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百分百科技:綜合能源服務關鍵技術分析報告

瀏覽數量: 9     作者: 百分百科技     發布時間: 2022-07-05      來源: 醫院綜合能源改造

當前,雙碳目標對我國能源發展提出了更高的要求。如何通過電、熱、冷、氣等多能互補和用戶側多元互動的智慧能源利用,開展綜合能源服務關鍵技術成為行業聚焦的問題。為此,《綜合能源服務百家實踐案例集》編委會通過透析案例數據形成了關鍵技術的報告,供行業參考。

本次《案例集》關鍵技術分析報告由編委會副主編、國網江蘇綜合能源服務有限公司技術經濟中心周強主任發布。報告主要分為四個部分:技術分類、創新技術、可復制技術和報告總結。以下是報告的具體內容。

一、技術分類

技術分類從能源領域,能源專業技術和數字平臺技術三個維度分析。能源領域從這些案例涉及了哪些領域,比如供電、供暖、供熱、供水、供壓還是其他的一些系統。能源技術是從案例涉及到源、網、荷、儲、四個環節分析得到。數字平臺已經是綜合能源服務的標配,針對涉及到的數字平臺技術建設應該從哪里入手,是能源管理還是設備運維,還是新的調控還是規劃模擬,這方面也做了簡單的分析和總結。

能源領域如圖得出的三個結論,首先供電、供暖、供冷的系統是能源服務重點的領域,這里面占比最大的是供電系統是35%、供冷系統是33%,供熱系統是10%,涉及工業用能的占比較低,這方面主要和案例集工業領域收集案例數量有關,也體現了生產工藝或工業公輔系統領域綜合能源服務的復雜性和高門檻,目前在工業領域服務的企業,相對來說還是鳳毛麟角。


從能源領域的分布情況看,與去年報告發布結果基本保持一致,體現了綜合能源服務的重點領域的多樣性和穩定性。當然我大膽預測一下,明年有可能會發生一些變化,因為今年是能源領域國家政策出臺最為密集的這么一個年份,跟2018年作為綜合能源服務的元年一樣,這個年份可以作為綜合能源服務的新的里程碑,無論是雙碳、電改和電價放開、限電,都會對綜合能源服務產生了一個大的沖擊,所以明年整體的項目可能有很大的差異,或者說到明年發布的時候會有比較大的變化了。

從能源專業技術來看,涉及能源生產環節的案例數量仍然是最多的,能源生產的環節仍然是當下能源專業技術應用最主要的領域,占比達到了將近一半,達到了45%。其次,技術應用有了明顯的上升,一方面是儲和存的技術發展日趨成熟,另一方面也說明了用戶的需求在增加,同去年第一屆發布相比,整體的分布基本上保持一致,傳輸的在往這個環節略有下降,使用這個環節略有上升。

從數字平臺技術來看,數字平臺技術的模塊成為綜合能源服務基本的配置,而數字平臺技術里面能源管理模塊是數字平臺基本的功能,大多數數字平臺技術案例里都有采集監測統計分析的供能,這個占到61%比例。第二個隨著電力市場化改革的不斷深入,需求響應的價值和價格不斷為市場的發現和認可,預計在未來會有較多的應用場景,今年多次提到“以后的電力系統是以新能源為主體的新型電力系統”,對我們電網企業來說最大的任務來說怎么支撐以新能源為主體的新型電力系統,這里面除了儲能就是挖掘用戶側的可調節資源,需求響應是其中很重要的一個手段。

隨著云平臺應用不斷廣泛化,能源數據安全的要求將會越來越高,我們可喜的看到這次案例里面有兩個案例提到了能源數據安全的事情。可以預見到數字平臺技術有著廣闊的應用場景和空間,因為無論是傳統的能源行業還是以后的國家能源數據的安全性是第一位的。

二、創新技術

創新技術方面介紹兩項創新技術,第一個是熱源塔熱泵,它是充分利用冬季濕冷地區空氣中水蒸氣潛熱而研究、開發的一種新型熱泵系統,冬季的時候利用冰點低于零度的熱媒,高效提取低溫環境下相對濕度較高的空氣中的低品位熱能,實現低溫熱能向高溫熱能的傳遞,達到制熱目的。夏季熱源塔相當于是一座高效冷卻塔,將熱量高效率的排到大氣中實現制冷。

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產品特點

熱源塔熱泵應用于冬季濕冷地區時具有較高的能效比和較廣的適用范圍。冬季,由于無結霜困擾,能源塔提取低品位能的性能比風冷熱泵穩定,整個冬季機組的平均能效比在3.5以上;夏季,由于能源塔是按照冬季提取顯熱負荷能力設計的,起到高效冷卻塔的作用,換熱效率更高。機組的平均能效比在4.5以上。

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適用范圍

熱源塔熱泵系統特別適用于冬季陰雨連綿、空氣濕度大、陰冷潮濕地區,如秦嶺、淮河一線以南的夏熱冬冷區域。從氣象參數條件來看,特別適用于冬季室外計算空氣干球溫度不低于-8℃、計算相對濕度不低于60%的氣候條件。

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應用展望

目前相對于傳統的方式來說,熱源塔熱泵的系統更復雜,增加了一層放熱系統和相應的設備,熱媒溶液濃度控制復雜,運維成本和故障率相對比較高,主要因為這個技術還是相對比較新的技術,應用還不是特別多,所以這方面的經驗可能還相對缺乏。

但因為熱源塔熱泵技術在特定的氣候區域有比較好的綜合能效,隨著系統設計、自動控制、運維保養這些方面逐步的完善,我們預計熱源塔技術應用越來越廣泛,這個是第一個我們推薦的創新技術。

第二個是制冷領域的,磁懸浮的制冷機,主要的技術原理是利用磁懸浮的軸承技術來替代常規的軸承,壓縮機采用永磁同步電機直接驅動轉子,在不產生磨損且完全無油運行情況下實現高能效的制冷功能,因為沒有摩擦損失,無須潤滑油,沒有額外的換熱效率下降,效率比一般的水冷機更高一些。

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產品特點

技術特點一個是效率高,相對于傳統的冷機提高到30%以上,COP可以達到6-7,IPRV可以達到11-12。另外適應能力強,對電網的沖擊小,體積也相對較小,維護成本比傳統的冷機降低一半,噪音也更低壽命也更長,所以優點是很多的,唯一的一個缺點就是成本會比普通的會更高一些。

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適用范圍

適用于負荷波動大,特別是部分負荷或低負荷占比時間長,同時高峰負荷保障要求又高的場合;適用于對噪音敏感的場合;適用于缺乏運行維護能力的用戶;適用于更關注設備全生命周期運營成本的用戶;在改造項目中,適用于冷負荷增加但供電容量不足的場合等。

在百家案例集中120個案例里面有4個案例應用了該技術,像宜興中醫院能源托管項目,把原有2臺溴化鋰冷水機組替換為2臺制冷量為837萬kJ的磁懸浮變頻離心式冷水機組,結合冷機膠球清洗系統、采用醫用專用空氣處理設備等,整個項目預計年節能率可達17%。另外一個是中航光電中央空調系統能源站。項目采用1臺磁懸浮水冷冷水機組和2臺高效離心冷水機組為建筑面積約6.67萬m2廠房供冷,采用“BOOT”(建設-擁有-經營-轉讓)商務模式,靜態投資回收周期約為7.5年。

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應用展望

磁懸浮的制冷機,這個技術已經發展的相當成熟,國內外主要的冷機供應商都有磁懸浮的冷機,唯一的問題是購置成本或者說初投資相對比較高,但從設備的全生命周期經濟指標來看,仍然是有較好的經濟性。

因此,即使在全球的大型冷水機組市場整體下滑情況,出現了冷機的增長,達到了將近10%。國內的磁懸浮冷機的銷量同比增長要接近18%。隨著我們國家對于能效提升的要求越來越高,我們也可以預見到磁懸浮智能機會得到越來越廣泛的應用。

三、可復制技術

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第一,空氣能源熱泵,它的技術特點是冷熱一體化,不需要專門的冷凍計劃和鍋爐房,占地面積小、安裝簡單、自動化運行程度高、壽命也比較長,全生命周期的綜合成本比較低。

使用的領域也很廣泛,除了嚴寒地區以外,目前都有空氣能源熱泵產品可以選用,而且現在熱泵的技術發展也很快,像超低溫的所謂的空氣能源熱泵也出現了。現在的空氣能源熱泵契合條件跟原來相比已經是更加寬廣。從使用的場所來看,各類的分布建筑都可以采用空氣能源熱泵,園區內的建筑也是很多空氣能源熱泵使用的場景。

在百家實踐案例集中,空氣能源熱泵在7個案例當中得到了應用,典型的案例就是北京房山區的分布式電采暖智慧化的集成管理項目。這個項目是針對整個北京的房山區的學校開展了鍋爐供暖的經濟能源改造,其中有9個子項采用了空氣能源熱泵代替傳統的鍋爐,實現了提高能效環境保護和減排二氧化碳的目標。

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第二,電鍋爐,這個產品在很多供暖方面的專家不是很認可,他們普遍的觀點認為這產品很不合算,但是隨著國家現在雙碳目標的提出,可能電鍋爐仍然有很多應用的場合和場景。該產品特點是以電為能源,結構簡單、干凈環保、調節速度快、范圍廣、安全系數高、占用的空間小、熱效率也比較高,當然和熱泵是不能比的,結合蓄能設計可以充分的利用,運行的費用不能說低也還能接受。

適用的領域,特別是在可再生能源的領域,以及峰谷電價差比較大的地區,結合蓄能設施有相對比較可以的經濟性。隨著可再生能源的發電的比例不斷提高,以及國家對于碳減排目標的重視,從長遠來看還是有很廣泛的應用場景。

在百家實踐案例集的三個案例中得到了應用,基本上用的都是國網系統內單位會多一些,因為國網整個都在搞電能替代,這個是電能替代運用很廣泛的一種形式。

目前案例在安徽綜能案例的縣醫院改電的項目,這個項目用了800千瓦的電熱鍋爐和136個立方的蓄熱水箱代替了原來的燃煤鍋爐,每年可以節約能源費用將近70萬,替代電量大概65萬度。

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第三,分布式光伏,現在國家提出了以新能源為主的新型電力系統,分布式光伏可以說是成倍的增長,實際上把原來對分布式光伏的發展提高了一個等次,帶來一個后果就是分布式光伏的投資建設成本也是在上漲,這個需求也是上游硅料出貨量減少導致供貨不足的緣故,從今年5月份、6月份一直到現在,單瓦分布式光伏的造價3.3元,3.5元,現在已經漲至4元以上。

分布式光伏在百家實踐案例集中的31個案例中得到了應用。典型案例是佛山美的洗滌5.5MW分布式光伏發電項目。該項目利用美的50000m2彩鋼瓦屋頂建設5.5MWp的分布式光伏發電系統,25年累計發電量12438萬kWh,平均每年發電量為 497.55萬kWh,“自發自用”比例超過80%,平均每年減少二氧化碳排放約390t。

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最后一個是智慧能源管理平臺,前面已經提到,平臺已經成為了綜合能源服務項目的標配,目前在百家實踐案例集中81個項目得到了應用,典型案例是城市級碳達峰碳中和綜合平臺應用案例解析項目。該項目聚焦經濟增長、能源安全、碳排放、居民生活“四個維度”,圍繞農業、工業、建筑、交通、能源、居民生活6大領域,實現全品類能源生產、供給、存儲、消費數據匯聚和在線監測,融合政府決策、宏觀經濟、地域特色等多維度信息,打造地市級雙碳平臺。

四、關鍵技術總結

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綜合能源服務的技術種類繁多,應用廣泛,技術應用的重點環節明確相對穩定,技術應用主要在供電、供網、供熱、供冷系統。應用的主要環節是能源的生產環節,這些是我們綜合能源服務的重點。同時使用環節、存儲環節也在增長,值得關注,以能源管理平臺代表的數字平臺技術應用日趨廣泛,但數據分析和應用深度仍值得探索,未來具備較大發展潛力。

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隨著國家政策引導、電力市場化改革、數字技術及能源技術的進步,綜合能源服務技術也在不斷創新,本書案例中具有一定創新性的技術包括熱源塔熱泵和磁懸浮制冷機。創新是未來的發展趨勢和潮流,同時也是增量市場空間和高收益率產品及服務的主戰場。綜合能源服務從業機構和人員應重點關注這些創新技術及組合模式,制定切合自身資源及特點的發展戰略和路線圖,抓住市場機遇。

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典型可復制技術包括空氣源熱泵技術、電鍋爐技術、分布式光伏和智慧能源管理平臺等。這些已大規模應用的成熟典型可復制技術是當下綜合能源領域服務的核心和重點,也是綜合能源服務領域相關機構和從業人員工作的主戰場,應重點關注和把握。

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