合作開發(fā)綜合智慧能源應(yīng)用小區(qū)的探討

李劍

（國家電投集團(tuán)江西電力有限公司新昌發(fā)電分公司，江西 南昌 330117）

一、導(dǎo)言

隨著城市發(fā)展，大型火電企業(yè)逐漸被新興的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)所包圍，經(jīng)開區(qū)的廠房屋頂及新能源智慧小區(qū)規(guī)劃也為火電廠提供了綠色發(fā)展的新渠道，譬如屋頂光伏建設(shè)，直供電，集中制冷供熱，充電樁等新能源項目成為熱門項目。

大型火力發(fā)電企業(yè)，在供熱（制冷）、分布式光伏發(fā)電、分散式風(fēng)電、充電樁、儲能等智慧能源和微電網(wǎng)開發(fā)、運(yùn)營等方面擁有較大的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。隨著企業(yè)自身的升級及智慧能源發(fā)展的需要，響應(yīng)國家八大部委提出的全力推動特色小鎮(zhèn)事業(yè)發(fā)展及能源再利用等環(huán)保政策號召，通過與房地產(chǎn)公司合作，整合雙方資源就近開發(fā)綜合智慧能源應(yīng)用小區(qū)，探索能源發(fā)展的“綠色能源模式”，構(gòu)建具有能源供給清潔化、能源輸配智能化、能源消費(fèi)高效化、生活方式低碳化的可持續(xù)發(fā)展小區(qū)，打造具有科技特色和利民惠民，收益共享的新能源小區(qū)，逐步實現(xiàn)小區(qū)人人享有清潔安全的能源供應(yīng)，并建設(shè)成為“能耗低、模式新、應(yīng)用廣、效益好、特色明”五位一體的新能源小區(qū)，為智慧能源開發(fā)、應(yīng)用建立研究和實施基地。

二、合作開發(fā)智慧能源應(yīng)用示范小區(qū)方式

綜合智慧能源是近年來發(fā)展起來的新型能源業(yè)態(tài)，能為區(qū)域內(nèi)用戶提供電、熱、冷、氣、水等能源一體化的解決方案，具有市場化、智能化、低碳化等特點?；痣娖髽I(yè)可聯(lián)合國內(nèi)知名房地產(chǎn)公司達(dá)成合作協(xié)議，由合作雙方共同向當(dāng)?shù)卣岢鲂枨?，以新能源示范區(qū)為核心產(chǎn)業(yè)向政府匯報方案，政府供地設(shè)置相應(yīng)摘地條件，由房地產(chǎn)公司進(jìn)行摘地、投資建設(shè)以及產(chǎn)業(yè)招商。小區(qū)的集中供暖、分布式光伏、分散式風(fēng)電及自發(fā)自用充電設(shè)施等智慧能源應(yīng)用項目由電廠投資建設(shè)并運(yùn)營，其余區(qū)域內(nèi)房地產(chǎn)公司項目相關(guān)智能能源及相關(guān)產(chǎn)品、服務(wù)，火電企業(yè)將以最低價格（成本+集團(tuán)控制投資項目最低年收益率）進(jìn)行供給。

火電企業(yè)在保障小區(qū)電力供應(yīng)的同時，利用其技術(shù)優(yōu)勢及發(fā)電副產(chǎn)品為周邊生產(chǎn)企業(yè)、社區(qū)集中制冷、供熱提供便利條件，拓展風(fēng)電、光伏發(fā)電等領(lǐng)域，積累智慧能源應(yīng)用成果和經(jīng)驗，在一個示范區(qū)加以集中應(yīng)用、驗證和推廣，增加企業(yè)競爭力，提高利潤，響應(yīng)節(jié)能減排，奉獻(xiàn)綠色能源的號召，一舉多得。

三、可應(yīng)用新能源智慧項目及其資本核算：

（一）建設(shè)光電樓：

建筑物在樓頂、車棚、向陽面墻壁資源整合設(shè)計光伏板敷設(shè)，光伏玻璃幕墻等新技術(shù)，通過多元化設(shè)計，達(dá)到利用面積最大化，安裝規(guī)范安全，使建筑、風(fēng)景、光伏融為一體，更有魅力，起到保溫隔熱，防水防潮，節(jié)能環(huán)保的效果。

如：中國德州太陽谷內(nèi)世界太陽城大會主場，它是世界上最大的集太陽能光熱、光伏、建筑節(jié)能于一體的高層公共建筑，總建筑面積7.5 萬平方米，采用全球首創(chuàng)太陽能熱水供應(yīng)、采暖、制冷、光伏發(fā)電等與建筑結(jié)合技術(shù)，節(jié)能效率高達(dá)88%（建筑節(jié)能70%以上，加上60%采暖、制冷）。

按統(tǒng)計口徑來計算，3 萬平方米（約50 畝）以上就叫小區(qū)，小區(qū)約20-30 棟樓房，1000 戶左右，單棟房頂面積200-500 m2，結(jié)合利用車棚、路燈及光伏玻璃幕墻，按光伏可利用面積10000 m2，從提高經(jīng)濟(jì)效益、降低維護(hù)量考慮，采用固定式安裝方式，530Wp 單晶硅太陽能組件，逆變器采用組串式逆變器，實際容量約為1MWp，根據(jù)單晶硅組件的衰減曲線，首年衰減2%，每年衰減0.55%，計算25年實際發(fā)電量3000萬度左右。

（二）建設(shè)風(fēng)電樓：

將風(fēng)機(jī)設(shè)計與建筑物造型結(jié)合,造型配合環(huán)境特色,選型采用導(dǎo)風(fēng)罩設(shè)計，360°雙渦輪風(fēng)力發(fā)電機(jī),使用具備無大型葉片，無風(fēng)向限制,微風(fēng)啟動(僅需1m/s 即可運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電)模塊化產(chǎn)品，低噪音、低振頻設(shè)計，不影響業(yè)主生活品質(zhì)，可供大樓公共用電，余電上網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能減排作用，風(fēng)機(jī)可裝置在大樓頂部，利用建筑物自身高度達(dá)到滿足風(fēng)資源的要求，并與建筑物融為一體增加特色。

與常規(guī)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比，垂直軸重心低，成本低，啟動風(fēng)速低，對風(fēng)損失及疲勞損耗小，氣動噪音小，接受360 度來風(fēng)，在民用中有更廣闊的的應(yīng)用領(lǐng)域。小區(qū)可選擇頂樓及風(fēng)力資源較好的位置安裝，選型可用風(fēng)輪高度4-5m，啟動風(fēng)速2-2.5m/s，額定功率500W 的風(fēng)機(jī)，預(yù)計可安裝60 臺左右。因風(fēng)力資源不同發(fā)電效益變化，計算25 年實際發(fā)電量190 萬度左右。

（三）小區(qū)充電樁：

充電樁固定在地面或墻壁，安裝于小區(qū)內(nèi)公共建筑（公共樓宇、商場、公共停車場等）或充電站內(nèi)，可以根據(jù)不同的電壓等級為各種型號的電動汽車及電動自行車充電。充電樁的輸入端與小區(qū)儲能系統(tǒng)及交流電網(wǎng)直接連接。充電樁提供常規(guī)充電和快速充電兩種充電方式，人們可以使用特定的充電卡在充電樁提供的人機(jī)交互操作界面（顯示充電量、費(fèi)用、充電時間等數(shù)據(jù)）上刷卡使用，進(jìn)行相應(yīng)的充電方式、充電時間、費(fèi)用數(shù)據(jù)打印等操作。

隨著新能源車輛逐步形成規(guī)模，小區(qū)配置一體式直流充電樁，利用新能源發(fā)電成本低的優(yōu)勢，可謂一本萬利，集中充電也可以從安全角度防范火災(zāi)的發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計南昌市內(nèi)46 個充電站，138 個快充和329 個慢充，對其充電費(fèi)、服務(wù)費(fèi)計算，均價為充電費(fèi)0.96 元/度，服務(wù)費(fèi)0.69 元/度。市內(nèi)日售電100KWh/臺，小區(qū)充電樁約50 臺，即使按0.6 系統(tǒng)計算，日均營業(yè)收入4650 元。結(jié)合自有新能源發(fā)電成本低及政府近年來對充電基礎(chǔ)建設(shè)享受省補(bǔ)資金，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

（四）建設(shè)集中制冷加熱站：

依托火電企業(yè)循環(huán)水余熱優(yōu)勢提供熱水，在夏季通過驅(qū)動吸收式制冷機(jī)供冷，不足冷量由使用電廠廠用電源的電動壓縮制冷機(jī)提供。采用去工業(yè)化設(shè)計建設(shè)制冷加熱中心，在建設(shè)之初每個樓宇附近都預(yù)埋冷、熱水供應(yīng)閥及回水閥，統(tǒng)一控制以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，樓宇整棟由房地產(chǎn)商設(shè)計采用中央空調(diào)系統(tǒng)及地?zé)嵯到y(tǒng)供能，實現(xiàn)冷熱同供，創(chuàng)造覆蓋全小區(qū)的“冬暖夏涼”集中制冷、供暖工程，提升小區(qū)檔次。

依托電廠余熱建設(shè)冷熱能源站，采取水源熱泵系統(tǒng)，采用電廠冷卻塔開式循環(huán)水作為水源，冬季供暖約3 個月，夏季供冷約4 個月，水源管道采用一供一回雙管敷設(shè)，降低損耗。按《城市供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》，熱負(fù)荷指標(biāo)按65W/m2，冷負(fù)荷指標(biāo)按90W/m2考慮。小區(qū)集中空調(diào)冷負(fù)荷總計約5000KW，熱負(fù)荷總計約4000KW。輔機(jī)設(shè)計包括螺桿式水源熱泵機(jī)組，離心式清水泵，冷卻水循環(huán)泵，補(bǔ)水定壓裝置，電功率總計約2000KW。節(jié)能效果顯著。

（五）建設(shè)風(fēng)、光聯(lián)儲的儲能電站系統(tǒng)

儲能系統(tǒng)是智能電網(wǎng)、可再生能源高占比能源系統(tǒng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源的重要組成部分和關(guān)鍵支撐技術(shù)，是提升傳統(tǒng)電力系統(tǒng)靈活性、經(jīng)濟(jì)性和安全性的重要手段。建設(shè)儲能電站后通過集風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、儲能和智能輸電“四位一體”的新能源綜合利用，通過對電網(wǎng)削峰、調(diào)谷，實現(xiàn)風(fēng)電、太陽能發(fā)電等可再生能源的規(guī)范開發(fā)利用，解決電力系統(tǒng)接納新能源的技術(shù)難題，為小區(qū)智能電網(wǎng)的儲電、輸送、收益結(jié)算提供一個優(yōu)良的解決方案。并最終在風(fēng)光互補(bǔ)，聯(lián)合發(fā)電控制下，達(dá)到電能質(zhì)量合格，提高新能源電源利用率，降低對電網(wǎng)支撐、避免對電網(wǎng)沖擊的目的。

（六）建立能源控制中心

統(tǒng)一管理小區(qū)能源調(diào)度及運(yùn)維:采集風(fēng)光能源設(shè)備參數(shù)，整合小區(qū)風(fēng)能，光伏的運(yùn)行設(shè)備數(shù)據(jù)，儲能電站集中控制，中央換熱站控制，安保監(jiān)控，控制住宅小區(qū)的樓道、地下停車場照明、電梯升降等公共設(shè)施，建立智能集中管理平臺，將遠(yuǎn)程生產(chǎn)管理系統(tǒng)、安保視頻系統(tǒng)全部納入平臺，按照能源管控數(shù)字化、智能化、精細(xì)化、集成化的原則和目標(biāo)，對園區(qū)內(nèi)電、熱、冷、車、防等多種資源進(jìn)行智能采集與處理，實現(xiàn)整個能源系統(tǒng)的智能監(jiān)控和優(yōu)化管理，打造“源-網(wǎng)-荷-儲-防”協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合智慧能源系統(tǒng)，功能包括：多能流SCADA，實時模型分析與狀態(tài)感知，多能流安全分析及預(yù)警控制，用能負(fù)荷預(yù)測，多能流優(yōu)化調(diào)度、實時運(yùn)行成本分析及評估，智能化用能交互，進(jìn)出車輛管理，園區(qū)監(jiān)控，家庭安防報警等全場景應(yīng)用。通過智慧管控平臺以上功能的應(yīng)用，使得園區(qū)綜合能源管理實現(xiàn)自運(yùn)行、自診斷、自優(yōu)化，最終安全、高效、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，創(chuàng)造實用化小區(qū)，為實現(xiàn)集約式管理提供經(jīng)驗。

（七）建設(shè)智慧小區(qū)景觀，創(chuàng)新利用新能源技術(shù)

開發(fā)智慧社區(qū)，以社區(qū)安防智能化為核心，整合智能泊車、智能家居、家庭安防、智能家電和智能硬件產(chǎn)品，不依靠公共供電網(wǎng)電能來驅(qū)動公共設(shè)施，如：為手機(jī)筆記本充電的戶外公共太陽站，太陽能景觀亭、太陽能、風(fēng)能景觀燈，太陽能噴泉等眾多公共設(shè)施，小區(qū)建設(shè)的健身器材也與能源控制中心蓄電池連接，融健身、節(jié)能一體的創(chuàng)新模式，空置的建筑用地，在不影響小區(qū)美觀的前提下也可合理布局一些光伏發(fā)電，實現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能、發(fā)電、欣賞、實用于一體。

（八）資源互補(bǔ)，循環(huán)利用

小區(qū)建設(shè)期間可優(yōu)惠提供火電廠的灰渣及脫硫裝置產(chǎn)生的石膏等副產(chǎn)品，提供經(jīng)處理過的工業(yè)用水，用于小區(qū)公共設(shè)施用水，如景觀噴泉。園藝用水，地面沖洗水，與房地產(chǎn)建設(shè)單位聯(lián)合形成生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，使資源得到循環(huán)利用及最佳配置，廢物得到有效利用，環(huán)境污染得到有效控制及降低。

（九）充分利用火電企業(yè)資金、人員及技術(shù)優(yōu)勢

造價分析：光伏投資造價較高，約600 萬元；垂直軸風(fēng)機(jī)按照2000 元/臺，變槳距風(fēng)機(jī)約3.1 萬元；充電樁根據(jù)功率3000（7KW）-90000（120KW 雙槍）元按需配置；儲能容量按需配置，電池可使用二次利用電池包節(jié)約成本；綜合智慧平臺根據(jù)功能架構(gòu)，約需50 萬左右。預(yù)估整體裝機(jī)容量1.2MW 以上，年上網(wǎng)電量1236MWh，成本1200 萬元，投資回收期13 年，內(nèi)部收益率可達(dá)到8%以上。

火電企業(yè)具備良好的技術(shù)及人員優(yōu)勢，可以在運(yùn)維方面提供支持，也可以在新能源項目提供部分資金運(yùn)作，還可以提供物管及保安服務(wù)，解決職工住房及部分人員冗余的問題；房產(chǎn)商可以通過小區(qū)品質(zhì)的提高及新能源示范區(qū)的策劃，以更具備優(yōu)勢的條件與政府爭取地皮及項目；業(yè)主則以優(yōu)惠的價格享受新能源帶來的公共資源，甚至通過合同的形式可在后期得到新能源收益。

四、結(jié)語

結(jié)合以上項目的實施，通過火電企業(yè)與房地產(chǎn)商的合作，技術(shù)、資金的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，倡導(dǎo)“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”五大發(fā)展理念，多元創(chuàng)建模式，既起到新能源利用，減少小區(qū)公共開支，推動物業(yè)升值，同時研討該小區(qū)新能源規(guī)范利用，統(tǒng)一建設(shè)的模式，為今后在有條件的區(qū)域推廣創(chuàng)新模式提供模板及試驗基地。