供热技术︱区域能源系统发展及在上海的应用

　　一个典型的区域能源应用场景，其用户侧包括居民、工商业、城市城市基础设施等各类用户。供能侧包括燃气分布式、太阳能、风电和热电联产，还包括外部电网。这些能源组合不仅为本区域提供能源供给，还将多余电力输送到外部电网，形成了一个区域系统性的能源解决方案。

　　“多能互补”与“互联网+”智慧能源是区域能源系统发展的两大主要方向。多能互补涵盖两种含义：在用户侧体现为“终端一体化集成”，破解行业壁垒，通过电力、天然气、热力能源网络的综合有机互联，最终实现热电冷气联供；在供能侧则体现为燃机、风电、光伏、水电、地热、储能等多种能源形式耦合运行，提升可再生能源消纳能力。“互联网+”智慧能源从能源生产、输配、使用和交易的类互联网化、信息化角度着眼，以微电网、主动配电网、柔性直流输电、储能等技术为支撑，构建双向、多端、柔性、高效的能源输配网络以及实时、智能的在线能源交易机制。

　　区域能源系统具有五个典型特征：一是多种分布式能源互补，实现区域内冷、热、电等各类能源终端的优化耦合；二是通过能源梯级利用，提高一次能源的综合利用效率；三是能源流、信息流高度融合，实现科学用能；四是电力流的双向流动，实现电力资源的双向共享；五是风险分散化，提升了能源系统安全性。

　　区域能源系统从技术层面可以划分为物理层、控制层和应用层三个层次。区域能源是对各种先进的、合适的能源技术的整合，其发展需要进行一系列技术创新。区域能源系统的技术体系、标准体系的建设就是为了迫切需要解决的问题。

　　近年来，国家发改委、能源局积极推进能源的创新工作，组织开展了新能源微网、多能互补、“互联网+”智慧能源等各类试点。试点项目为区域能源的发展注入了更多活力，也为区域能源发展积累了更多经验。另外，区域能源的发展对国民经济的发展起到了积极促进作用，包括促进新能源发电的应用、能源需求侧响应的发展、以及智能电网、电动汽车等产业的发展。

　　国家实施的一系列政策加速了区域能源的发展,主要分为三个类型：第一类是国家层面的指导性政策；第二类是目标性政策，国家发改委和能源局在有关政策文件中规划了有时间节点的目标，为我们的行业发展指明了方向；第三类是一般性政策，这些政策围绕目标性政策和指导性政策开展，属于落实层面的政策。这些政策都促进了区域能源系统的发展。

　　区域能源相关国家政策

　　上海市积极推广分布式能源的应用，提升了区域能源的发展水平。为促进分布式能源发展，上海市早在2008年即发布《上海市分布式供能系统和燃气空调发展专项扶持办法》，此后陆续颁布了促进分布式供能系统发展的相关政策。这些政策促进了区域能源的发展，也是上海区域能源发展较快的原因之一。

　　现阶段促进上海区域能源发展的因素主要有三点：一是上海地区经济发达，用户对冷热电的需求比较稳定，有区域能源发展的基础。二是城市对提高能源利用效率的需要。未来需要对需求侧进行统筹和管理，使能源得到高效利用。三是提高能源系统安全性的需要。整个上海的外来电力比例已经超过40%，为了保证能源安全，需要分布式能源系统、区域能源系统等来提供备用电力保障。

　　上海能源转型升级发展面临的主要任务是：一是能源结构的调整问题，迫切需要改变传统的高碳能源结构。二是推动废弃物的资源化，实现资源的循环利用。这其中就包括有序开发废弃物和污水的能源化利用。三是能源系统的分散化。现阶段，能源供应方式正经历从传统的大型能源中心，到热电联产，再到分散化的冷热电三联供方式的转变。四是推动可再生能源的使用与信息技术的应用。目前，终端综合能源系统正在工业园区、商业区、智慧小镇、轨道交通、电动车系统等的开发建设中有序推进。

　　在推进能源系统的建设中，必须坚持与电网有效协同的理念，这样才能形成一个真正安全、高效、经济的区域能源系统。未来，随着电力现货交易体系的建立，水电、核电以及火电价格会降低，区域能源系统可通过使用外来电力提高系统整体经济性。相关调研资料显示，日本和欧美其他国家的分布式能源就呈现与大电网良性互动的特性，主要具有如下特点：充分利用低谷电，提高能源系统经济性和竞争力；探索多类型、分层次的智能化；商业模式随着改革与时俱进。

　　未来，上海市的区域能源发展将是以分布式能源为基本动力、与电网有效协同的区域能源系统。

　　目前，上海市区域能源的开发主要集中在三类区域：一是产业园区，如莘庄工业区；二是大型商业、公共建筑，如迪士尼乐园、上海科技大学、国际会展中心等；三是远郊可再生能源丰富区域，以崇明岛最具发展潜力。

　　莘庄工业区由主体工业区及西区现代服务业集聚区为核心，形成工业和商业区块。莘庄工业区燃气冷热电三联供项目采用不同的能源供应方式满足不同区域的能源需求情况，工业园区提供蒸汽，商业区域提供集中供热、供冷和卫生热水服务。

　　通过替代传统供热企业蒸汽负荷135吨/小时；替代自备小锅炉51.5吨/小时。商业区以办公楼、宾馆、商业等为主，规划供热/冷总面积226.7万平方米。

以燃气分布式能源为基础，通过分布式能源深度融合，满足园区冷热电等多种能源需求，构建多能流协同能量管理的智慧园区。该三联供能源站为上海迪斯尼游乐园区36万平方米建筑提供冷、热、电、压缩空气和生活热水需求。包含主题乐园区、2个星级酒店、3个餐饮零售区。装机规模为5 ×4MW级内燃机，采用IDOS智能优化控制系统，配置能源交易（结算）平台和运营数据中心，项目于2014年9月正式投产。

　　上海科技大学能源中心位于上海科技大学校园西北角，占地约5100m2，总建筑面积约6000m2，单层布置、局部两层。能源中心可实现冷、热、电三联供，为上海科技大学及中科院高等物理研究所提供综合能源服务。。

　　中国博览会会展中心位于上海虹桥综合枢纽，是中国最大的会展中心。中博会三联供能源站装机规模为6 ×4.4MW级内燃机,为中博会和配套酒店、办公、商业提供冷、热和生活热水能源。该项目于2015年投入使用。

　　根据上海市整体规划，崇明未来将建设绿色环保的国际低碳生态岛。结合崇明区能源资源禀赋，探索多种能源协同的区域能源发展模式，提升崇明区可再生能源消纳水平和能源自给能力，降低崇明区能源消耗水平。

    （1）风力发电：充分利用崇明岛丰富的风能资源，开发风力发电场。

    （2）光伏发电：利用远郊地区屋顶、鱼塘、农田等闲置空地资源，开发光伏发电项目。与风力发电协同建设，构建风光互补，减轻可再生能源波动性。

    （3）垃圾、沼气等能源化利用：立足于崇明岛的资源禀赋，充分利用垃圾、农作物秸秆等生物质资源，实现各类废弃物的能源化利用。

    （4）燃气冷热电三联供：依托崇明区十三五天然气门站和管网规划，在用户需求侧建设燃气冷热电三联供系统。