然氣的門站價格有指導價,各地具體氣價一般依據(jù)門站價+管輸費確定。能源產(chǎn)品價格中,電價為政府指導價,冷價、熱價需與用戶協(xié)商確定。需結(jié)合具體案例分析,在項目前期階段詳細論證。
冰蓄冷系統(tǒng)每千瓦(制冷量)綜合造價約1800-2500元(含建設(shè)、安裝、調(diào)試費用和管線費用)。每千瓦時冷運維費約0.15-0.2元。目前蓄冷電價執(zhí)行各地谷期電價,冷價需與用戶協(xié)商確定。根據(jù)工程經(jīng)驗,若變電站周邊有大量冷負荷需求,當峰谷電價比超過3:1時,可實現(xiàn)盈利,且峰谷電價差越大則項目經(jīng)濟性越好。
兆瓦級鋰離子儲能電站造價水平約1200-1500元/千瓦,有持續(xù)下降的趨勢,其經(jīng)濟性根據(jù)應(yīng)用場景不同而不同。以較常見的用戶側(cè)應(yīng)用為例,對用電量大、對電價敏感的工商業(yè)用戶,主要體現(xiàn)在幫助用戶峰谷套利、降低需量電費上。峰谷電價差越大,項目經(jīng)濟性越好。按照工程經(jīng)驗值判斷,若峰谷值電價差在0.7元/千瓦時以上,單憑峰谷套利就實現(xiàn)盈利。用戶在不占用自身場地的情況下購買服務(wù),可免去儲能設(shè)備購置、運維、報廢等成本,解除其專業(yè)性低、運維壓力大等后顧之憂。
電動汽車及充電樁已進入快速發(fā)展階段,中央和地方出臺多項政策。電網(wǎng)公司應(yīng)利用變電站這一優(yōu)勢資源,大力推廣“變+充”合建,搶占充電服務(wù)市場,培育用戶黏性,通過電量、充電服務(wù)費、停車費等保證合理投資收益。促進充電負荷合理布局,提高電網(wǎng)設(shè)備利用率、降低網(wǎng)損。
需關(guān)注的重點問題
需積極推動政府加強規(guī)劃協(xié)同、選址統(tǒng)籌、設(shè)計優(yōu)化。綜合能源站的布局涉及中長期能源規(guī)劃、充電設(shè)施布局規(guī)劃、天然氣管網(wǎng)規(guī)劃、集中供冷供熱規(guī)劃、電網(wǎng)規(guī)劃等各類規(guī)劃。因此,應(yīng)由政府主導、牽頭組織做好規(guī)劃協(xié)同,統(tǒng)籌安排基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),從源頭上解決綜合能源站的合法合規(guī)性及占地、負荷匹配、管線銜接等重大問題。
在考慮常規(guī)變電站選址要素的同時,須充分考慮周邊用能需求、布局銜接、便利性和可實施性等因素,做好綜合能源站的選址及后續(xù)土地審批、前期手續(xù)辦理等工作。充分考慮占地、噪音、環(huán)保治理及消防等要求,因地制宜地開展優(yōu)化設(shè)計和統(tǒng)籌建設(shè),推動能源的就地清潔生產(chǎn)和就近消納。精準預測能源使用需求,“定制式”靈活布置項目“源網(wǎng)荷儲”配置和規(guī)模,緊密結(jié)合生產(chǎn)端和消費端,促進供需雙方的友好互動響應(yīng)。
需積極敦促政府出臺政策扶持、價格優(yōu)惠和技術(shù)規(guī)范。目前,各類能源本身均存在不同的瓶頸和制約因素,如供給隨機性強、可控性低、過于依賴政策價格、審批程序冗長復雜、技術(shù)規(guī)范不夠健全等。在體制機制、生產(chǎn)技術(shù)及市場經(jīng)濟等方面,各組成部分之間也存在壁壘,一定程度上限制了各類能源的互動響應(yīng)、耦合協(xié)調(diào)。
在從常規(guī)變電站向綜合能源站的轉(zhuǎn)型過程中,政府應(yīng)在政策、價格、技術(shù)等方面給予充分扶持。為綜合能源站提供選址用地、建設(shè)改造等政策支持,簡化審批流程、下放審批權(quán)限,縮短項目前期周期,降低工程成本。提供運營補貼、稅收價格等優(yōu)惠,推行有利于提高系統(tǒng)效率的價格體系,探索構(gòu)建新型商業(yè)模式。由政府牽頭,組織出臺區(qū)域性的能源生產(chǎn)、供應(yīng)和消費集成系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范,同時促進新興技術(shù)及配套設(shè)施的發(fā)展和應(yīng)用。
責任編輯:滄海一笑
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