滕小果："多能协同，智能耦合"--打造绿色能源解决方案

编者按：2021年12月7-8日，以“双碳目标下的智慧方案与行业机遇”为主题的第十七届中国分布式能源国际论坛于西安召开。本次会议由中国能源研究会分布式能源专业委员会、中国能源网主办，陕西分布式能源股份有限公司联合主办。会上，北燃能源技术研发部经理助理、高级工程师滕小果发表了“‘多能协同，智能耦合’--打造绿色能源解决方案”的主旨演讲。

以下内容根据大会演讲实录进行整理。

滕小果：各位领导，各位同仁，我叫滕小果，来自北京燃气能源发展有限公司，今天和大家分享的题目是，多能协同，智能耦合--打造绿色能源解决方案。

我的分享包括三个部分，首先简单介绍一下我们企业。我们是北京燃气集团的全资子公司，北京燃气集团成立于1958年，到现在已经有60多年的历史，主要负责的是北京市天然气投资、建设和运维，2020年天然气的销售量169亿立方米，营收428亿元，利润总额40亿元，资产规模825亿元。北京市是国内最大的耗资源城市，仅次于莫斯科，位居世界第二。2017年集团董事长李爱兰女士当选国际燃气联盟2022-2025年任期主席。

北京燃气能源发展有限公司是燃气集团的全资子公司，成立于2011年12月，主要定位是区域清洁能源服务商，可以提供从规划、设计、投资、建设、运维一体化商务模式。为用户提供供热、供冷、供电服务，公司打造的是以燃气综合利用为核心，多能源耦合的综合能源系统，同时才有智慧能源管理，实现区域能源的统一调动和管理。我们公司现在坚持的是深耕北京，布局全国发展战略，从右下角的图上可以看到，橙色的部分是现在有项目的城市和省份。"十四五"期间我们计划投资100亿元，主要拓展燃气耦合、光伏、热泵、分布式可再生能源等等业务类型。

经过十年的发展，公司已经签约面积3800万平米，总投资32亿，已经实现了燃气供热、燃气三联供、热泵、续能、光伏、分布式和燃气耦合等等清洁能源技术落地。下面简单介绍六个典型项目。

第一，雄安新区容东片区综合能源项目，我们采用的是燃气三联供、地热和光伏，以及储能相耦合的能源形式，可再生能源利用率可以达到39%。

第二，今年刚开源的环球影城项目，采取的三联供、冰蓄冷和自然冷却耦合的能源形式，这个项目主要特征是保证了四度的稳定低温供冷，保障大负荷的快速响应，满足用户定制化的需求。

第三，南京信息工程大学冷热项目，这个项目主要是开创了南方集中供暖先例，采用的是余热利用。

第四，中石油创新基地数据中心项目，这个项目是采用三联供耦合自然冷却能源形式，24小时不间断的为数据中心攻关电和供冷。

第五，陕西宝鸡冷热项目，这个项目主要采用的是地源热泵结合辅助热源能源形式，目前是全球第二大单体地源热泵项目，目前项目住地是绿色三星建筑。

第六，北京雁栖湖能源中心项目，这个项目采用的是燃气三联供与分布式光伏耦合能源供应形式。

接下来介绍技术发展路径和落地措施。为了响应碳中和目标，我们提出了以系统节能为基础，以超低碳耦合系统为过度，以零碳能源应用为目标的碳中和路径。首先按照高碳、低碳、超低碳顺序，实现清洁能源替代，同时我们要对建筑本身做好绿色建筑节能改造，供能系统要做好提质增效。更为重要的是要大力发展可再生能源耦合天然气储能等超低碳能源系统，来实现系统节能减排，最终实现零碳能源替代，实现碳中和。

我们发展路径和落地措施可以概括为技术理念、技术核心和技术体系三个部分。首先介绍技术理念，也就是多能协同、智能耦合，这是利用综合能源技术，依托互联网+信息化手段，以燃气作为基础能源保障，优先利用可再生能源，并与各种新能源技术实现可持续低碳化、人性化、共享化区域能源供应，这种技术理念可以带来五个方面的优势。

第一是能够提高能源供应的安全性和可靠性，为可再生能源利用率提升提供基础保障，这是因为我们是以天然气作为基础保障能源，可以弥补可再生能源不连续、不稳定的这些问题，提高整个能源系统的安全和可靠性。第二针对大型区域可以实现统一规划、分布实施，进行分布式、组团式能源开发和供应。第三耦合源网荷储，可以提高系统能效，实现社会效益、经济效益等多重效益。第四配置了智能化能源管理平台，可以实现负荷预测和智慧运行，同时在"3060"的大背景下，碳交易平台也是未来的重要发展方向。第五我们可以提供整体式规划、设计、投资、开发、建设、运营以及维护一体化商业模式，提供交钥匙工程，即将全方位的整合。技术形式可以有煤改清洁能源，提升系统能效，能源积极利用，太阳能、光伏、地源热泵、多能源耦合技术等等。

接下来是两大基础核心能力，也就是规划整合能力和智慧运营能力。所谓规划整合能力，也就是从商务模式上进行整合，就可以提供规划、设计、投资、开发、建设、运营，以及从这几种里面挑几种所进行的商务模式灵活创新和改造。第二种整合是基础措施整合，也就是通过整合能源公司三级三册一体系的基础措施，可以整体提高系统能效。再一个是行业资源整合。

第二个重要的核心能力是智慧运营能力，它主要包括智慧调度、智慧管理和能源交易，我们还提出了一套技术体系作为支撑，也就是三级三册一体系，三级也就是北燃能源资助研发的智慧能源管控体系及我们搭建了三级能源管理平台，通过它可以灵活的切换综合能源系统的多种模式，提升综合能效，也可以从技术上保证能源站能够减人值守，甚至是无人值守，降低人工成本。

另外通过平台的支撑，可以合理地确定运行指标，不断地优化投资方案。三册也就是我们所做的业务开发手册、工程管理手册、运营安全手册，可以针对项目全周期开发、建设、运营三个专业领域全方位的指导。

一体系是指项目全生命期的指标体系，它是贯穿项目全周期的依据和标准，在项目开发阶段，我们要锁定项目的定位和商务模式，制定经济、环保、科学、高标准的指标体系。在实施阶段是以既定的指标体系为目标，严格设计选型、采购和验收。在运营阶段，我们再分解指标，指导生产和运行。最后对项目进行评价反馈的阶段，就依托于智慧能源管理平台，可以监督每个指标的实现。

最后，我给大家重点介绍低碳综合能源系统的案例，也就是北京城市副中心六号站的情况。北京城市副中心六号站，我们所采用的健康目标跟前面的技术理念是相互呼应的。

一是采用多能协同，智能耦合的综合能源技术，使清洁能源利用率达到100%，可再生能源利用率超过40%。

二是实现分布式组团式的能源开发和供应，组建区域内冷、热、电一体化的微能网，实现能源的双向互动。
三是建设能效机房。

四是打造智慧化的能源运营管理交易平台，完成数据的实时监控，系统的自动控制和信息化调节，及时告警、提醒等技术，实现无人值守乃至少人值守的能源中心。

五是构建一体化的商务模式，实现项目整体的规划、设计、投资、开发、建设、运营，全方位的整合，优化能源供应结构，提升整体的能效。

项目的技术方案是以燃气三联供为基础能源保障，有限利用地热，也就是地源热泵和储能系统，并且有锅炉和电制冷进行调峰。功能面积是56.56万平米，冷负荷37.46兆瓦，热负荷18.34兆瓦。

接下来我们以冬季供暖为例介绍一下这个项目的供应系统。冬季的供热主要分为四个系统：地源热泵系统、燃气三联供系统、储能水池蓄能系统、燃气锅炉调峰系统。四个系统通过混合之后，向各个地块供应低温的热水。这样供应流程充分展现了能源的梯队利用，对于一千二百度的高温优先用来发电，发电之后的高温烟气大概有四百五十度，我们是通过余热机降低到一百二十度来供暖和供冷。

一百二十度的烟气经过冷凝之后，于地源热泵低温侧的热水进行换热，一方面可以把烟气降低到三十度，实现消白和深度余热回收；另一方面可以有效地避免地源热泵保护的问题，提升地源热泵的效能，大概能提升3%-5%。

接下来从数据上来看能效提升的效果，我们将耦合能源系统和单纯使用地源热泵系统供热相比。对于同样100份的燃料，耦合系统可以产生202份的热，而单纯使用地源热泵仅能够提供138份的热，从这个方面来看，能效提升了46%。

由于整个综合能源系统由地源热泵、燃气三联供、储能和调峰系统构成，系统相对复杂，所以我们需要匹配智能化的手段来实现多能协同，智能耦合。针对于北京城市副中心六号站的项目，我们对夏季和冬季提供了25种运行模式，这25种运行模式在不同时段，不同负荷条件下，它的综合能效和单位的供能成本都是不一样的。我们可以根据实际的需求来进行灵活的选择，选择可以基于自由化的算法，基本的流程是提前一天或者提前几个小时，由平台软件进行负荷预测。

根据最优经济模式或者是最优可再生能源利用率来制定运行策略，下发表单给自控系统。自控系统进入到表单之后，就把它分解成温度调节这些控制变量进行执行，执行之后再将能耗和成本信息反馈给平台软件，实现优化调度。最终平台软件根据反馈结果，持续优化最优化的数据模型，使理论结果和实际趋于一致。

在这里说一下我们实现优化调度和负荷预测是基于仿真系统和智慧能源管理平台，这两者是一起联合打造了数字双胞胎系统。利用这种数字双胞胎系统可以在线模拟不同情况下，能源站的运行策略，辅助二级平台，实现平台策略库数据相互交互、共享，两者相互验证，相辅相成。

仿真系统还具备教练培训功能，项目人员通过该项功能可以快速地认识能源站的系统设备，了解系统的动态特性，熟练各种工况。这是我们构建的整体指标体系，有四级。如今在六号站上实现了一次综合能效是2.36，清洁能源利用率是100%，可再生能源利用率是41%，系统节能率达到了29%。

最后，我们用五个关键词来总结打造的超低碳综合能源系统，也就是节能、低碳、经济、安全、智慧。节能是节能率达到29%，低碳是可再生能源利用率达到41%，减排率达到26%，经济方面可以为用户提供优惠的能源价格，安全方面是具备多重的能源保障。