多能互補(bǔ)綜合能源優(yōu)化利用評估技術(shù)微探

虞建聰 徐 盼 王 爽

1.三峽電能(云南)有限公司 四川 成都 610094;2.三峽集團(tuán)四川分公司 四川 成都 610094

1 引言

能源問題一直是國家和社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)問題。隨著長時(shí)間的發(fā)展，過去消耗型的發(fā)展模式使得我國大量的資源被用盡，當(dāng)前擁有的資源總量逐漸減少，儲備量不足?？紤]社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展要求，國家提出要發(fā)展綜合能源服務(wù)，其重點(diǎn)就在于構(gòu)建終端一體化多能互補(bǔ)的能源供應(yīng)體系，所以建立起多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)。但目前實(shí)踐反饋的多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)的使用，在試點(diǎn)區(qū)域表現(xiàn)出一定的不足，需要進(jìn)行優(yōu)化利用的評估，發(fā)現(xiàn)問題，提出可優(yōu)化的點(diǎn)位和環(huán)節(jié)，以進(jìn)一步提高能源利用效率，避免能源利用的浪費(fèi)問題。

2 能源需求特性與負(fù)荷場景分析

對于能源需求特性，表現(xiàn)出不同地區(qū)和項(xiàng)目的不同特點(diǎn)，有冷、熱、電不同的負(fù)荷形式和需求模式。進(jìn)行負(fù)荷分析和預(yù)測需要結(jié)合電力負(fù)荷、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、氣象條件歷史數(shù)據(jù)等進(jìn)行，尋找電力負(fù)荷和上述相關(guān)因素之間的內(nèi)在關(guān)系，然后對未來的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。進(jìn)行負(fù)荷場景分析，主要是依照電力項(xiàng)目的所在區(qū)域的氣候條件特點(diǎn)，對不同季節(jié)和場所的負(fù)荷進(jìn)行分析。比如如果是燃?xì)饫錈犭娙?lián)的項(xiàng)目，需要分析預(yù)測出冬季最大熱負(fù)荷以及夏季最大冷負(fù)荷，以此評估制冷和采暖的電力需求。

3 綜合能源多能互補(bǔ)的類型

3.1 三聯(lián)供 這里說的是燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)，屬于分布式能源形式，以天然氣作為主要燃料，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行，產(chǎn)生電力，以滿足用戶的負(fù)荷要求。系統(tǒng)產(chǎn)生的廢熱也通過余熱利用設(shè)備向用戶供暖和制冷。

3.2 光伏 光伏發(fā)電也是新能源形式，也可以設(shè)計(jì)成分布式發(fā)電模式，在地區(qū)農(nóng)用地設(shè)計(jì)農(nóng)光互補(bǔ)電站，利用已有和新建的房屋頂布置屋頂光伏，這樣可以充分吸收光能進(jìn)行發(fā)電。而且在每位農(nóng)戶的屋頂布置，可以實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的自發(fā)自用，余電上網(wǎng)，節(jié)約運(yùn)輸成本。

3.3 風(fēng)電 風(fēng)電需要地區(qū)上具有豐富的風(fēng)力資源，然后建立風(fēng)電機(jī)組，比如海上發(fā)電一般都是風(fēng)電模式。在電力項(xiàng)目建立風(fēng)電場，拉近距離，避免出現(xiàn)棄風(fēng)問題。

3.4 儲能 多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)的應(yīng)用還需要配合儲能系統(tǒng)，具備規(guī)模化特點(diǎn)，擁有一致性能力，可以儲備一定的能源容量，這樣可以平抑新能源出力，削峰填谷。一般來說，儲能是按照新能源裝機(jī)容量的3%―5%進(jìn)行配置。

4 多能互補(bǔ)綜合能源優(yōu)化利用評估體系概述

4.1 評估指標(biāo)選擇標(biāo)準(zhǔn) 針對多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化利用進(jìn)行評估工作的目標(biāo)是希望通過評估過程和結(jié)果，借助能源監(jiān)測工作的開展，尋找出能源優(yōu)化配置各個(gè)環(huán)節(jié)中存在的不足的，然后針對這些不足進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，從而提升能源利用率，避免能源浪費(fèi)，真正實(shí)現(xiàn)新能源與傳統(tǒng)能源的多能互補(bǔ)，解決能源緊缺的問題。所以指標(biāo)的選擇需要遵循上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，選擇合適的，可量化的指標(biāo)進(jìn)行評估。

4.2 多能互補(bǔ)綜合能源優(yōu)化利用評估體系 考慮上述所說的指標(biāo)選擇標(biāo)準(zhǔn)，體系目標(biāo)設(shè)定為推動(dòng)冷、熱、電、氣等多能源互補(bǔ)的優(yōu)化利用，同時(shí)考慮互補(bǔ)的可靠性、安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等要求，并盡量滿足用戶需求，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建多能互補(bǔ)綜合能源優(yōu)化利用評估體系。

具體來說，該體系從能源維度、輸送維度和對象維度進(jìn)行思考和設(shè)計(jì)，以此劃分為三個(gè)層次。第一層就是整體的評估體系，作為總體性指標(biāo)，用以直接說明多能互補(bǔ)綜合能源優(yōu)化利用的實(shí)際落實(shí)水平，但具體水平的高低與哪些因素相關(guān)則無法表示出來。第二層屬于對整個(gè)體系的概括性指標(biāo)，包括互補(bǔ)可靠性、安全穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和用戶滿意度五個(gè)方面的指標(biāo)，從這些角度對系統(tǒng)的優(yōu)化利用水平進(jìn)行直觀評估。第三層則是具體性指標(biāo)，利用各種可量化的指標(biāo)進(jìn)行分析，總共有13類指標(biāo)，分別對應(yīng)比互補(bǔ)可靠性指標(biāo)(供能可靠率、年平均綜合能源設(shè)備故障率)，安全穩(wěn)定性指標(biāo)(電壓穩(wěn)定率、頻率偏差率、系統(tǒng)出力波動(dòng)率、峰谷差率)，經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)(投資收益比、優(yōu)化配置比、優(yōu)化效率)，環(huán)保性指標(biāo)(碳硫排放減少率、清潔能源消納率)以及用戶滿意度指標(biāo)(用戶實(shí)際電壓與期望電壓比、用戶能源優(yōu)化參與度)。

4.3 評估結(jié)果確定 利用模糊綜合評價(jià)法進(jìn)行評估，按照模糊線性變換原理和最大隸屬度原則，考慮被評價(jià)目標(biāo)的相關(guān)因素，最終給出評價(jià)結(jié)果。具體的流程如下:一是確定狀態(tài)因素集―確定單指標(biāo)因素的判定矩陣R―確定單指標(biāo)因素的權(quán)重系數(shù)矩陣A―進(jìn)行模糊綜合評估―處理并輸出最終的評估結(jié)果。

將因素集設(shè)定為U，U中包括4.2中所說的第三層的具體指標(biāo)，將性質(zhì)相近的因素分為一組，設(shè)定為l，其中U為高層因素集，Ui(i＝1，2，……l)為低層因素集。將判斷集設(shè)定為V(數(shù)值為1―n)，對應(yīng)每個(gè)層次的每個(gè)因素。然后設(shè)定權(quán)重系數(shù)為A(數(shù)值為1―m)，這與U對應(yīng)，Ai對應(yīng)的就是Ui中各因素相對V的權(quán)重系數(shù)集。

將評估體系的考核結(jié)果劃分為低到高6個(gè)等級，分別用黑、紅、橙、黃、藍(lán)、綠顏色表示，不同等級的考核結(jié)果指標(biāo)不一致，具體劃分為:黑―〈60%―很差，紅―60%至70%―較差，橙―70%至75%―差，黃―75%至80%―一般，藍(lán)―80%至90%―較好，綠―〉90%―好。

在設(shè)定好評判標(biāo)準(zhǔn)之后，就是通過對各單因素的模糊評價(jià)取得模糊綜合評判矩陣Ri，之后根據(jù)算式計(jì)算出對子因素集Ui的綜合評估結(jié)果。然后是對高層因素集進(jìn)行評估，得出Bi的結(jié)果。

5 多能互補(bǔ)綜合能源優(yōu)化利用效果分析

以天津生態(tài)城多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)為例，進(jìn)行上述步驟的評估，最終各專家給出的評分按照上述4.2中所說的第三層的具體指標(biāo)的順序，分別計(jì)算出二級權(quán)重，之后賦予三級指標(biāo)各自的權(quán)重，給出綜合評估結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。最終得出的結(jié)果表明，在6個(gè)隸屬度中0.6225值最大，評判值為“黃色”，即表示對其進(jìn)行評估考核的結(jié)果一般，說明多能互補(bǔ)綜合能源優(yōu)化利用效果評估總體合格。

6 結(jié)語

多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)在我國的應(yīng)用已有一段時(shí)間，但因?yàn)榧夹g(shù)、政策、人才等方面的限制，相比國外發(fā)達(dá)國家還有很大的進(jìn)步空間。對此，有研究人員提出多能互補(bǔ)綜合能源優(yōu)化利用評估體系的構(gòu)建，借助固定的指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，對多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化利用情況進(jìn)行評估，評估系統(tǒng)的優(yōu)劣之處，從而推動(dòng)多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)更好的發(fā)展。