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百分百科技:综合能源服务关键技术分析报告

浏览数量: 18     作者: 百分百科技     发布时间: 2022-07-05      来源: 医院综合能源改造

当前,双碳目标对我国能源发展提出了更高的要求。如何通过电、热、冷、气等多能互补和用户侧多元互动的智慧能源利用,开展综合能源服务关键技术成为行业聚焦的问题。为此,《综合能源服务百家实践案例集》编委会通过透析案例数据形成了关键技术的报告,供行业参考。

本次《案例集》关键技术分析报告由编委会副主编、国网江苏综合能源服务有限公司技术经济中心周强主任发布。报告主要分为四个部分:技术分类、创新技术、可复制技术和报告总结。以下是报告的具体内容。

一、技术分类

技术分类从能源领域,能源专业技术和数字平台技术三个维度分析。能源领域从这些案例涉及了哪些领域,比如供电、供暖、供热、供水、供压还是其他的一些系统。能源技术是从案例涉及到源、网、荷、储、四个环节分析得到。数字平台已经是综合能源服务的标配,针对涉及到的数字平台技术建设应该从哪里入手,是能源管理还是设备运维,还是新的调控还是规划模拟,这方面也做了简单的分析和总结。

能源领域如图得出的三个结论,首先供电、供暖、供冷的系统是能源服务重点的领域,这里面占比最大的是供电系统是35%、供冷系统是33%,供热系统是10%,涉及工业用能的占比较低,这方面主要和案例集工业领域收集案例数量有关,也体现了生产工艺或工业公辅系统领域综合能源服务的复杂性和高门槛,目前在工业领域服务的企业,相对来说还是凤毛麟角。


从能源领域的分布情况看,与去年报告发布结果基本保持一致,体现了综合能源服务的重点领域的多样性和稳定性。当然我大胆预测一下,明年有可能会发生一些变化,因为今年是能源领域国家政策出台最为密集的这么一个年份,跟2018年作为综合能源服务的元年一样,这个年份可以作为综合能源服务的新的里程碑,无论是双碳、电改和电价放开、限电,都会对综合能源服务产生了一个大的冲击,所以明年整体的项目可能有很大的差异,或者说到明年发布的时候会有比较大的变化了。

从能源专业技术来看,涉及能源生产环节的案例数量仍然是最多的,能源生产的环节仍然是当下能源专业技术应用最主要的领域,占比达到了将近一半,达到了45%。其次,技术应用有了明显的上升,一方面是储和存的技术发展日趋成熟,另一方面也说明了用户的需求在增加,同去年第一届发布相比,整体的分布基本上保持一致,传输的在往这个环节略有下降,使用这个环节略有上升。

从数字平台技术来看,数字平台技术的模块成为综合能源服务基本的配置,而数字平台技术里面能源管理模块是数字平台基本的功能,大多数数字平台技术案例里都有采集监测统计分析的供能,这个占到61%比例。第二个随着电力市场化改革的不断深入,需求响应的价值和价格不断为市场的发现和认可,预计在未来会有较多的应用场景,今年多次提到“以后的电力系统是以新能源为主体的新型电力系统”,对我们电网企业来说最大的任务来说怎么支撑以新能源为主体的新型电力系统,这里面除了储能就是挖掘用户侧的可调节资源,需求响应是其中很重要的一个手段。

随着云平台应用不断广泛化,能源数据安全的要求将会越来越高,我们可喜的看到这次案例里面有两个案例提到了能源数据安全的事情。可以预见到数字平台技术有着广阔的应用场景和空间,因为无论是传统的能源行业还是以后的国家能源数据的安全性是第一位的。

二、创新技术

创新技术方面介绍两项创新技术,第一个是热源塔热泵,它是充分利用冬季湿冷地区空气中水蒸气潜热而研究、开发的一种新型热泵系统,冬季的时候利用冰点低于零度的热媒,高效提取低温环境下相对湿度较高的空气中的低品位热能,实现低温热能向高温热能的传递,达到制热目的。夏季热源塔相当于是一座高效冷却塔,将热量高效率的排到大气中实现制冷。

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产品特点

热源塔热泵应用于冬季湿冷地区时具有较高的能效比和较广的适用范围。冬季,由于无结霜困扰,能源塔提取低品位能的性能比风冷热泵稳定,整个冬季机组的平均能效比在3.5以上;夏季,由于能源塔是按照冬季提取显热负荷能力设计的,起到高效冷却塔的作用,换热效率更高。机组的平均能效比在4.5以上。

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适用范围

热源塔热泵系统特别适用于冬季阴雨连绵、空气湿度大、阴冷潮湿地区,如秦岭、淮河一线以南的夏热冬冷区域。从气象参数条件来看,特别适用于冬季室外计算空气干球温度不低于-8℃、计算相对湿度不低于60%的气候条件。

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应用展望

目前相对于传统的方式来说,热源塔热泵的系统更复杂,增加了一层放热系统和相应的设备,热媒溶液浓度控制复杂,运维成本和故障率相对比较高,主要因为这个技术还是相对比较新的技术,应用还不是特别多,所以这方面的经验可能还相对缺乏。

但因为热源塔热泵技术在特定的气候区域有比较好的综合能效,随着系统设计、自动控制、运维保养这些方面逐步的完善,我们预计热源塔技术应用越来越广泛,这个是第一个我们推荐的创新技术。

第二个是制冷领域的,磁悬浮的制冷机,主要的技术原理是利用磁悬浮的轴承技术来替代常规的轴承,压缩机采用永磁同步电机直接驱动转子,在不产生磨损且完全无油运行情况下实现高能效的制冷功能,因为没有摩擦损失,无须润滑油,没有额外的换热效率下降,效率比一般的水冷机更高一些。

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产品特点

技术特点一个是效率高,相对于传统的冷机提高到30%以上,COP可以达到6-7,IPRV可以达到11-12。另外适应能力强,对电网的冲击小,体积也相对较小,维护成本比传统的冷机降低一半,噪音也更低寿命也更长,所以优点是很多的,唯一的一个缺点就是成本会比普通的会更高一些。

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适用范围

适用于负荷波动大,特别是部分负荷或低负荷占比时间长,同时高峰负荷保障要求又高的场合;适用于对噪音敏感的场合;适用于缺乏运行维护能力的用户;适用于更关注设备全生命周期运营成本的用户;在改造项目中,适用于冷负荷增加但供电容量不足的场合等。

在百家案例集中120个案例里面有4个案例应用了该技术,像宜兴中医院能源托管项目,把原有2台溴化锂冷水机组替换为2台制冷量为837万kJ的磁悬浮变频离心式冷水机组,结合冷机胶球清洗系统、采用医用专用空气处理设备等,整个项目预计年节能率可达17%。另外一个是中航光电中央空调系统能源站。项目采用1台磁悬浮水冷冷水机组和2台高效离心冷水机组为建筑面积约6.67万m2厂房供冷,采用“BOOT”(建设-拥有-经营-转让)商务模式,静态投资回收周期约为7.5年。

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应用展望

磁悬浮的制冷机,这个技术已经发展的相当成熟,国内外主要的冷机供应商都有磁悬浮的冷机,唯一的问题是购置成本或者说初投资相对比较高,但从设备的全生命周期经济指标来看,仍然是有较好的经济性。

因此,即使在全球的大型冷水机组市场整体下滑情况,出现了冷机的增长,达到了将近10%。国内的磁悬浮冷机的销量同比增长要接近18%。随着我们国家对于能效提升的要求越来越高,我们也可以预见到磁悬浮智能机会得到越来越广泛的应用。

三、可复制技术

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第一,空气能源热泵,它的技术特点是冷热一体化,不需要专门的冷冻计划和锅炉房,占地面积小、安装简单、自动化运行程度高、寿命也比较长,全生命周期的综合成本比较低。

使用的领域也很广泛,除了严寒地区以外,目前都有空气能源热泵产品可以选用,而且现在热泵的技术发展也很快,像超低温的所谓的空气能源热泵也出现了。现在的空气能源热泵契合条件跟原来相比已经是更加宽广。从使用的场所来看,各类的分布建筑都可以采用空气能源热泵,园区内的建筑也是很多空气能源热泵使用的场景。

在百家实践案例集中,空气能源热泵在7个案例当中得到了应用,典型的案例就是北京房山区的分布式电采暖智慧化的集成管理项目。这个项目是针对整个北京的房山区的学校开展了锅炉供暖的经济能源改造,其中有9个子项采用了空气能源热泵代替传统的锅炉,实现了提高能效环境保护和减排二氧化碳的目标。

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第二,电锅炉,这个产品在很多供暖方面的专家不是很认可,他们普遍的观点认为这产品很不合算,但是随着国家现在双碳目标的提出,可能电锅炉仍然有很多应用的场合和场景。该产品特点是以电为能源,结构简单、干净环保、调节速度快、范围广、安全系数高、占用的空间小、热效率也比较高,当然和热泵是不能比的,结合蓄能设计可以充分的利用,运行的费用不能说低也还能接受。

适用的领域,特别是在可再生能源的领域,以及峰谷电价差比较大的地区,结合蓄能设施有相对比较可以的经济性。随着可再生能源的发电的比例不断提高,以及国家对于碳减排目标的重视,从长远来看还是有很广泛的应用场景。

在百家实践案例集的三个案例中得到了应用,基本上用的都是国网系统内单位会多一些,因为国网整个都在搞电能替代,这个是电能替代运用很广泛的一种形式。

目前案例在安徽综能案例的县医院改电的项目,这个项目用了800千瓦的电热锅炉和136个立方的蓄热水箱代替了原来的燃煤锅炉,每年可以节约能源费用将近70万,替代电量大概65万度。

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第三,分布式光伏,现在国家提出了以新能源为主的新型电力系统,分布式光伏可以说是成倍的增长,实际上把原来对分布式光伏的发展提高了一个等次,带来一个后果就是分布式光伏的投资建设成本也是在上涨,这个需求也是上游硅料出货量减少导致供货不足的缘故,从今年5月份、6月份一直到现在,单瓦分布式光伏的造价3.3元,3.5元,现在已经涨至4元以上。

分布式光伏在百家实践案例集中的31个案例中得到了应用。典型案例是佛山美的洗涤5.5MW分布式光伏发电项目。该项目利用美的50000m2彩钢瓦屋顶建设5.5MWp的分布式光伏发电系统,25年累计发电量12438万kWh,平均每年发电量为 497.55万kWh,“自发自用”比例超过80%,平均每年减少二氧化碳排放约390t。

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最后一个是智慧能源管理平台,前面已经提到,平台已经成为了综合能源服务项目的标配,目前在百家实践案例集中81个项目得到了应用,典型案例是城市级碳达峰碳中和综合平台应用案例解析项目。该项目聚焦经济增长、能源安全、碳排放、居民生活“四个维度”,围绕农业、工业、建筑、交通、能源、居民生活6大领域,实现全品类能源生产、供给、存储、消费数据汇聚和在线监测,融合政府决策、宏观经济、地域特色等多维度信息,打造地市级双碳平台。

四、关键技术总结

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综合能源服务的技术种类繁多,应用广泛,技术应用的重点环节明确相对稳定,技术应用主要在供电、供网、供热、供冷系统。应用的主要环节是能源的生产环节,这些是我们综合能源服务的重点。同时使用环节、存储环节也在增长,值得关注,以能源管理平台代表的数字平台技术应用日趋广泛,但数据分析和应用深度仍值得探索,未来具备较大发展潜力。

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随着国家政策引导、电力市场化改革、数字技术及能源技术的进步,综合能源服务技术也在不断创新,本书案例中具有一定创新性的技术包括热源塔热泵和磁悬浮制冷机。创新是未来的发展趋势和潮流,同时也是增量市场空间和高收益率产品及服务的主战场。综合能源服务从业机构和人员应重点关注这些创新技术及组合模式,制定切合自身资源及特点的发展战略和路线图,抓住市场机遇。

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典型可复制技术包括空气源热泵技术、电锅炉技术、分布式光伏和智慧能源管理平台等。这些已大规模应用的成熟典型可复制技术是当下综合能源领域服务的核心和重点,也是综合能源服务领域相关机构和从业人员工作的主战场,应重点关注和把握。

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