3、用户端能源管理的总体目标
用户是能源的主要消费者,随着用户对能源需求及使用方式的多样化,大量分布式可再生能源应用越来越多、越来越广。用电价格机制的不断创新,对能源管理提出了绿色低碳、经济节能、安全高效和互动友好的总体目标。
用户端能源管理将实现多种能源形式间的互动集成和高效、综合、经济地利用,满足用户对能源的多重需求,降低用户能耗和用能成本,提高能源使用效率,实现低碳经济的可持续发展,改善环境,提高人们的生活质量。
( 1) 绿色低碳。用户端大部分可再生能源都是以分布式电源形式出现的,用户端能源管理体系支持多种分布式可再生能源发电系统的接入和整合,并推动可再生能源和用户端新型能源利用模式的发展,提高清洁电能在终端能源消费中的比重,降低一次能源消耗,减少粉尘、SO2等污染物排放,促进绿色低碳的可持续发展和良性循环的形成。
( 2) 经济节能。能源作为经济社会发展的基础设施和重要的公用事业,是现代化建设的基本保障,关系到国家的经济安全和国计民生。智能化能源管理采用创新性的合同能源管理等模式,优化能源结构、减少用户端能源损耗,提高能源的输送和利用效率,促进节能减排。
( 3) 安全高效。高新技术产业的发展和人民生活水平的提高,需要依靠能源管理技术的进步和能力提升,进一步提高能源使用的安全性、可靠性,提高能源利用效率; 智能化能源管理将优化能源利用方式和创新服务水平,根据用户需求采用灵活配置的方式,促进用户参与电网运行和管理,平衡用户电力需求,减少或转移高峰电能需求。
( 4) 互动友好。用户端能源管理将建立新型市场化的能源交易系统,打破传统的能源生产和消费模式,形成生产者与消费者的双向互动服务体系,推动能源供需双方的实时双向交互。采用智能化算法和决策系统,为用户的能源使用提供用能预测、用能分析、负荷控制和最大需量控制等增值服务,实现互动友好的目的。
4、用户端能源管理的实现方式和发展趋势
4. 1 用户端能源管理的实现方式
我国用户端能源管理将基于智能电网,以及水、热、气等能源系统的智能化建设,采用渐进模式,通过集成化、市场化、信息化的方式,将电、水、热、燃等行业技术进步提升为中国能源的集成革命,高速实现低碳经济建设。
( 1) 智能电网用户端电能管理。通过对分布式可再生能源系统输出功率的预测和管理,协调常规电源、分布式可再生能源发电和分布式储能,提高智能电网用户端系统用电量预测和需求控制,实现双向信息交互功能; 根据供需双方对负载采用灵活管理的方式,促进用户参与电网运行和管理,从系统角度实现多重节能。
( 2) 微电网能源管理。微电网是由一系列分布式发电系统、储能系统能量转换装置、相关负荷和监控系统和保护装置汇集而成的小型发、配、用电系统,是一个能够实现自我控制、保护和管理的一体化微型电力网。微电网可以实现孤岛运行,并能保证在恶劣天气下对用户供电,在满足多种电能质量要求和提高供电可靠性等方面有诸多优点,完全可作为现有骨干电网的一个有益而又必要的补偿。在用户端微电网中,由微型燃气发电机、燃料电池、太阳能电池、风力发电机等提供分布式电能,再使用蓄电池、超级电容器等储能装置储存能量。微电网从系统出发,将发电机、负荷、储能装置和控制装置等结合在一起,形成一个可控的单元。
( 3) 能源网用户端能源管理。能源网用户端能源管理包含供能、储能和用能。供能系统有电( 太阳能发电、风能发电、水力发电、煤炭发电、地热能发电、潮汐能发电、石油发电、核能、脚踏发电) 、水、气、热等。储能形式有抽水储能、飞轮储能、冰聚冷储能、钠硫电池储能、铅酸电池储能、镍氢电池储能、锂离子电池储能、超级电容储能、燃料电池储能。用能对象有企业、楼宇、智能家居。能源网用户端能源管理是将电、水、气、热等能源在用户端通过能源管理系统,有效、合理地调配、协调各种能源的利用和转换,达到使用户支出最小化、能效利用最大化的终极目标,以保护地球资源、减少温室气体排放。
4. 2 用户端能源管理的发展趋势
用户端能源管理关系到企业、楼宇、家庭、社区、园区等多种用户,包含水、电、热、气等多种能源形式的管理,涉及多个技术领域和学科,需要突破和解决的关键技术很多。总之,用户端能源管理的发展趋势有如下几个方面:
( 1) 实现清洁能源的主力化,大幅增加可再生能源在能源供给中的比例。风能、太阳能、水能、生物质能、潮汐能、地热能等可再生能源的充分开发、利用,使非化石类能源比例大幅增加,能源结构得到优化调整,形成能源特别是电力产业的可持续化发展和良性循环。为此,需要未来的能源网实现清洁能源的合理兼容,通过发展智能网,分布式能源将实现与现有能源网的灵活、安全对接: “即插即用”、无扰接入、有序退出,以此适应 21 世纪新一代能源网运转的需要。
( 2) 能源产业体系将充分面向用户,建立用户端系统并向绿色、经济、高效转型。智能能源网将可为用户制订能源利用模式,用户可与能源市场进行交互沟通,实现产业价值最大化。通过能源网的互动化,用户能够更好地管理需求和降低能源使用成本,消费者既可以是客户,也可以成为小型电力供应商,实现我国能源产业体系向绿色、经济、高效能的体系转型。
( 3) 通过能源系统( 尤其是用户端) 运营水平的不断提升,实现常规传统能源系统的高效利用和减排。智能能源管理技术的发展,将全面优化能源生产、输送、消费全过程,减少能源产业污染物排放对环境的负面影响,提供更加安全、高效、经济、清洁的能源供应,实现低碳能源系统,促进能源的高效利用和减排,实现低碳能源为核心的低碳经济的可持续发展。
( 4) 提升能源网综合投资效率,进一步优化资产利用率。通过用户端能源管理体系的建设,将实现资产优化配置、高效利用。通过对资源的全局掌握和灵活调配,从整体上实现能源资产优化配置和管理,实现用较低的成本提供所期望的功能,每个资产将和所有其他资产进行很好的整合,以最大限度地发挥其功能,提高能源投资的效率,降低运营成本和投资。
( 5) 实现对用户端互动管理,即用户积极参与能源管理,而供方提供更加优质、便捷、增值的能源服务。用户端能源管理体系将建立用户参与能源管理激励模式,并为用户提供可靠的服务,包括维修、缴费、交互等一体化便捷服务; 基于能源网、电力通信与信息网、电信网、有线电视网等的“多网融合”服务,以及水、电、燃气、热力、冷气等客户终端无缝连接的一体化服务网络。
( 6) 建立能源交易平台和灵活的交易机制,形成多种能源协调、利用的能源市场。用户端能源管理体系将建立以市场为导向的多种能源智能互动的灵活交易机制和能源价格体系,为能源交易提供各种便利条件,推动能源市场化交易的发展,促进多种能源的协调利用。
5、结语
国际能源的紧缺、能源价格的不断攀升、自然环境的进一步恶化等严重问题已经摆在人类面前,能源经济、综合、高效的利用也已迫在眉睫。用户端能源管理作为能源系统中重要的组成部分,其快速发展将成为建立绿色低碳、经济节能、安全高效和互动友好的能源系统的基石。