分布式综合能源系统规划.pdf

分布式综合能源系统规划报告人：顾 伟东南大学分布式发电与主动配电网研究所二 O 一 九 年 四 月一、综合能源系统概述 是什么？1区域级区域级III：工业园区工业园区高科技产业开发区仓储区生产区动力间区域级区域级II：智慧社区智慧社区云计算中心社区服务中心物流中心数字医院社区便利店电动汽车区域级区域级I：智慧能源小镇智慧能源小镇热电联产住宅区商业区办公区宾馆学校光伏蓄电装置能量路由器天然气热电联产上级电网上级气网储气燃气锅炉储热电制热储电能源代理商能源能源网络网络系统级多能流传输系统级多能流传输市级调度中心以电力系统为核心，与燃气系统、热力系统高度耦合（1）综合能源系统（IES）：以电、气、冷、热等多个能源子系统耦合互补为主要特征，以实现能源高效利用为目的，有机协同能源生产、转换、传输、储存和利用等环节的一体化能源服务系统，是能源互联网的物理载体；（2）综合能源系统（IES）特征：以电力系统为核心，与热力、燃气系统高度耦合。综合能源系统/多能流系统 能源互联网（1）能源互联网：以电力系统为核心，以互联网及其他ICT（Information and Communication Technology）技术为基础，以分布式可再生能源为主要一次能源，并与天然气网络、交通网络等系统紧密耦合而形成的复杂多能流系统。（2）能源互联网特征：强调能源的对等开放、即插即用、广泛分布、高度智能以及实时响应等特性，需要借助IT 领域的云计算、物联网、大数据等热点技术来解决其所面临的挑战。多能流耦合是两者区别于智能电网的关键特征之一2一、综合能源系统概述 基本内涵基本内涵国家重大需求欧盟：FP6：微网/多微网 FP7：泛欧网络/智慧能源加拿大：国家2010-2050能源战略：社区综合能源系统ICES美国：能源法案：综合能源计划日本：氢能计划 覆盖全国的综合能源系统世界发达国家正积极推动综合能源系统理论研究与工程应用国家重大需求4开展综合能源核心技术研究是国家能源战略重大需求习近平总书记(2014.06)中财领导6次会议：推动能源消费、能源供给、能源技术和能源体制的“四个革命”。国家发改委、能源局(2016.12)电力十三五规划：建设多能协同综合能源网络能源十三五规划：构建多能互补的智慧能源系统国家电网公司(2017.10)关于在各省公司开展综合能源服务的意见：以能源互联网、智慧能源和多能互补为发展方向。5一、综合能源系统概述 关键技术关键技术综合能源系统关键技术区域级园区级用户级能源类型电气热关键技术多能发电技术能量转换技术储能技术建模仿真运行优化协同规划市场运营多能预测微型燃气轮机混合分布式发电燃料电池风力发电P2G技术热泵技术余热制冷技术电储能技术冷/热储能技术储气技术多能负荷综合预测能源消费结构预测能量流过程建模与分析用户行为仿真能量流动态过程优化网络建模与分析多主体分布式优化多能负荷响应能源结构规划多能协同规划微系统优化配置运营模型与服务机制多主体竞争机制多能源定价策略熔融盐型燃料电池质子交换膜燃料电池固体氧化物燃料电池质子交换膜电解水制氢地源热泵氨水吸收制冷机组压缩空气储能超导储能熔融盐相变储热冰蓄冷技术理论与技术基础物理、化学与材料科学控制科学优化理论经济学原理人工智能技术能量路由器基于大数据的用能分析多能运维多能输运技术先进输电技术管道工艺多相流输送技术超导输电柔性直流输电UPFC水合物法天然气输送多能网络监测多能事故处理多能设备检修6新产品销售81%天然气供应80%电力供应电力供应燃气供应热能供应英国能源公司主要业务范围多能供应能效提升新能源65%电力生产定制化电力供应定制化天然气供应热能供应代理购能节能增效方案咨询能源信息化管理能效分析保温改造新能源建设运营新能源咨询业务新能源监控系统新能源融资空气源/地源热泵电动车充电桩生物能锅炉光热系统英国能源公司“Big 6”市场地位国际背景一、综合能源系统概述 国际背景国际背景7分布式能源建设与运营能源配送网建设与运营新产品销售新技术推广储能建设与运营电动汽车充换电能源托管服务设备代运维服务能源交易服务用能金融服务客户能效检测系统能效提升能源信息化电力需求响应运维管理业务金融服务业务建设运营业务其它业务综合用能服务以客户为中心提升优质服务水平建设运营需求产品设备需求投融资需求运行维护需求能效评估需求综合能源服务业务间的关系一、综合能源系统概述 国际背景国际背景8综合能源规划评估系统（IES-Plan）综合能源辅助设计系统（IES-CAD）综合能源仿真系统（IES-Sim）综合能源管理系统（IES-Con）综合能源项目规划及经济性评估系统综合能源动态全过程仿真系统面向用户的综合能源优化管理平台可与AutoCAD交互的综合能源辅助设计系统设备选型、定容方案优选经济性/减排分析东南大学综合能源团队的研究成果CAD设计文件读取/修改设计方案可靠性分析设计方案优化多能流潮流计算时序动态仿真多时间尺度调节综合能源系统实时监控多能流状态估计综合能源优化调度9分布式综合能源系统规划评估（分布式综合能源系统规划评估（IES-Plan）构建枢纽型枢纽型、平台型平台型、共享型共享型的综合能源服务体系需要以综合综合能源规划能源规划为基础！10多能设备多能设备模型构建模型构建用户用户自定义设备自定义设备核心功能核心功能规划方案规划方案并行解算并行解算规划场景规划场景智能聚类智能聚类规划方案规划方案多维分析多维分析多能负荷多能负荷差异化建模差异化建模二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）IES-Plan 综合能源一站式规划平台综合能源一站式规划平台规划报告规划报告自动化生成自动化生成多能设备多能设备优化配置优化配置多规划目标多规划目标优选优选规划方案规划方案模拟运行模拟运行11负荷分析资源禀赋区域能源供给能力估算负荷运行方式负荷建模电负荷冷热负荷电力/热力平衡装机选择电源运行方式能量平衡区外受电供热管网典型热负荷曲线典型发电曲线运行模拟方案分析环保性分析二氧化氮排放二氧化碳排放粉尘排放等效植树经济性分析投资总额融资成本综合售能收益售电收益售冷收益售热收益回收年限能效性分析综合供电效率一次能源消耗综合制热效率综合制冷效率售电电价政策补贴贷款利率运营费用设备折旧设备价格购售热价购售气价规划方案优选二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）综合能源系统规划评估体系12自然自然禀赋禀赋设备设备初选初选优化优化比选比选负荷负荷估算估算1234二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）规划过程13技术特色 1-智能化规划场景分类 基于K-Means人工智能算法的规划场景划分 综合考虑地区自然资源禀赋 自适应选择规划场景数量 自动调整规划场景权重乌鲁木齐广州南京根据特征重心自动划根据特征重心自动划分场景分场景二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）14 基于地图API接口的经纬度解析 基于KNN方法的自然资源禀赋匹配 基于余弦相似度的负荷特性匹配基于欧式距离的基于欧式距离的KNN算法算法基于K近邻的自然资源禀赋及多能负荷特性匹配算法二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）地址选择经纬度解析自然资源及负荷信息展示技术特色 2-自然资源禀赋及负荷特性匹配15 规划方案算量自动评估 计算引擎参数及计算引擎自适应选择 多计算引擎并发计算 规划方案数据可视化 规划报告自动生成GUROBI优化引擎CPLEX引擎CBC引擎GLPK引擎规划方案数量评估单方案计算量评估方案分析引擎引擎选择引擎数量选择计算时间边界选择优化梯度选择数据可视化规划方案报告自动生成计算评估引擎队列优化多引擎选择方案分析方案展示规划方案并发计算规划方案并发计算二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）技术特色 3 引擎队列优化16二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）功能特色1-面向差异化需求的多类负荷建模方法业务类型驱动细分行业驱动核心设备驱动17二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）功能特色2-支持用户自定义的多规划方案比选181818 综合能源系统核心设备建模 综合能源系统核心设备技术/经济参数数据库 支持综合能源设备参数自定义二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）功能特色3-支持四大类28种综合能源设备参数自定义19功能特色4 全国700余气象站3年自然资源禀赋数据二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）20二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）功能特色5-计及多能源购售价格、金融参数及新能源补贴参数21二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）功能特色6-数据驱动的规划方案可视化分析及比选22二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）功能特色7-综合能源规划方案报告自动生成23功能特色7-综合能源规划方案报告自动生成二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）24二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）IES-Plan扬州部署情况（典型方案部分）扬州中集润扬综合能源改造方案规划扬州市民中心节能改造方案规划扬州颐和医疗中心综合能源建设规划252525IES-Plan应用情况规划方案模拟运行二、综合能源规划评估系统（IES-Plan）核心设备运行展示经济性/能效性评估2019年1月江苏省电力公司董事长江苏省电力公司董事长尹积军尹积军赴扬州参观IES-Plan2018年12月江苏省扬州市市委书记江苏省扬州市市委书记谢正义谢正义参观IES-Plan2018年11月江苏省电力公司副总经江苏省电力公司副总经理李斌理李斌赴扬州调研IES-Plan2019年2月，IES-Plan经刘吉臻院刘吉臻院士士为组长的专家团队鉴定，成果创新达到国际领先水平国际领先水平。26三、果能网 致力于综合能源的信息服务分享平台综合能源科技进展综合能源重要咨询综合能源会议信息综合能源规划平台综合能源仿真平台顾伟教授/博导，院长助理东南大学 电气工程学院南京市四牌楼2号，210096E-mail：电话：1381400516927