淺談綜合能源服務(wù)新業(yè)態(tài)下島嶼供電模式

李大銀 劉浩

摘 要：綜合能源服務(wù)是新的能源形勢(shì)下為解決客戶多樣化能源生產(chǎn)、供應(yīng)與消費(fèi)需求而發(fā)展出的新型能源服務(wù)方式，是加快推進(jìn)清潔能源發(fā)展，實(shí)現(xiàn)能源效率利用最大化，降低能耗水平的重要解決路徑。這種能源服務(wù)方式將給原有島嶼依靠電網(wǎng)或者發(fā)電機(jī)等供電的模式帶來新的思路，是電網(wǎng)企業(yè)履行社會(huì)責(zé)任的有效途徑。

關(guān)鍵詞：綜合能源服務(wù);島嶼;供電

中圖分類號(hào)：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）22-0174-02

0 引言

當(dāng)前，我國能源供應(yīng)消費(fèi)方式發(fā)生改變，能源結(jié)構(gòu)加速轉(zhuǎn)型，能源系統(tǒng)形態(tài)也向著新的方向發(fā)展。隨著電力體制改革進(jìn)程加快，能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和可再生能源技術(shù)快速進(jìn)步，開展綜合能源服務(wù)已經(jīng)成為提高能源利用效率、降低用能成本的重要發(fā)展趨勢(shì)，與此同時(shí)綜合能源服務(wù)也為電網(wǎng)企業(yè)履行社會(huì)責(zé)任提供了另一條路徑。

1 綜合能源服務(wù)概念和特點(diǎn)

1.1 綜合能源服務(wù)的概念

對(duì)于“能源服務(wù)”這個(gè)詞，《能源詞典》是這樣定義的，“能源服務(wù)”是指向消費(fèi)者提供通過使用能源而得到的相關(guān)服務(wù)。根據(jù)專業(yè)之間關(guān)聯(lián)的緊密度和業(yè)務(wù)發(fā)展模式的相近度，可以將能源服務(wù)分為三種[1]。

（1）傳統(tǒng)的能源銷售服務(wù)，這中包括售電、售氣、售油等基礎(chǔ)性服務(wù)，以及客戶側(cè)管網(wǎng)運(yùn)維、綠色能源采購、利用低價(jià)能源的智慧用能管理（比如在低谷時(shí)段儲(chǔ)能、蓄冷蓄熱、給電動(dòng)汽車充電）、甚至信貸金融服務(wù)等深度服務(wù)。（2）分布式的能源服務(wù)，這主要包括設(shè)計(jì)、安裝運(yùn)行分布式光伏、冷熱電三聯(lián)供、生物質(zhì)鍋爐、熱泵等基礎(chǔ)性服務(wù)，還有運(yùn)營維護(hù)多能協(xié)同互補(bǔ)區(qū)域熱站、融資租賃、資產(chǎn)證券化等深度的服務(wù)。（3）節(jié)能減排和需求響應(yīng)服務(wù)，這包括改造用能設(shè)備、建設(shè)能效監(jiān)測平臺(tái)、建設(shè)余熱余壓回收利用、集成商簽訂代理需求響應(yīng)協(xié)議等基礎(chǔ)性服務(wù)，代維、設(shè)備租賃、輔助服務(wù)市場、可中斷負(fù)荷項(xiàng)目、以及集成調(diào)控空調(diào)、電動(dòng)汽車、蓄冷機(jī)組、蓄熱式電鍋爐等柔性負(fù)荷參與容量市場等深度服務(wù)。

1.2 綜合能源服務(wù)特點(diǎn)

以電力系統(tǒng)為核心，借助現(xiàn)代信息通信技術(shù)、智能化技術(shù)，改變傳統(tǒng)管理模式和方法，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行的全過程中，不再采用過去單獨(dú)規(guī)劃、單獨(dú)設(shè)計(jì)、單獨(dú)建設(shè)和獨(dú)立運(yùn)行供電、供氣、供冷、供熱等各種能源供應(yīng)系統(tǒng)的模式，而是對(duì)不同種類能源的供應(yīng)、分配、轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)、消費(fèi)等各環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，有機(jī)協(xié)調(diào)與管理，打造充分利用可再生能源的新型區(qū)域多能協(xié)同互補(bǔ)的能源供應(yīng)系統(tǒng)。這才是綜合能源服務(wù)最本質(zhì)的特點(diǎn)。未來，綜合能源服務(wù)的發(fā)展方向和潮流必然是能源供應(yīng)多元化、能源服務(wù)多樣化、用能方式智能化。

2 傳統(tǒng)服務(wù)模式下島嶼供電

島嶼由于其遠(yuǎn)離陸地的特殊性，相關(guān)設(shè)施的建設(shè)難度較大。傳統(tǒng)的島嶼供電模式主要是聯(lián)網(wǎng)型和離島型[2]。

2.1 聯(lián)網(wǎng)型島嶼供電

對(duì)于中大型的群島來說，只有通過海底電纜與大陸聯(lián)網(wǎng)，才能滿足其對(duì)電力需求總量和可靠性的較高要求。例如舟山群島地區(qū)的舟山主網(wǎng)通過220kV和110kV海底電纜與大陸電網(wǎng)相連。但對(duì)于其他偏遠(yuǎn)小島來說，鑒于其最大負(fù)荷有限、輸送距離較遠(yuǎn)、島嶼面積狹窄等多種原因，鋪設(shè)海底電纜與其他供電方式相比在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)方面付出的代價(jià)更大。聯(lián)網(wǎng)型島嶼供電一般是通過海底電纜進(jìn)行，存在工程總投資大幅增加，海底電纜運(yùn)行維護(hù)困難的缺點(diǎn)。

2.2 離島型島嶼供電

偏遠(yuǎn)島嶼如果未與大陸主電網(wǎng)聯(lián)系起來，通常情況下島上的用電普遍只能依靠其自備的柴油發(fā)電機(jī)組，這必然使得島上居民不能夠使用到穩(wěn)定可靠的電能，且對(duì)環(huán)境污染較大，對(duì)島嶼居民的生產(chǎn)生活和島嶼經(jīng)濟(jì)的長遠(yuǎn)發(fā)展造成極大影響。近年來，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，光伏發(fā)電逐漸成為島嶼供電的主流。光伏發(fā)電具有來源穩(wěn)定、不受地理環(huán)境影響、安全可靠、無噪聲、無污染排放、建設(shè)成本低等特點(diǎn)，很適合于島嶼用電。

3 綜合能源模式下新型島嶼供電模式探索

綜合能源服務(wù)的開展為供電企業(yè)向島嶼等偏遠(yuǎn)地區(qū)客戶供電提供了另一種較好的方式。下面以洪澤王駱殿島綜合能源服務(wù)為例，探索新型島嶼供電模式經(jīng)驗(yàn)[3]。

3.1 項(xiàng)目概況

王駱殿島位于淮安市洪澤區(qū)岔河鎮(zhèn)東側(cè)白馬湖湖區(qū)內(nèi)，具有獨(dú)特的地理位置和秀美的自然風(fēng)光。2017年淮安市白馬湖管委會(huì)及岔河鎮(zhèn)政府計(jì)劃將王駱殿島打造成觀光旅游島嶼計(jì)劃，目前島上已進(jìn)行部分開發(fā)，島上目前擁有垂釣中心、游艇基地、燒烤中心、水上娛樂中心、漁家樂飯店2家、民俗4戶、船居3戶等。另一方面，王駱殿島位于湖上，島上夏季多SE風(fēng)，冬季多NW風(fēng)，島上周圍分布許多河灘，風(fēng)光資源豐富，全島共有住戶129戶，總?cè)丝?64人，目前島上常住戶60戶，常住人口125人，房屋76座，均勻分布在南北兩個(gè)島嶼上，島上電網(wǎng)、水網(wǎng)的鋪設(shè)與維護(hù)困難、成本高，惡劣天氣島上居民用電用水困難。洪澤區(qū)供電公司計(jì)劃建設(shè)集光伏、風(fēng)能、電網(wǎng)側(cè)和居民側(cè)儲(chǔ)能等一體的王駱殿島離島綜合能源示范區(qū)。

3.2 技術(shù)應(yīng)用

直流微電網(wǎng)技術(shù)代表了未來分布式的能源供應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展方向，是未來智能化配用電系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)于推動(dòng)節(jié)能減排戰(zhàn)略和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)能源發(fā)展具有重要價(jià)值。微電網(wǎng)內(nèi)光伏、風(fēng)機(jī)、燃料電池、儲(chǔ)能電池單元等所產(chǎn)生的電能主要為直流電或非工頻交流電;我們生活中常用的電氣設(shè)備，如筆記本電腦、手機(jī)、空調(diào)和電動(dòng)汽車等，都是利用相應(yīng)適配器將交流電變成直流電來驅(qū)動(dòng)的。如果將這些發(fā)電單元或者負(fù)荷接入交流微電網(wǎng)中，則需要通過包含著相應(yīng)DC-DC，DC-AC和AC-DC等電力電子變流器的多級(jí)能量轉(zhuǎn)換裝置，但是若把這些發(fā)電單元或負(fù)荷接入到與其電壓等級(jí)相匹配的直流微電網(wǎng)中，將省去部分交直流變換裝置，大大減少成本、降低損耗。

衡量直流微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)有功功率平衡的唯一標(biāo)準(zhǔn)就是直流母線電壓，這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)不存在交流系統(tǒng)里會(huì)出現(xiàn)的頻率穩(wěn)定、功率穩(wěn)定等問題。直流微電網(wǎng)系統(tǒng)還可以經(jīng)由雙向DC-AC變流器與現(xiàn)有交流微電網(wǎng)或配電網(wǎng)進(jìn)行并聯(lián)，并能有效地將交流側(cè)擾動(dòng)或故障隔離，從而保證直流微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷的供電可靠性。正是如此，國內(nèi)外工業(yè)界和學(xué)術(shù)界都關(guān)注著直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的研究和發(fā)展。

3.3 水、風(fēng)、光伏等綜合能源建設(shè)

（1）風(fēng)光路燈。風(fēng)光路燈主要由風(fēng)機(jī)、太陽能電板、光源，燈桿，控制器，蓄電池組成。根據(jù)地方政府對(duì)王絡(luò)殿島的主體規(guī)劃內(nèi)容，計(jì)劃60盞風(fēng)光互補(bǔ)路燈，在電能不足的情況下由大電網(wǎng)供電運(yùn)行。豐海提供風(fēng)光路燈的供貨，經(jīng)過環(huán)境現(xiàn)場考查，選用LED光源，6米的燈桿高，可以自己設(shè)定每天照明的時(shí)間，遇到本地儲(chǔ)能不足，可接入大電網(wǎng)照明、儲(chǔ)能。

（2）風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)本體、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、風(fēng)機(jī)變流器組成。王駱殿島位于湖上，風(fēng)資源豐富，夏季多SE風(fēng);冬季多NW風(fēng)，島上周圍分布許多河灘。根據(jù)現(xiàn)場考察，結(jié)合島嶼地理環(huán)境、負(fù)載與儲(chǔ)能的情況，并考慮大型施工器械無法上島，綜合考慮技術(shù)成熟性、結(jié)合各種設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，本工程選擇河道旁較大的河灘上設(shè)置3臺(tái)10KW的風(fēng)機(jī)，島嶼上合適位置2臺(tái)10KW風(fēng)機(jī)。

（3）岸電箱建設(shè)。在島上、對(duì)岸碼頭設(shè)置3個(gè)岸電箱，三輛客房船設(shè)置3個(gè)岸電箱，岸電箱的總裝容量用60kW，留有380V插口兩個(gè)，220V插口2個(gè)，不銹鋼材質(zhì)。

（4）充電樁建設(shè)。在對(duì)岸碼頭預(yù)設(shè)置3個(gè)充電樁，額定功率30kW直流快速充電樁，進(jìn)線是三相四線制，最終配置需要確認(rèn)觀光車的充電參數(shù)。

（5）淡水的凈化處理裝置及直飲水裝置。擬在島上建設(shè)一套以“洪澤王駱殿島”內(nèi)的湖泊水為水源的日產(chǎn)50噸的淡水裝置（以下簡稱“本裝置”）。裝置的供貨范圍包括：取水裝置、日產(chǎn)50噸淡水裝置（含取水泵、機(jī)械過濾器、介質(zhì)過濾器、超濾裝置和殺菌裝置）、產(chǎn)品水箱、穩(wěn)壓供水系統(tǒng)、管路、閥門、儀表、電氣及配套的控制系統(tǒng)。同時(shí)，在島上對(duì)岸碼頭、游客集中點(diǎn)等處設(shè)置9套戶外直飲水設(shè)備。裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)快速組裝和制水;采用PLC邏輯程序控制，可以實(shí)現(xiàn)一鍵啟動(dòng)，配備大尺寸觸摸屏，操作界面友好、易懂;適應(yīng)能力強(qiáng)，可在1～40℃水溫范圍內(nèi)滿負(fù)荷運(yùn)行。

3.4 王駱殿島管理平臺(tái)

管理平臺(tái)是上述能源供應(yīng)、消費(fèi)系統(tǒng)的主心骨;實(shí)現(xiàn)對(duì)島內(nèi)能源供應(yīng)、消費(fèi)實(shí)現(xiàn)常態(tài)化監(jiān)控，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)試點(diǎn)提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。平臺(tái)是多個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)碰撞的融合點(diǎn);平臺(tái)是大數(shù)據(jù)分析后提供決策的大腦;平臺(tái)是終端設(shè)備管理運(yùn)維的介質(zhì);平臺(tái)是島內(nèi)調(diào)度分配的依據(jù)。

4 結(jié)語

本文探索內(nèi)湖偏遠(yuǎn)島嶼綜合能源模式電網(wǎng)供電、運(yùn)維新模式，主動(dòng)回應(yīng)利益相關(guān)方訴求，積極整合資源，聯(lián)合利益相關(guān)方共同研發(fā)、建設(shè)、運(yùn)維內(nèi)湖島嶼綜合能源泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，破解綠電上島技術(shù)難題，解決了島上居民用電困難，成功打造綠電上島科研基地，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供有益經(jīng)驗(yàn)。

解決了島上居民的用電難題，國網(wǎng)洪澤供電公司通過設(shè)計(jì)獨(dú)立的用電解決方案，因地制宜解決島上居民的用電需求，有效提高了電網(wǎng)覆蓋率，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，推進(jìn)電力普遍服務(wù)。王駱殿島風(fēng)光儲(chǔ)一體化發(fā)電項(xiàng)目的投運(yùn)，使島上居民用上了穩(wěn)定、綠色的電能，切實(shí)解決了生活用電困擾。引領(lǐng)綠電使用新風(fēng)尚，為同類用電難地區(qū)提供解決方案。與大型清潔能源基地受地域因素、成本投入、技術(shù)成熟度等因素制約不同，小型分布式清潔能源，往往可在成本可控的前提下有效地解決迫切的民生用電問題。

近年來綜合能源服務(wù)在國內(nèi)能源市場被廣泛提起，但其在國內(nèi)的發(fā)展才剛剛起步。但以其現(xiàn)有的業(yè)務(wù)模式來看，綜合能源服務(wù)將會(huì)成為能源供給消費(fèi)的主流模式。電網(wǎng)企業(yè)作為傳統(tǒng)能源企業(yè)，在電力體制改革的環(huán)境下，將會(huì)加快綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)的開展，尋找其企業(yè)新的利益增長點(diǎn)，同時(shí)也會(huì)將其應(yīng)用到民生領(lǐng)域，履行其應(yīng)負(fù)的社會(huì)責(zé)任。

參考文獻(xiàn)

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