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摘要：在我國發(fā)展低碳經(jīng)濟的背景下，將多個新能源與儲能技術(shù)相結(jié)合，將為我國新一代能源體系的優(yōu)化改造提供新思路。本文以一個工業(yè)園區(qū)為例，在對其資源狀況進行了詳細的分析后，對三種太陽能-蓄電集成的“零碳”能源體系進行了初步探討。在此基礎(chǔ)上，建立基于“太陽能+熔鹽蓄熱+電解儲能”的多維儲能組合模型，并對該組合的多維儲能組合進行仿真研究，以期為該組合的多維儲能組合設(shè)計和應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：“零碳”；光伏發(fā)電；熔鹽儲能；能源系統(tǒng)規(guī)劃
0引言
能源是人們賴以生存與發(fā)展的根本，也是人們賴以生存與發(fā)展的生命線。“碳達峰”“碳中和”新目標(biāo)為我國的經(jīng)濟社會發(fā)展提供了新思路，為我國的經(jīng)濟社會發(fā)展指明了方向。在此基礎(chǔ)上，為中國的發(fā)展提供了一個嶄新的思路，為中國的發(fā)展注入了新的活力。中國要達到“碳達峰”、“碳中和”的要求，就需要對其經(jīng)濟結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并對其發(fā)展方式進行轉(zhuǎn)型與升級。能源體系的變革和發(fā)展對推動我國實現(xiàn)“碳達峰”具有重要意義。
1工業(yè)園區(qū)能源現(xiàn)狀分析
工業(yè)園區(qū)是集成了生產(chǎn)、管理和服務(wù)等多重功能的綜合性經(jīng)濟體，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的主要載體。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)園區(qū)對能源的需求也在逐漸增加，其中主要包括電力、燃氣和蒸汽等。
1.1.工業(yè)園區(qū)能源結(jié)構(gòu)
目前，我國工業(yè)園區(qū)能源結(jié)構(gòu)依然以傳統(tǒng)化石能源為主，而新能源的應(yīng)用仍然較為有限。據(jù)統(tǒng)計，目前中國工業(yè)園區(qū)的能源消耗量約占全社會能源消耗量的三分之一以上，其中70%左右是以煤炭、油品和天然氣等化石能源為主要供能方式。此外，由于工業(yè)園區(qū)用電負荷較大，需要大量的高壓電力供應(yīng)，因此傳統(tǒng)火力發(fā)電和水力發(fā)電也是工業(yè)園區(qū)的重要能源來源。
1.2環(huán)境污染問題
工業(yè)園區(qū)對環(huán)境的影響不容忽視，其中能源的使用是造成其環(huán)境污染的重要原因之一。化石能源的燃燒排放出大量的CO2等有害氣體，這些氣體不僅對大氣環(huán)境造成污染，還會對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康產(chǎn)生許多危害。此外，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，排放的廢水、廢氣和固體廢物等也會對環(huán)境造成破壞。
1.3環(huán)境污染問題
傳統(tǒng)能源的不可持續(xù)性也是工業(yè)園區(qū)能源結(jié)構(gòu)的另一個重要問題。化石能源被廣泛使用已如今已有百年之久，其儲量的枯竭和價格的波動已經(jīng)成為制約工業(yè)園區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。而傳統(tǒng)的火力發(fā)電和水力發(fā)電等方式在能源消耗和環(huán)境影響方面也存在不少難題，無法滿足工業(yè)園區(qū)對清潔、高效、可靠能源的需求。因此，理性規(guī)劃工業(yè)園區(qū)的能源結(jié)構(gòu)，優(yōu)化能源供應(yīng)方式，不僅可以降低工業(yè)園區(qū)對傳統(tǒng)化石能源的依賴程度，減少環(huán)境污染的危害，還可以促進能源的應(yīng)用和可持續(xù)能源的發(fā)展，實現(xiàn)工業(yè)園區(qū)的可持續(xù)發(fā)展和社會經(jīng)濟的良性循環(huán)。
2光伏和儲能技術(shù)概述
2.1光伏技術(shù)原理
光伏技術(shù)是指通過太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的一種技術(shù)。其主要原理是利用半導(dǎo)體材料吸收光子能量釋放出電子，形成電流，從而達到將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能的目的。在工業(yè)園區(qū)中，光伏技術(shù)可以利用太陽能光伏組件將陽光轉(zhuǎn)換為電力供應(yīng)給生產(chǎn)設(shè)備等用電設(shè)施。
2.2儲能技術(shù)原理
儲能技術(shù)是指將能量儲存起來，等到需要的時候再釋放出來供應(yīng)給用電設(shè)施的一種技術(shù)。在工業(yè)園區(qū)中，儲能技術(shù)可以通過電池、超級電容、氫燃料電池和壓縮空氣等方式進行實現(xiàn)。其中電池儲能技術(shù)是*常見和成熟的一種，其原理是通過將電能充入電池中儲存起來，等到需要使用時再通過逆向反應(yīng)使儲存的能量釋放出來供電。
2.3技術(shù)在工業(yè)園區(qū)中的應(yīng)用前景
光伏和儲能技術(shù)結(jié)合可形成太陽能發(fā)電+儲能系統(tǒng)，在工業(yè)園區(qū)中的應(yīng)用前景非常廣闊。首先，在光伏發(fā)電方面，隨著優(yōu)化設(shè)計、降低成本、提高光電轉(zhuǎn)換效率等技術(shù)不斷推進，其經(jīng)濟性和可靠性得到了很大提升，已經(jīng)成為替代傳統(tǒng)化石能源的主流能源之一。而在儲能方面，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進步，儲能設(shè)備的使用壽命和安全性得到極大提升，也為工業(yè)園區(qū)實現(xiàn)可持續(xù)能源供應(yīng)打下了
3工業(yè)園區(qū)光伏儲能一體化的“零碳”能源系統(tǒng)
AcrelEMS零碳園區(qū)管理平臺將企業(yè)用電分為源、網(wǎng)、荷、儲、充，能夠監(jiān)測企業(yè)整體供配用電狀況，并在一個系統(tǒng)中集中展示，便于管理人員集中管理以及更好地對企業(yè)進行維護。
平臺實現(xiàn)了從35kV配電到0.4kV用電側(cè)的整體監(jiān)控，滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲能系統(tǒng)、充電樁以及空調(diào)系統(tǒng)的接入，全天候進行數(shù)據(jù)采集分析，是一個集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該平臺在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟優(yōu)化運行為目標(biāo)，促進可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補償負荷波動；有效實現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設(shè)備運行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟運行提供了全新的解決方案。
3.1AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺-園區(qū)級微電網(wǎng)能源管理
在零碳或近零碳園區(qū)建設(shè)中，“光伏+儲能+充電”組合必不*少的被應(yīng)用到園區(qū)電網(wǎng)之中。隨著新能源占比增加，園區(qū)的管理必須依靠智慧能源管理平臺來實現(xiàn)碳資產(chǎn)管理、新能源策略控制、有序充電管理、能耗分析、設(shè)備運維等等。AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺可以幫助園區(qū)有效的管理能源，其功能包括：
綜合監(jiān)控：實現(xiàn)園區(qū)變電站、光伏、儲能、負荷、充電樁、環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測、可視化展示、異常告警、事件查詢、報表統(tǒng)計等功能；
智能控制：協(xié)同光伏、儲能、負載等多種能源主體，動態(tài)規(guī)劃智能策略，實現(xiàn)儲能、光伏協(xié)調(diào)控制，比如計劃曲線、削峰填谷、防逆流、新能源消納、需量控制等；
能源分析：具備微電網(wǎng)能耗及效益分析、微電網(wǎng)經(jīng)濟運行分析、多維度電量分析，并進行日、月、年能源報表統(tǒng)計；
碳資產(chǎn)管理：企業(yè)碳資產(chǎn)管理功能，包括碳盤查清冊、碳配額管理、碳排放分析、碳流向、碳盤查報告、碳交易記錄等等。
功率預(yù)測：以歷史光伏輸出功率和歷史數(shù)值天氣數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電單元的地理位置，采用深度學(xué)習(xí)算法建立預(yù)測模型庫，實現(xiàn)光伏發(fā)電的短時和超短時功率預(yù)測，并經(jīng)進行誤差分析；同時對微電網(wǎng)內(nèi)所有負荷，基于歷史負荷數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析算法，預(yù)測負荷功率曲線。
優(yōu)化調(diào)度：根據(jù)分布式能源發(fā)電預(yù)測、負荷預(yù)測結(jié)果，并結(jié)合分時電價、電網(wǎng)交互功率及儲能約束條件等因素，以用電成本*低為目標(biāo)，建立優(yōu)化模型，采用深度學(xué)習(xí)算法解析微電網(wǎng)運行功率計劃，系統(tǒng)通過將功率計劃進行分解，實現(xiàn)對光伏、儲能、充電樁的優(yōu)化控制。
零碳園區(qū)微電網(wǎng)智慧能源管理平臺網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
4平臺功能
4.1綜合監(jiān)控
系統(tǒng)構(gòu)建一體化數(shù)據(jù)采集平臺，實現(xiàn)園區(qū)變電站、光伏、儲能、負荷、充電樁及環(huán)境等全要素數(shù)據(jù)的實時采集、集中監(jiān)測與可視化呈現(xiàn)。具備異常狀態(tài)智能告警、歷史事件回溯查詢及多維度報表統(tǒng)計功能，為能源運行管理提供多方面數(shù)據(jù)支撐。
4.2智能控制
基于能源主體協(xié)同運行機制，動態(tài)生成智能控制策略，實現(xiàn)光伏、儲能與負載的協(xié)同。通過計劃曲線制定、負荷削峰填谷、防逆流保護、有序充電、負荷柔性控制、新能源全額消納及需量準(zhǔn)確控制等功能，優(yōu)化能源配置，提升系統(tǒng)運行效率。
4.3能源分析
系統(tǒng)集成微電網(wǎng)能耗效益分析、經(jīng)濟運行評估及多維度電量分析模塊，結(jié)合日、月、年能源統(tǒng)計報表，深度挖掘能源數(shù)據(jù)價值，為能源管理決策提供科學(xué)依據(jù)。
4.4功率預(yù)測
采用深度學(xué)習(xí)算法，融合歷史光伏功率、數(shù)值天氣數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電單元地理信息，構(gòu)建短時及超短時光伏發(fā)電功率預(yù)測模型庫，并進行誤差分析修正。同時，基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對微電網(wǎng)負荷進行建模預(yù)測，生成準(zhǔn)確的負荷功率曲線。
4.5優(yōu)化調(diào)度
依據(jù)分布式能源發(fā)電預(yù)測、負荷預(yù)測結(jié)果，結(jié)合分時電價機制、電網(wǎng)交互功率限制及儲能運行約束條件，以用電成本小為目標(biāo)建立優(yōu)化模型。通過深度學(xué)習(xí)算法解析微電網(wǎng)運行功率計劃，并將其分解為光伏、儲能、充電樁的具體控制指令，實現(xiàn)能源系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度。
支持計劃曲線、新能源消納、防逆流、需量控制、削峰填谷和動態(tài)擴容等策略下發(fā)。
4.7組網(wǎng)拓撲圖
根據(jù)能源流向，構(gòu)建組網(wǎng)拓撲圖，實時展示市電、儲能的正反向流動情況，光伏、風(fēng)電正向發(fā)電情況，充電樁、負荷的用電情況，并展示各能源趨勢圖。
展示輻照度，環(huán)境溫濕度，風(fēng)速，日月年發(fā)電量，功率曲線，逆變器參數(shù)。幫助用戶了解當(dāng)前站點的基本信息和運行狀態(tài)。如圖所示。
?實時顯示逆變器發(fā)電功率。
?支持顯示光伏站運行效率
4.9碳資產(chǎn)管理
AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺碳資產(chǎn)管理采用*威碳排放核算因子數(shù)據(jù)庫，符合SO14064-1：2018組織層級溫室氣體排放和清除的量化和報告指南要求，為園區(qū)提供包括碳盤查清冊、碳配額管理、碳排放分析、碳流向、碳盤查報告、碳交易記錄等等功能，幫助園區(qū)建立碳排放統(tǒng)計、核算、報告、核查體系。
5相關(guān)硬件產(chǎn)品推薦
5.1監(jiān)測、保護、治理產(chǎn)品
5.2碳電表
碳電表是一種新型的計量工具，它的出現(xiàn)是為了幫助我們更好地理解和計算企業(yè)在電力使用中的碳排放。它的工作原理是根據(jù)實際電能消耗的計量數(shù)據(jù)，動態(tài)計算并按照使用條件、區(qū)域等因素更新電碳因子，也就是平均每度電所蘊含的碳排放量。這個數(shù)值是實時更新的，能夠真實反映企業(yè)電力使用中的碳排放情況。碳電表的出現(xiàn)對于企業(yè)有著非常重要的意義，有了這些數(shù)據(jù)，企業(yè)就可以追蹤產(chǎn)品生產(chǎn)過程的碳排放，根據(jù)碳排放情況優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，制定更加綠色低碳的生產(chǎn)模式。
AEM96三相多功能碳電表，集成三相電力參數(shù)測量、分時電能計量及碳排放統(tǒng)計，根據(jù)不同使用工況的電碳折算因子集成碳結(jié)算功能，包含12組碳排放值及對應(yīng)的碳排放因子，它能夠?qū)崟r計算并給出企業(yè)生產(chǎn)用電帶來的碳排放量，讓碳排放像電能一樣方便記錄，配合安科瑞碳資產(chǎn)管理平臺，大大簡化企業(yè)的碳排放統(tǒng)計工作。
6.總結(jié)
這對目前構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，提高電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力和安全保障能力，促進工業(yè)園的低碳轉(zhuǎn)型，都有著十分重要的作用。
