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综合智慧能源关键技术

摘要：现如今，随着经济的发展,传统城市逐渐向智慧型城市转型,这一过程中对能源系统方面提出了更高的要求,而综合智慧能源管理系统的数字化、互动化建设时推动城市转型的重要思路之一。基于此,为更好地促进综合智慧能源管理系统发展,本文围绕综合能源管理系统的数字孪生技术,对智慧城市的发展展开了分析。

关键词：综合智慧能源；关键技术

引言

加速促进绿色低碳发展的要求，需要了解能源发展规律，同时以能源体系建设的关键点以及重点领域为抓手，不断激励企业通过内生动力进行创新，推动相关产业清洁低碳转型以及高效发展。在不久的将来，中国势必会打造出更多综合智慧能源领域的龙头企业，这些企业同样会在综合智慧能源的带领下以领跑者的角色带动我国能源低碳发展。

1综合智慧能源的内涵及技术框架

综合智慧能源是一种高效、智能化、可持续发展的能源模式，它将各种能源资源和技术进行有机整合和充分利用，从而实现能源的最大化利用。它以“互联网+”为基础，融合了多种新型能源系统，形成了一个新的智能电网体系，从而使电力系统能够提供更加安全、经济、可靠和环保的电能服务。为了实现对能源全过程的智能化控制和管理，能源的生产、转化、储存和使用等方面，以及能源的监测、调度、优化和管理等环节，都需要运用信息技术、物联网、人工智能等先进技术手段。综合智慧能源具有“智能”化、“融合”性、网络化、一体化和虚拟化特征。实现综合智慧能源，可提升能源利用效率，降低能源消耗和排放，推动能源可持续发展，促进经济社会向绿色低碳转型的进程。综合智慧能源系统旨在协同多种能源品种和供应方式，包括“电、热、冷、气、水、氢”和“水、火、核、风、光、储”，优化各环节间的互动关系，实现源、网、荷、储、用等各环节之间的协调，为用户提供了综合智慧能源一体化解决方案。同时，该系统还连接了“物联网”与“务联网”，形成了一个完整的能源生态体系。

2综合智慧能源关键技术

2.1智能预控技术

（1）源网荷储，互动互补。采用源网荷储运行方式，能够促使储能、负荷、电源以及电网之间借助源源互补、源网协调、网荷互动、网储互动以及源荷互动等不同交互形式，根据电源侧各种类型的柔性负荷、协调互补、储能充放电、灵活可调以及其他特性，在新能源发电过程中，鼓励负荷多用电，有效提高新能源主动消纳水平，进而从安全、高效、经济的角度提升电力系统的功率平衡能力。（2）源源互补。就是充分发挥电源侧灵活调节作用，借助流域梯级水电和存量煤电电源的灵活协调性，对光伏、风电等新能源使用过程中因气象因素和环境因素所造成的波动性、随机性等问题进行有效处理，有效提升可再生能源利用率，降低电网旋转备用操作，促使系统实现自主调节。（3）源网协调。基于现有电网与电源协同运转，借助新电网调节手段对分布式电源向电网接入以及新能源并网过程中“不友好”现象进行有效处理，保证新能源能够向特性以及油耗调节水平方向发展。（4）网荷互动。基于选择激励措施以及签订协议等条件，促使负荷能够向电网可调节资源转化，若是电网存在问题，借助负荷主动响应以及调节，对潮流分布进行优化，进一步提升电网运行经济性、安全性以及可靠性。

2.2能源智慧化技术

在整个能源生产链条中，都存在着能源智能化的问题。利用物联网、大数据、多目标优化、人工智能等技术，实时监测、分析和计算能源生产、调度、输配、存储、销售、使用等过程中的业务数据、性能数据和运行数据，实现能源预测、多参数寻优和闭环调控，推动能源和信息化的深度融合，实现能源生产、运输、消费和管理的智能化，并对其进行故障判断，进行预测性维护，从而提升能源的使用效率，保证系统安全、稳定的运行。将能源的生产、传输和消费三者之间的相互配合，以“虚拟电厂”为客户端的能源服务，将能源进行集成，优化调整和有效管理，从而达到能源的安全、高效、绿色、低碳的目的。将传感技术、云平台技术、区块链技术、物联网等技术引进进来，对区域内设备状态、用户特征、用能负荷等展开分析挖掘并进行智能预测，利用互联网+人工智能的模式，构建数字化能源托管，构建智慧能源管理中心，从而达到能源生产到消费的全周期智慧化管理目的。

2.3柔性能源协调控制技术

（1）冷热电联供。该技术主要指采用天然气作为燃料，为内燃机、微燃机、燃气轮机等放电机提供动力，使其稳定运行，形成的电力向用户供应，系统发电过程中，排出的余热借助余热直燃机、余热锅炉以及其他余热回收设备，为用户供冷以及供热，一般涵盖溴化锂制冷、热交换以及发电机组等设备构成。此种方式能够有效提高燃气热能利用效率，保证系统中一次能源得到有效利用，促使能源可以实现梯级利用目标。同时能够提供并网电力，用于能源互补，进而提升系统运行效率与经济效益。（2）地源热泵。该技术主要是借助地下浅层的地表水、土壤以及地下水等地热资源，建立制冷、制热兼备的节能、高效空调体系。地能在夏季可以用于空调冷源，在冬季可以用于供暖热源，即便在冬季也可以利用地能热量，实现室内采暖目的，无须燃烧煤料等资源，充分实现双碳目标。一般消耗1kW地源热泵能量，能够为用户提供1.5kW左右的冷量或是热量。燃料、电、锅炉等供热系统，仅能够将70%~90%燃料能，或是90%电能转化成热能。所以，相比于燃料锅炉，地源热泵能够节省50%能量；相比于电锅炉，地源热泵能够节省60%电能。在地源热泵中，热源温度可以始终保持稳定状态，保持在10℃~25℃范围内。其制热、制冷系数在4~5范围内，相比于空气源热泵，增加40%以上，运行成本是普通中央空调运行成本的55%。地源热泵将地下能源作为能量来源，所以不会产生废渣、废水、废气等污染源，属于一种绿色空调，是现阶段对环境最有效、最友好的供冷、供热系统，在热带地区与严寒地区均具有良好适用性。（3）相变储能。该技术主要是借助有机结合燃气锅炉、太阳能、工厂余热以及热电厂蒸汽等能源，选择高热度、高热焓值相变材料，制定节能、高效、清洁解决方案。在相应温度范围中，相变材料的物理状态可以发生变化。比如在固液相变中，将其加热至熔化温度之后，就能够形成由固态至液态相，在此过程，相变材料可以对潜热进行不断吸收以及储存。在相变材料进行冷却处理时，其中热量会基于一定温度范围在周边环境中散发，发生由液态至固态转变，即逆相变。在相变材料物理状态改变之后、相变结束之前，温度不会发生变化，但是潜热吸收量、释放量较大。

结语

从需求角度而言，用户根本不能从众多能源供给方中随意选择，也无法为他们参与均衡能源供需而提供机会，以上种种导致能源使用率不高。面对能源供需不均衡、浪费严重以及用能成本投入较高的问题，对能源供给和消费模式进行优化和转型已经成为必然趋势，为此加速能源改革十分重要。而综合智慧能源系统可以有效解决上述问题的产生，确保清洁能源可以就地消纳，保持能源之间的均衡性，切实提升能源综合利用率。

参考文献

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[2]张福征,王长山.综合智慧能源的内涵与能源低碳发展路径[J].中外能源,2020,25(07):1-6.

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