第九届中国(天津滨海)国际生态城市论坛

暨2018中国国际数字经济创新峰会

天津大学王成山:多种能源融合逐渐成为趋势

第九届中国(天津滨海)国际生态城市论坛暨2018中国国际数字经济创新峰会于9月7日-8日在天津举行。本会议由天津市滨海新区人民政府、中国经济体制改革研究会产业改革与企业发展委员会主办。大会以“数字时代让城市生活更美好”为主题,围绕数字经济、智慧城市、生态城市等主题开展一系列展览展示、投融资对接、实地考察、滨海座谈等专项活动。

大会还邀请了政府官员、权威研究机构领导和众多知名企业高管出席和发表精彩演讲,共同探讨数字经济理念、智慧生态城市建设、智能科技产业发展和智能数字生活,推进美好的城市生活建设。

天津大学电气自动化与信息工程学院院长、智能电网教育部重点实验室主任、教育部长江学者特聘教授、“973”项目首席科学家王成山出席大会,并做了题为《智慧城市与智慧能源》的演讲。王院长提到了目前能源发展的重要性,并提出目前的城市发展需要走智能能源脚步,未来多种能源融合+智慧能源系统逐渐成为趋势。除此之外,在演讲中,王院长也分享了各个领域中智慧能源的经典案例,以进一步阐述当下智慧能源发展的迫切需求。

以下为王成山的演讲内容整理(该内容根据现场速记整理,未经发言嘉宾确认,仅供参考,谢绝转载)

王成山:各位领导、各位来宾大家下午好!

很高兴有这样一个机会和大家分享关于智慧城市与智慧能源的一些想法。

目前,国家对于能源发展非常关注,我们提出了发展多元化、低碳化、无碳化智能安全清洁的系统,提出了发展智能能源。

结合我国智慧城市发展需要,发展多种能源融合智慧能源系统逐渐成为趋势。

智慧能源发展是重大需求

城市人口持续增加,规模不断扩大,资源环境、生活空间和城市设施承载能力有限,发展矛盾日益突出,城市发展需要新模式、新理念和新技术。

智慧城市以先进信息技术为基础,将能源、交通、服务、安全、教育、医疗等社会环节智慧化融合,高校提高运行管理效率和生产生活水平。就智慧能源而言,满足社会清洁能源的供应,为用户提供优质能源服务保证高效供应,能源系统是智慧城市发展重要支撑。

智慧城市成员结构和消费形式发生显著变化,分布式能源、电动汽车等新型电源和负荷大量接入给能源系统提出了巨大挑战,包括可再生能源像风、光就有大幅度阶梯性和波动性,能热电需要连供,供热、供能、供气需要很好的结合,电动汽车储量需要大幅度增长,如果像天津这样的城市,有100万电动汽车,10%的电动汽车以快充的模式进行充电的话,这样的发展必须采取措施,才能够满足他们的需求。

城市中用户身份的角色发生转变,用户只是买电和热,我们只是消费者,未来我们会是消费者及生产者,比如说屋顶可以发电、用户可以产生一些能量,同时过去用户只是单方向从能源公司买电能和其他能量,未来可以点对点的交易,用户之间也可以进行交易。

智慧能源系统未来在城市的定位,应该是一个城市清洁化能源融合的供应平台,融合不仅仅是电能、还有热能、冷的需求还有燃气,另外是智能交通社会环节的支撑平台,电动车的发展需要能源的支撑,同时也是城市海量数据融合利用的平台,每一个家庭都有智能电表,全国有5亿多个智能电表,所有的电表数据是非常准确的,可以分钟级把实时数据传输上来。大量的信息上来之后,我们可以把通过大数据的分析,应用于研究人们消费行为,用于制定电价政策,未来在智慧城市里面,我们的能源将是一个扁平化的管理模式,有点对点的交易,多利益主体共同参与。

能源系统未来发展目标,将是组成以电力为核心综合能源网络,作为智慧能源网络物理载体,打破能源网信息壁垒,通过先进信息化技术手段,赋予能源网智慧性,充分挖掘利用各种能源形式和供能系统天然具有互补特性,使得能源更清洁,更高效,电热气网络协调降低峰谷差,更安全。多种能源形式互支撑和备用,更经济,用户侧就地功能,更加智能,挖掘用户规律改善行为。

智慧能源发展形态,我们说智慧能源系统将智能电网、能源网互联网深度融合,发展路径概括为能源基础设施融合和信息融合两个方面。智慧能源网络,我本人搞电力系统,从电网的角度来讲,我们希望它是以智能电网为核心,关注多能转换和电能替代的技术,这是从电力角度考虑。从其他能源网的角度去考虑,它应该是以城市能源网为核心,关注多能网络的协同规划,建设和运行。

从智慧城市视角考虑,智慧能源系统将利用大数据、互联网等城市信息化技术,颠覆传统能源技术与商业模式。

能源基础设施就是供给侧,通过多能转换装置,实现各类能源协调供应与峰谷互济,可再生能源发出的过剩电能转化为气冷热存储和输送,有效提升可再生能源利用水平,把电和多余的风电,可以用电变成氢气,注入到燃气管道用于燃烧和其他作用。可以将过剩的电力转化为燃气,用网进行传输并加以利用。另外还可以实现冷热电联动技术,可以用电制冷和制热,将过剩的电能转化成冷热,从供给侧来讲是源的融合。

在输配环节,结合城市发展规划,将电、冷、热、气、水通信等多种管线统一设计、统一管理、统一建设,形成地下综合管浪,实现多种能源集约化协同输送。同时多能源协同传输还可以保证能源供应的灵活定制,实现多能互通互进,提升竞技性和可靠性,需有关键技术需要做支撑。

能源基础设施另外一个融合方面是在消费,充分利用分布式能源,以电能替代用户侧燃煤、燃油等传统功能方式,构建区域智慧综合能源系统,对用户侧给和用能环节实施有效协调与优化,能源局发布一些政策推动这个系统,实现清洁高效用能,比如说消费侧电能替代,能源梯级利用。建立一个微网系统,另外保证系统高效运行,用户与系统有效互动,提升能源利用效应。

在信息侧融合,城市能源大部队,通过对能源、气象、交通等海量城市信息深入融合与有效挖掘,可以使城市各环节运行状态与发展变化规律可视化,并提供智慧划分决策手段,利用气象来预测我们的负荷需求,比如说交通数据预测电动汽车充换电情况,对我们电网影响,通过互联网数据进行用户信息反馈,最终实现经济社会层面,以及运行管理层面管理效率的提升和能效的提升。

智慧能源还要和智慧交通融合,车联网是智慧能源与智慧交通深度融合的形态,将车辆位置、行进趋势等信息融入能源系统的运行控制当中,形成智慧能源与智慧交通的双向互动,告诉每一个用户在什么时间、什么地点以什么样方式充电是最为有效和经济的,可以得到比较好的回报,这就需要我们从信息网络和交通网络,从城市的环境角度综合考虑,引导电动汽车用电行为。

最终形态是能源互联网,以全面覆盖能源生产、传输、消费环节的智能传感器网络为基础,将武力能源网络/设备与信息网络全面融合,使能源系统透明化、可视化、可控化,推动能源技术发展和商业模式的创新。实际上这两大块,互联网+智慧能源,智慧能源是基础设施的融合,互联网+是信息、基础设施之间的融合。

案例分享

我们团队在国内做了很多的工作,近十年左右的时间,承担了30余国家项目,包括863重点研发计划,有的是负责,有的是做一些参与工作,比如说国家电网公司北方客户中心,建了一个智慧能源系统,可以为园区提供电、冷、热水多种能源协调供应,总建设面积14万平米左右,可以实现100%的电能替代,从外部来的电源只有电,没有天然气和其他能源,像太阳能和风能没有问题,这些是外部输入进来的,包括光伏发电、储能、太阳能热水、蓄热电网炉、地缘热等等。

通过调控平台的协调优化,园区能源消耗中可再生能源占比达到40%以上,年累计节约电量975万千瓦时,节约电费875万元。

对于大数据每几分钟把家里面用电数据传送上来,不是传输用电数据不够,可以在家里用户电表附近,装一个小的东西,知道家里面每一个电器全天用电情况,每一时刻用什么电,哪些电器在打开,那些在关闭,都可以知道。如果把这些信息拿上来之后,我们得到了大数据更加精细,并且账单反馈给家庭,看到每个月、每天用电情况,你可以采取一些节电措施……类似这样的东西,把所有的电器数据、能源消费数据拿来,构成一个电力大数据系统,可以解决能源精细化的管理和用户更好服务的问题。 其目的就是解决城市电力海量数据资源分散、开发共享不足等问题,未来有很好的前景。

比如我们曾经参与过一个项目,整个海南省有两个国家重点研发计划的支撑,包括环欢岛电动汽车管理,风电太阳能管理,酒店重要区域进行微网建设,用户和电网共需互动,可以形成一体化的技术,现在还做一些工作以优化过程。

现在想做城市区域能源互联网,在百万人口这样的区域,把所有的电动汽车给管理起来,从车联网进行互动,通过用户和电网之间的互动,能把负荷最大值降低10%到20%。我们希望把能源整个冷热电各种能源互联互通起来,实现能效提升,同时我们也想探索一下能源电力体制机制的创新,因为现在讲新技术很多,但是很多技术难以发挥效率,难以体现出价值,关键在于体制机制不健全,有一些好的东西价值没有得到很好的体现。另外满足用户多元化需求,这样一个项目,当初提出的时候是想面向雄安来做的,雄安也做了各种规划,各种观点都有,总之提高能效更好方便用户。

还有,比如说我们国家搞特色城镇建设,全国各地建了很多特色小城镇,包括绿色、休闲、医疗方方面面很多。所有这些城镇,都需要能源供应。这里面举一个例子,比如说在江苏同里小镇有大概10平方米左右,现在想把它打造成100%可再生能源系统,真正做到100%很难,通过直流电可以进行太阳能无线充电、无人驾驶环岛公路等平台,还要建设一些新的供电模式,这是电网公司做的事情,我和一些单位牵头寻找一些点,在东部和西部地区搞一个小的特色城镇,努力将信息做到智能化,以实现100%可再生能源供应,这个实际上是很难的。

今天的汇报到这里,有些想法不太成熟,还请大家批评指正,感谢!

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