论文部分内容阅读
摘要：随着社会的发展，我国的城市化建设水平也有了很大的提高。在当前经济发展背景下，本文研究了信息经济学在能源互联网信息时代存在的重要意义以及发展趋势。首先对国内的能源互联网了解，然后搜集资料进行研究，进而寻找探究信息经济学的方法。现阶段化石能源等传统经济发展方式和现代社会发展是比较明显的转变阶段，第三次工业革命也在以新能源技术和互联网的结合环节有了很大改变和发展。整合本地资源，优先采取以可再生能源供能，并以天然气等清洁能源作为保障的思路，将分布式多能源综合利用新技术与模式融入到生态城市的建设中，提高能源综合利用率，减轻环境压力。
关键词：城市区域;能源互联网;应用研究;实例分析
区域能源互联网具有高效、环保、稳定性高等特点，是解决当前能源危机的有效手段。以某市城市规划项目改造为例，将区域能源互联网应用于城市规划建设中，通过有效地整合城市区域能源配置，可以提高能源利用效率;同时通过利用区域性能源管控体系，可以实时监测用户侧能耗情况，满足用户多元化需求;再通过对实例中区域能源利用现状及负荷进行分析计算，得出该区域能源互联网系统在节能减排及收益等方面具有良好的经济效益与社会效益，最终证明区域能源互联网在城市规划建设中具有实际的应用价值，能够将能源利用效率发挥到最大，达到节能减排的目的。
一、区域能源互联网与城市规划的耦合研究
我国城市大部分人口多数居住在多层建筑楼宇内，同时城市的商业区、工业区以及生活居住区的空间位置相对较近，负荷集中化程度较高，所以根据用能终端负荷的布局、人口密度情况和经济供能距离等要求，选择区域性的能源供能系统向规划区域内同时提供热、电、冷能源可以获得更高能效。针对城市中区域能源供能系统的不同应用环境，分为如下两种类型：
（一）楼宇建筑型
为了减轻环境的压力和降低建筑供能能耗，楼宇式热、电、冷三联供系统以其经济、节能、环保等特点被广泛应用。上海浦东国际机场能源中心建设了4000kW燃气轮机联供项目，上海黄浦区中心医院采用1000kW燃气轮机及余热利用设备为医院提供热、电、冷能源，另外上海迪士尼乐园也是采用了5×4.4MW的颜巴赫机组，实现了冷热电及压缩空气的四联供。由于楼宇建筑用能的特殊性，楼宇联供系统一次能源采用天然气为主，以太阳能、氢能、生物质能为辅，不但可以满足制冷与供热要求同时还可提供电力负荷，此外通过配置蓄能系统对用能低谷时的能量储存用于尖峰供能，具有节能性、经济性、环保性和调峰蓄能作用。
（二）工业园区型
一些工业园区在集中供能方面大多缺乏统一的规划，工业园区热电冷多种能量需求较大，在入园企业的冷、热负荷不能得到保证的情况下，大多企业都采取自己建设小型锅炉来满足用热负荷，因此能源效率与设备利用率低，同时粉尘及NOX的排放使得雾霾天气的日渐严重，危害人民的身体健康。因此，将区域能源互联网与工业园区耦合已逐渐成为解决工业园区用能问题的一种有效手段。采用分布式集中供热或制冷将自备锅炉以大型余热锅炉替代，以大、中型燃气轮机为原动机进行发电，高温烟气余热用来供热或制冷，实现一次能源的梯级利用，提高能源综合利用率。从根本上降低环境污染，同时减少用水与污水排放改善区域内的环境。
二、區域能源规划实例应用研究
（一）配电系统建设支撑技术
（1）大数据技术和云计算：城市能源互联网的数据来源广泛（物理层、信息层、价值层以及外部数据等）、类型多样（结构数据、非结构数据、信息数据等）、污染程度不同（噪声污染、坏数据污染、通信延迟等）和处理要求不同（预处理、实时处理和延时处理等），因此需要大数据挖掘技术和云计算技术对能源互联网中的数据进行清洗、分析、处理、存储和管理，提升数据的整体价值;（2）区块链技术：城市能源互联网中交易角色较多，交易类型多样，交易方式复杂，区块链技术的共识机制、分布式记账、可追溯性和难篡改性为城市能源互联网中的能源交易提供了保障。不同类型的区块链可以应用到城市能源互联网不同层面的能源交易中，区块链技术的应用将会显著提升城市能源互联网交易的效率、准确性和安全性;（3）多元异构信息融合技术：城市能源互联网中配电系统、冷热系统、交通系统和燃气系统等具有不同的通信方式，要实现不同类型的通信方式和数据共享方式，需要提出多元异构信息的融合技术，以支撑城市能源互联网的发展;（4）标准化技术：城市能源互联网涉及设备层、系统层、信息层和管理层等多个方面，为确保其运行安全，需要从制定包含多种能源系统的规划导则、设计规范、运维规程、交易模式和信息标准等内容的一系列标准。
（二）区域能源利用现状及负荷规划
本区域能源规划项目规划建设总量为40MW燃气轮机机组及其配套工程，项目工程分为两期建设，其中一期工程建设1×20MW燃气轮机+1×35t/h烟气余热锅炉与烟气冷凝器的机组型式，本项目机组选型时遵循“以热定电、梯级利用”的原则，利用天然气发电的同时，利用烟气余热满足企业的工艺用热以及冬季满足规划区域的采暖需求。
1、热负荷
根据市场的发展，扩大产能的需要，规划区域内部分企业计划在2019年或2020年进行生产增容满足市场需求，并根据规划以本区域能源规划二期工程作为生产所需热源。由于企业要求连续生产模式且生产班组负荷曲线变化较大，机组需调峰运行。考虑灵活性与调峰经济性，工程建设采用1×20MW燃气轮机+1×35t/h烟气余热锅炉可达到生产工艺用能需求，通过余热锅炉尾部的烟气热网加热器来满足冬季采暖的需求，并根据企业增容情况以蒸汽型溴化锂机组作为冷负荷基础保障，保证用户多种能量需求，从而保证了规划区域热负荷的稳定性。
2、电力负荷
该经济开发区已成为当地经济发展的重要引擎，目前主要电力来源为电网。本区域规划能源站机组容量基本可实现就地消纳，满足开发区电力负荷需求，该区域电网可与大电网相互支持有益补充，提高用户端的供电安全性。该区域能源规划采用20MW发电机组，厂用电率控制在3.4%左右，发电机出口电压等级暂定为10.5kV，根据规划区域内企业年度电力需求数据对未来电力负荷需求作出预测。该区域能源规划建设采取“以热定电，余电上网”的原则，因此在保证企业用热负荷的情况下，进行区域内部分电力的供给就近实现电力消纳，提高能源利用率，减少由于长距离输送产生的损耗以及输变设备的成本投入。
区域性能源互联网与城市建设规划相结合，综合利用天然气等清洁能源，推进区域能源综合利用与大电网的集成，利用区域性能源管控系统，实时监测能源配置充分发挥优势互补，两者有机结合将推动我国生态城市的建设发展。
参考文献：
[1]龙惟定，白玮，范蕊.低碳城市的区域建筑能源规划[M].中国建筑工业出版社，2011.
[2]马钊，周孝信，尚宇炜等.未来配电系统形态及发展趋势[J].中国电机工程学报，2015，36（6）：1289-1298
[3]董朝阳，赵俊华，文福栓等.从智能电网到能源互联网：基本概念与研究框架[J].电力系统自动化，2014，38（15）：1-11.
[4]查亚兵，张涛，谭树人等.关于能源互联网的认识与思考[J].国防科技，2012，33（5）：1-6.
[5]慈松，李宏佳，陈鑫等.能源互联网重要基础支撑：分布式储能技术的探索与实践[J].中国科学：信息科学，2014，44（6）：762-773.
关键词：城市区域;能源互联网;应用研究;实例分析
区域能源互联网具有高效、环保、稳定性高等特点，是解决当前能源危机的有效手段。以某市城市规划项目改造为例，将区域能源互联网应用于城市规划建设中，通过有效地整合城市区域能源配置，可以提高能源利用效率;同时通过利用区域性能源管控体系，可以实时监测用户侧能耗情况，满足用户多元化需求;再通过对实例中区域能源利用现状及负荷进行分析计算，得出该区域能源互联网系统在节能减排及收益等方面具有良好的经济效益与社会效益，最终证明区域能源互联网在城市规划建设中具有实际的应用价值，能够将能源利用效率发挥到最大，达到节能减排的目的。
一、区域能源互联网与城市规划的耦合研究
我国城市大部分人口多数居住在多层建筑楼宇内，同时城市的商业区、工业区以及生活居住区的空间位置相对较近，负荷集中化程度较高，所以根据用能终端负荷的布局、人口密度情况和经济供能距离等要求，选择区域性的能源供能系统向规划区域内同时提供热、电、冷能源可以获得更高能效。针对城市中区域能源供能系统的不同应用环境，分为如下两种类型：
（一）楼宇建筑型
为了减轻环境的压力和降低建筑供能能耗，楼宇式热、电、冷三联供系统以其经济、节能、环保等特点被广泛应用。上海浦东国际机场能源中心建设了4000kW燃气轮机联供项目，上海黄浦区中心医院采用1000kW燃气轮机及余热利用设备为医院提供热、电、冷能源，另外上海迪士尼乐园也是采用了5×4.4MW的颜巴赫机组，实现了冷热电及压缩空气的四联供。由于楼宇建筑用能的特殊性，楼宇联供系统一次能源采用天然气为主，以太阳能、氢能、生物质能为辅，不但可以满足制冷与供热要求同时还可提供电力负荷，此外通过配置蓄能系统对用能低谷时的能量储存用于尖峰供能，具有节能性、经济性、环保性和调峰蓄能作用。
（二）工业园区型
一些工业园区在集中供能方面大多缺乏统一的规划，工业园区热电冷多种能量需求较大，在入园企业的冷、热负荷不能得到保证的情况下，大多企业都采取自己建设小型锅炉来满足用热负荷，因此能源效率与设备利用率低，同时粉尘及NOX的排放使得雾霾天气的日渐严重，危害人民的身体健康。因此，将区域能源互联网与工业园区耦合已逐渐成为解决工业园区用能问题的一种有效手段。采用分布式集中供热或制冷将自备锅炉以大型余热锅炉替代，以大、中型燃气轮机为原动机进行发电，高温烟气余热用来供热或制冷，实现一次能源的梯级利用，提高能源综合利用率。从根本上降低环境污染，同时减少用水与污水排放改善区域内的环境。
二、區域能源规划实例应用研究
（一）配电系统建设支撑技术
（1）大数据技术和云计算：城市能源互联网的数据来源广泛（物理层、信息层、价值层以及外部数据等）、类型多样（结构数据、非结构数据、信息数据等）、污染程度不同（噪声污染、坏数据污染、通信延迟等）和处理要求不同（预处理、实时处理和延时处理等），因此需要大数据挖掘技术和云计算技术对能源互联网中的数据进行清洗、分析、处理、存储和管理，提升数据的整体价值;（2）区块链技术：城市能源互联网中交易角色较多，交易类型多样，交易方式复杂，区块链技术的共识机制、分布式记账、可追溯性和难篡改性为城市能源互联网中的能源交易提供了保障。不同类型的区块链可以应用到城市能源互联网不同层面的能源交易中，区块链技术的应用将会显著提升城市能源互联网交易的效率、准确性和安全性;（3）多元异构信息融合技术：城市能源互联网中配电系统、冷热系统、交通系统和燃气系统等具有不同的通信方式，要实现不同类型的通信方式和数据共享方式，需要提出多元异构信息的融合技术，以支撑城市能源互联网的发展;（4）标准化技术：城市能源互联网涉及设备层、系统层、信息层和管理层等多个方面，为确保其运行安全，需要从制定包含多种能源系统的规划导则、设计规范、运维规程、交易模式和信息标准等内容的一系列标准。
（二）区域能源利用现状及负荷规划
本区域能源规划项目规划建设总量为40MW燃气轮机机组及其配套工程，项目工程分为两期建设，其中一期工程建设1×20MW燃气轮机+1×35t/h烟气余热锅炉与烟气冷凝器的机组型式，本项目机组选型时遵循“以热定电、梯级利用”的原则，利用天然气发电的同时，利用烟气余热满足企业的工艺用热以及冬季满足规划区域的采暖需求。
1、热负荷
根据市场的发展，扩大产能的需要，规划区域内部分企业计划在2019年或2020年进行生产增容满足市场需求，并根据规划以本区域能源规划二期工程作为生产所需热源。由于企业要求连续生产模式且生产班组负荷曲线变化较大，机组需调峰运行。考虑灵活性与调峰经济性，工程建设采用1×20MW燃气轮机+1×35t/h烟气余热锅炉可达到生产工艺用能需求，通过余热锅炉尾部的烟气热网加热器来满足冬季采暖的需求，并根据企业增容情况以蒸汽型溴化锂机组作为冷负荷基础保障，保证用户多种能量需求，从而保证了规划区域热负荷的稳定性。
2、电力负荷
该经济开发区已成为当地经济发展的重要引擎，目前主要电力来源为电网。本区域规划能源站机组容量基本可实现就地消纳，满足开发区电力负荷需求，该区域电网可与大电网相互支持有益补充，提高用户端的供电安全性。该区域能源规划采用20MW发电机组，厂用电率控制在3.4%左右，发电机出口电压等级暂定为10.5kV，根据规划区域内企业年度电力需求数据对未来电力负荷需求作出预测。该区域能源规划建设采取“以热定电，余电上网”的原则，因此在保证企业用热负荷的情况下，进行区域内部分电力的供给就近实现电力消纳，提高能源利用率，减少由于长距离输送产生的损耗以及输变设备的成本投入。
区域性能源互联网与城市建设规划相结合，综合利用天然气等清洁能源，推进区域能源综合利用与大电网的集成，利用区域性能源管控系统，实时监测能源配置充分发挥优势互补，两者有机结合将推动我国生态城市的建设发展。
参考文献：
[1]龙惟定，白玮，范蕊.低碳城市的区域建筑能源规划[M].中国建筑工业出版社，2011.
[2]马钊，周孝信，尚宇炜等.未来配电系统形态及发展趋势[J].中国电机工程学报，2015，36（6）：1289-1298
[3]董朝阳，赵俊华，文福栓等.从智能电网到能源互联网：基本概念与研究框架[J].电力系统自动化，2014，38（15）：1-11.
[4]查亚兵，张涛，谭树人等.关于能源互联网的认识与思考[J].国防科技，2012，33（5）：1-6.
[5]慈松，李宏佳，陈鑫等.能源互联网重要基础支撑：分布式储能技术的探索与实践[J].中国科学：信息科学，2014，44（6）：762-773.