北京节能环保中心高级工程师李希南:北京市新能源微电网发展机制研究

2017城市能源互联网发展(北京)论坛暨能源互联网示范项目建设与合作研讨会于2017年12月1日在北京举办。下午技术论坛环节,北京节能环保中心高级工程师李希南发表演讲,主题是:北京市新能源微电网发展机制研究。

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李希南:

大家好,介绍一下前期课题研究的成果。前面的专家对能源互联网以及一些关键技术做了深入的探讨,我们作为一个政府的支撑机构,我们想从经济建设和机制方面,对新能源互联网做一个思考。

新能源微电网作为能源互联网重要内容,在“十二五”期间在北京也是得到了比较好的一些发展,取得了一些成果,大规模的推广光伏。由单点电源向多点电源发展,多点电源发展,要互联互通,互相供给,把单点单元作为能源互联网思路来打开。

传统的光伏或者风电在生产过程中,把低密度的新能源进行转换,转换成高密度的电能进行使用。单个能源品类应用上还存在一些问题,比如说不可持续,时间影响性或者时机或者受到环境的影响,可传统能源可持续、高功率高速率比较有一定问题,有一种认为新能源是垃圾能源,现在有一种思路,认为是经济社会发展重要能源形式,将来很有可能替代传统化石能源,可以看出新能源为电网已经是克服了传统单电源的缺陷,有助于使我们在新能源应用方面打开一个比较好的金钥匙。

我们做政策支持,以便在北京大规模推广新能源微电网,中共中央发了电改文件指导下,以及国家发改委及能源局相继出台了《关于智能电网和新能源微电网示范指导意见》引领下,北京市发改委在新能源微电网方面提前进行了布局,立了一个课题,由节能环保中心承担,北京电工技术协会共同来组织政策的调研和后续适合于北京发展的微电网的技术性研究。

首先看课题的必要性。

前面的专家都已经说了,新能源肯定现在是必要,而不是要谈它的必要性,但是我们觉得必要性的方面还是要强调一点,新能源的发展是优化这个能源结构一种思路,尤其对于首都北京,能源安全保障是首当其冲的,而且是首要保障的。因此在新能源发展中能源保障是值得思考和重视的。

第二方面,北京处在北方,冬季的取暖,传统的能源,过去使用就是化石能源,大量排放污染物。

现在我们要降低污染,治理环境,获得蓝天绿水,因此发展新能源也可以起到节能减排。更重要的还有一些不合理使用能源,会造成一些污染,比如农村的散煤燃烧等等这样一些情况。当然我们发展新能源微电网也考虑到,在电力体制改革大背景下,我们北京如何用新能源微电网的思路来适应或者探讨北京怎么来进行体制改革。十九大把新能源提高到一个很高的水平,认为新能源是高科技,用高科技的思路发展新能源,高效利用新能源,因此也是一个战略产业,也是产业转换的一个重要抓手,转变经济增长方式的一个方式。

我们课题目标,适合于北京新能源自然禀赋条件下,北京新能源微电网有怎样的特征,提出这样一个概念。在新疆、内蒙这一块新能源自然禀赋比较丰富,发展思路和北京发展思路是不一样的。更重要的就是说,在北京,因为主要的能源还是从外调,比如电力可能70%以上都是通过外部调入,其它的化石能源虽然说在逐渐减少,但是仍然起到一个很重要的作用,因此,北京能源对外依存度非常高,能不能用新能源的发展来降低对外的依存度以及提高北京能源安全,这也是我们值得思考的一个问题。

第三方面,用新能源微电网支持北京电力体制改革,也要探索一条路径。

电力体制改革,在别的城市,因为有发电输电,大型用电设施,在北京它的特点没有发电企业或者没有传统的燃煤大电厂,因此改革的时候,按说管入电网,放开两头,我们在北京如何用新能源微电网来实现体制改革的途径,也在进行一些探索。当然我们最终目标就是为北京新能源微电网提供一个政策支持,后续规模化提高新能源的利用率。

课题的主要研究工作。

首先是调研。我们要了解全国甚至国内外新能源微电网发展的趋势,他们在建设、运行、管控以及后续的与传统大电网的关系,我们组织一个调研。更重要的我们也要了解,新能源微电网比传统电网发展有滞后期,对传统电网有冲击性。如何可靠利用新能源微电网,我们要从技术标准上,使得新能源微电网的发展与传统的大电网之间或者传统能源系统之间有一个合理的协调发展的关系。据我们调研所知,华北电力大学和西安交通大学就分别承担了国际上两项关于微电网接入标准的研究,可以说对我们后续发展微电网起到一个很好的只有支撑。

最后,我们调研一下北京发展潜力。新能源能不能发展,怎么发展?取决于有没有这个东西,这个东西在哪儿,分布在哪儿,分布有多少,和北京用能的分布是严格对应的,不像传统的电源,我可以在很远的地方建一个电网,用主干线路输过来就可以使用。

这是我们在蒙东调研的一个项目,用分布式发电、储能和微电网项目,这是另外一个,也是微电网和光伏,同时还有风力发电。天津生态新生态城动漫园的特点,第一处在华北,它的发展新能源微电网的过程中,可以与北京有些地方类似,因此我们有必要借鉴一下。

北京在延庆有一个很著名新能源产业基地智能微电网项目,源、储、控做了很系统的探索,后续有专家进行详细的讲解。

当然对这个课题,最后研究的几个主要内容,除了一些技术和其它的关系之外,我们主要还在怎么发展新能源微电网,发展新能源微电网需要什么样的政策支持,同时我们也做了一些经济上的方案的核算、分析,今天可能没有时间深入的展开,后续有机会,北京市发改委如果发布了相关的政策以后,也会跟大家进行详细的讨论。

简单说一下,国外的我们调研的情况。国外跟咱们国家发展可能还是不太一样,据我们的了解,可能其它专家也在介绍,我就重复着说一遍。比如说美国,主要是以小容量500千瓦以下这样微型电源构成小型微网是它追求的目标,因为它的家庭居住和咱们国家的,尤其北方居住环境不一样,因此他们善于发展小型、灵活性,发展一家一户降低低成本的能源,他们思路就是小型、灵活、低成本。

当然日本,过去有核电,化石能源用得比较少,核电出问题以后,能源也是比较紧张。本身就是能源紧缺,核电再供不上,存在一些问题,因此它在新能源微电网方面想了各种办法。日本新能源微电网有一个重要的环节就是储能,所以发展很多储能的电池,技术应该说是为微电网支撑比较显著。

欧洲,在微电网性能方面强调几个方面,第一,灵活性。可接入灵活性,适应未来电网发展,基本上要把传统的能源电网都要换了,现在传出丹麦或者欧洲国家,新能源利用率达到了80%或者70%以上,增长迅速。还有一个可接入性,就我们的理解,是一个热拔插的技术,包括新能源汽车等等用户,用在微网的接入和脱离微网,对微网不造成冲击性的影响,是非常友好的。

可靠性,我们后来发现在新能源或者新能源微电网提高能源可靠性,在某些场合下比传统大电网更高的灵活性。

经济性是必然的,新能源微电网这个行业或者这个产业发展必要性,经济性不好,在哪个地方都发展不下去。

国内的一些现状,我们也是调研了一下。

第一个就是延庆项目,不再详细说,但是它有一个特点,有电源有储能,然后有负荷,有一个集中管控平台,这个管控平台很重要。

其次,二期准备在延庆建一个​以小型的子网组成的一个大型微网,把微网分成了不同的规模或者叫不同的级别,由多个小型的微网组成了一个大型的微网,这么一个概念。

天津生态城我已经介绍了,新疆项目也是储能,电动汽车充电站这样一个特色。

企业型,在企业厂房进行微网的搭建,主要还是像光伏发电这种理解,离新能源微电网可能有一些边界上的混合。

偏远地区以及荒岛上,远离主干网,在使用新能源微电网是有独特的优势或者需求。咱们国家海岸线也比较长,过去我们没有重视这方面的资源开发,因为缺少能源,因此没有人长期在这儿留守,现在有这样的一个需求,对荒岛或者偏远地区的新能源微电网的需求也在逐渐的增加。

荒岛或者偏远地区,新能源微电网还有一个特点,不像内地或者北京,它可以使用化石能源作为支撑能源,新能源作为补充或者作为有机的组合。因此在北京,通过调研得到这么多的案例以后,可以看出,新能源微电网在各地区的发展是有地域的特点,与地域资源禀赋有密切的关系。

下面简略看一下北京的新能源微电网的需求。

科技园区早先发展比较快也是比较早,更重要的是科技园区里面的企业都是一些大型的企业,对能源的需求量比较大,再一个愿意承担一些社会责任、节能减排的角色。因此园区新能源微电网发展也是比较迅速,更重要的是,有些企业早先利用自己在园区地域优势,已经先行示范进行了一些微电网的模式的探索。因此,基于这样的现状,我们认为园区的新能源微电网是北京后续一个重要因素。当然在北京有大量的公共建筑、医院、政府机关、商业大楼等等,都存在着大量的空间,可以发展这些。更重要的是,北京在治理大气污染过程中加强电力能源的使用或者新能源的使用,推广使用电动汽车、电动公交等等之类的,以及现在特斯拉提出电动卡车,将来对北京一个很好的应用。

北京虽然说在开发强度远远超过其它地域,农村还是有大量的地域,它在使用散煤。这个过程中也会造成北方地区雾霾重要因素,因此加强新农村建设过程中也有必要开展新能源微电网的建设,最近在发改委政策支持下有五个示范区,也就是五个区承担着新能源示范区的建设工作,前期取得很好的成绩,后续希望全国的企业或者有实力的企业可以加入进来。

设施农业,在北京来说,农产品给人的感觉从外地要全部运进来。北京农业还存在着很大的一部分,因此,一个传统种植从外地,而设施农业发展成为高水平的农业,这些农业在生产过程中它需要一些保温,农业大棚的保温、种植业的保温,尤其是延庆花博会,名贵的花育种的时候也需要一个很好的温度环境,这些新能源,过去用的是传统燃煤会造成污染,现在在这个过程中我们可以大量使用新能源微电网的机制,提升我们农业设施用能水平。

通过国内外的调研以及我们分析思考,我们认为在北京应用新能源微电网应该有五个特点。第一个就是源。第二个要有一个网络。这个源单独存在不持久不持续,影响它的使用可靠性,如果建成一个网,把这些源联起来,他们之间互相供给,通过微电网提高它的供用时间。当然符合是必要的,新能源的电产生,是来自于自然,我们想法最好当地消纳,减少输送的成本或者浪费。储,储能的这个,刚才姜老师谈到储能技术问题,储能在北京的发展尤其重要,北京自然品类比较少,品类少,受时间、地域等等影响,如何使新能源得到可持续的利用,储能是一个重要的环节,我们觉得应该要配备,以便提升新能源的品质。当然这些环节的应用,是他们成为协调工作,必须有一个大的控制平台,控制中心。当然我们关注的新能源微电网还有六个关键指标,简单来说就是效率,效率不高,网络存在的价值不大。还有能源梯次利用,电源和用电侧就近。当然节约用能这是一个必要。

可靠性,新能源微电网是很灵活的,不能把它认为很古板很稳定的系统,它就是很灵活的,要发展这个就不能现有能源的可靠性,要高于它,因为本身有灵活性。新能源的渗透率,我不讲了。

更重要的是能源自给率,发展新能源微电网,充分利用新能源自然资源,提供本地使用。我们还要下载大量的电力或者能源,我觉得只能作为一个备用、辅助的。

为了支撑电网的协调和稳定,各个能量之间还要互相连接,要多发展并网型的系统,以便于他们形成一个互相支撑。绿色的指标,新能源系统肯定是有绿色的。国外还有一种提法,为什么说是中国新能源光伏板在外面受到调查,原因就在于你们制造过程中会产生二氧化碳,你用的化石能源的电力,我们在工厂中或者制造光伏板的过程中,使用大量清洁能源或者绿色电力,这时候我们整个环节都在使用新能源,这时候我们绿色指标就非常好了。

下面我就简单说一下一些政策研究成果。

第一个,肯定新能源微电网有助于实现北京能源结构转变。不是北京资源比较少、空间也非常有限,我们现在调研以后,我们发现它有这个作用,而且节能减排减少雾霾方面有很大的作用,是一个有利的抓手,我建议还是大力推广和使用。

第二个,为了有序的发展新能源微电网,尽快推出一些管理办法。在前期以及北京市和国内外,在建设运行管理这个过程中,他们促进新能源微电网的一些办法,有一点吸收进来,尽快界定新能源微电网,一台风机能不能叫微电网,有的人说是,它也有控制系统也有什么什么,但是客观讲,它跟网的概念还是有一定的差别,在可持续性上还是有一定的差别,所以说有必要界定,哪些是新能源微电网,我们用新能源微电网的概念或者政策激励新能源形成网络化、规模化的发展,真正替代传统能源。

当然还要做一些扶持配套。现在新能源的发展还是成本比较高,一个是政府投入资金有限,第二个,社会资金投入积极性有助于调动,还需要配套政策进行激励。

前几年或者现在,新能源各个环节都在不同时期出台了相关的一些支持政策,没有从网的角度来说,我们这时候出台新能源微电网发展这么一个思路以后,这些相关的政策如何整合,也需要作为研究。

当然在这个过程中,我们通过一些大型的微网运行商交谈,我们鼓励单一运行主体,或者建设主体投资建设运营,这样有助于发挥新能源的优势,更重要提高他们的可靠性。如果说一家一户或者分散式,可能把新能源优势没有体现出来,更重要的他们之间和大电网的匹配上、互动上,达不到这个要求。当然,新能源微电网,我们简单说,把各种新能源转化为高品质的电能,现在我们要鼓励新能源微电网开展冷热电综合服务,不光是发电更重要还要供热、夏季还要供冷,尤其偏远地区或者大电网到达不了的地方,充分发挥新能源微电网的灵活性,来提高人们生活水平。

我们还有一个建议,在这个发展过程中,新能源微电网区别于传统电源价格形成机制,可能要有一定的自主权,应用不同、资源禀赋差异,一定的自主权,这样才能可靠把这个项目收益,使得它有序发展。

我就简单把这个课题成果给大家做汇报,谢谢大家!

信息来源:电网头条

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