百分百科技：綜合能源服務關(guān)鍵技術(shù)分析報告

當前，雙碳目標對我國能源發(fā)展提出了更高的要求。如何通過電、熱、冷、氣等多能互補和用戶側(cè)多元互動的智慧能源利用，開展綜合能源服務關(guān)鍵技術(shù)成為行業(yè)聚焦的問題。為此，《綜合能源服務百家實踐案例集》編委會通過透析案例數(shù)據(jù)形成了關(guān)鍵技術(shù)的報告，供行業(yè)參考。

本次《案例集》關(guān)鍵技術(shù)分析報告由編委會副主編、國網(wǎng)江蘇綜合能源服務有限公司技術(shù)經(jīng)濟中心周強主任發(fā)布。報告主要分為四個部分：技術(shù)分類、創(chuàng)新技術(shù)、可復制技術(shù)和報告總結(jié)。以下是報告的具體內(nèi)容。

一、技術(shù)分類

技術(shù)分類從能源領域，能源專業(yè)技術(shù)和數(shù)字平臺技術(shù)三個維度分析。能源領域從這些案例涉及了哪些領域，比如供電、供暖、供熱、供水、供壓還是其他的一些系統(tǒng)。能源技術(shù)是從案例涉及到源、網(wǎng)、荷、儲、四個環(huán)節(jié)分析得到。數(shù)字平臺已經(jīng)是綜合能源服務的標配，針對涉及到的數(shù)字平臺技術(shù)建設應該從哪里入手，是能源管理還是設備運維，還是新的調(diào)控還是規(guī)劃模擬，這方面也做了簡單的分析和總結(jié)。

能源領域如圖得出的三個結(jié)論，首先供電、供暖、供冷的系統(tǒng)是能源服務重點的領域，這里面占比最大的是供電系統(tǒng)是35%、供冷系統(tǒng)是33%，供熱系統(tǒng)是10%，涉及工業(yè)用能的占比較低，這方面主要和案例集工業(yè)領域收集案例數(shù)量有關(guān)，也體現(xiàn)了生產(chǎn)工藝或工業(yè)公輔系統(tǒng)領域綜合能源服務的復雜性和高門檻，目前在工業(yè)領域服務的企業(yè)，相對來說還是鳳毛麟角。

從能源領域的分布情況看，與去年報告發(fā)布結(jié)果基本保持一致，體現(xiàn)了綜合能源服務的重點領域的多樣性和穩(wěn)定性。當然我大膽預測一下，明年有可能會發(fā)生一些變化，因為今年是能源領域國家政策出臺最為密集的這么一個年份，跟2018年作為綜合能源服務的元年一樣，這個年份可以作為綜合能源服務的新的里程碑，無論是雙碳、電改和電價放開、限電，都會對綜合能源服務產(chǎn)生了一個大的沖擊，所以明年整體的項目可能有很大的差異，或者說到明年發(fā)布的時候會有比較大的變化了。

從能源專業(yè)技術(shù)來看，涉及能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)的案例數(shù)量仍然是最多的，能源生產(chǎn)的環(huán)節(jié)仍然是當下能源專業(yè)技術(shù)應用最主要的領域，占比達到了將近一半，達到了45%。其次，技術(shù)應用有了明顯的上升，一方面是儲和存的技術(shù)發(fā)展日趨成熟，另一方面也說明了用戶的需求在增加，同去年第一屆發(fā)布相比，整體的分布基本上保持一致，傳輸?shù)脑谕@個環(huán)節(jié)略有下降，使用這個環(huán)節(jié)略有上升。

從數(shù)字平臺技術(shù)來看，數(shù)字平臺技術(shù)的模塊成為綜合能源服務基本的配置，而數(shù)字平臺技術(shù)里面能源管理模塊是數(shù)字平臺基本的功能，大多數(shù)數(shù)字平臺技術(shù)案例里都有采集監(jiān)測統(tǒng)計分析的供能，這個占到61%比例。第二個隨著電力市場化改革的不斷深入，需求響應的價值和價格不斷為市場的發(fā)現(xiàn)和認可，預計在未來會有較多的應用場景，今年多次提到“以后的電力系統(tǒng)是以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”，對我們電網(wǎng)企業(yè)來說最大的任務來說怎么支撐以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，這里面除了儲能就是挖掘用戶側(cè)的可調(diào)節(jié)資源，需求響應是其中很重要的一個手段。

隨著云平臺應用不斷廣泛化，能源數(shù)據(jù)安全的要求將會越來越高，我們可喜的看到這次案例里面有兩個案例提到了能源數(shù)據(jù)安全的事情。可以預見到數(shù)字平臺技術(shù)有著廣闊的應用場景和空間，因為無論是傳統(tǒng)的能源行業(yè)還是以后的國家能源數(shù)據(jù)的安全性是第一位的。

二、創(chuàng)新技術(shù)

創(chuàng)新技術(shù)方面介紹兩項創(chuàng)新技術(shù)，第一個是熱源塔熱泵，它是充分利用冬季濕冷地區(qū)空氣中水蒸氣潛熱而研究、開發(fā)的一種新型熱泵系統(tǒng)，冬季的時候利用冰點低于零度的熱媒，高效提取低溫環(huán)境下相對濕度較高的空氣中的低品位熱能，實現(xiàn)低溫熱能向高溫熱能的傳遞，達到制熱目的。夏季熱源塔相當于是一座高效冷卻塔，將熱量高效率的排到大氣中實現(xiàn)制冷。

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產(chǎn)品特點

熱源塔熱泵應用于冬季濕冷地區(qū)時具有較高的能效比和較廣的適用范圍。冬季，由于無結(jié)霜困擾，能源塔提取低品位能的性能比風冷熱泵穩(wěn)定，整個冬季機組的平均能效比在3.5以上；夏季，由于能源塔是按照冬季提取顯熱負荷能力設計的，起到高效冷卻塔的作用，換熱效率更高。機組的平均能效比在4.5以上。

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適用范圍

熱源塔熱泵系統(tǒng)特別適用于冬季陰雨連綿、空氣濕度大、陰冷潮濕地區(qū)，如秦嶺、淮河一線以南的夏熱冬冷區(qū)域。從氣象參數(shù)條件來看，特別適用于冬季室外計算空氣干球溫度不低于-8℃、計算相對濕度不低于60%的氣候條件。

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應用展望

目前相對于傳統(tǒng)的方式來說，熱源塔熱泵的系統(tǒng)更復雜，增加了一層放熱系統(tǒng)和相應的設備，熱媒溶液濃度控制復雜，運維成本和故障率相對比較高，主要因為這個技術(shù)還是相對比較新的技術(shù)，應用還不是特別多，所以這方面的經(jīng)驗可能還相對缺乏。

但因為熱源塔熱泵技術(shù)在特定的氣候區(qū)域有比較好的綜合能效，隨著系統(tǒng)設計、自動控制、運維保養(yǎng)這些方面逐步的完善，我們預計熱源塔技術(shù)應用越來越廣泛，這個是第一個我們推薦的創(chuàng)新技術(shù)。

第二個是制冷領域的，磁懸浮的制冷機，主要的技術(shù)原理是利用磁懸浮的軸承技術(shù)來替代常規(guī)的軸承，壓縮機采用永磁同步電機直接驅(qū)動轉(zhuǎn)子，在不產(chǎn)生磨損且完全無油運行情況下實現(xiàn)高能效的制冷功能，因為沒有摩擦損失，無須潤滑油，沒有額外的換熱效率下降，效率比一般的水冷機更高一些。

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產(chǎn)品特點

技術(shù)特點一個是效率高，相對于傳統(tǒng)的冷機提高到30%以上，COP可以達到6-7，IPRV可以達到11-12。另外適應能力強，對電網(wǎng)的沖擊小，體積也相對較小，維護成本比傳統(tǒng)的冷機降低一半，噪音也更低壽命也更長，所以優(yōu)點是很多的，唯一的一個缺點就是成本會比普通的會更高一些。

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適用范圍

適用于負荷波動大，特別是部分負荷或低負荷占比時間長，同時高峰負荷保障要求又高的場合；適用于對噪音敏感的場合；適用于缺乏運行維護能力的用戶；適用于更關(guān)注設備全生命周期運營成本的用戶；在改造項目中，適用于冷負荷增加但供電容量不足的場合等。

在百家案例集中120個案例里面有4個案例應用了該技術(shù)，像宜興中醫(yī)院能源托管項目，把原有2臺溴化鋰冷水機組替換為2臺制冷量為837萬kJ的磁懸浮變頻離心式冷水機組，結(jié)合冷機膠球清洗系統(tǒng)、采用醫(yī)用專用空氣處理設備等，整個項目預計年節(jié)能率可達17%。另外一個是中航光電中央空調(diào)系統(tǒng)能源站。項目采用1臺磁懸浮水冷冷水機組和2臺高效離心冷水機組為建筑面積約6.67萬m2廠房供冷，采用“BOOT”（建設-擁有-經(jīng)營-轉(zhuǎn)讓）商務模式，靜態(tài)投資回收周期約為7.5年。

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應用展望

磁懸浮的制冷機，這個技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的相當成熟，國內(nèi)外主要的冷機供應商都有磁懸浮的冷機，唯一的問題是購置成本或者說初投資相對比較高，但從設備的全生命周期經(jīng)濟指標來看，仍然是有較好的經(jīng)濟性。

因此，即使在全球的大型冷水機組市場整體下滑情況，出現(xiàn)了冷機的增長，達到了將近10%。國內(nèi)的磁懸浮冷機的銷量同比增長要接近18%。隨著我們國家對于能效提升的要求越來越高，我們也可以預見到磁懸浮智能機會得到越來越廣泛的應用。

三、可復制技術(shù)

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第一，空氣能源熱泵，它的技術(shù)特點是冷熱一體化，不需要專門的冷凍計劃和鍋爐房，占地面積小、安裝簡單、自動化運行程度高、壽命也比較長，全生命周期的綜合成本比較低。

使用的領域也很廣泛，除了嚴寒地區(qū)以外，目前都有空氣能源熱泵產(chǎn)品可以選用，而且現(xiàn)在熱泵的技術(shù)發(fā)展也很快，像超低溫的所謂的空氣能源熱泵也出現(xiàn)了?，F(xiàn)在的空氣能源熱泵契合條件跟原來相比已經(jīng)是更加寬廣。從使用的場所來看，各類的分布建筑都可以采用空氣能源熱泵，園區(qū)內(nèi)的建筑也是很多空氣能源熱泵使用的場景。

在百家實踐案例集中，空氣能源熱泵在7個案例當中得到了應用，典型的案例就是北京房山區(qū)的分布式電采暖智慧化的集成管理項目。這個項目是針對整個北京的房山區(qū)的學校開展了鍋爐供暖的經(jīng)濟能源改造，其中有9個子項采用了空氣能源熱泵代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鍋爐，實現(xiàn)了提高能效環(huán)境保護和減排二氧化碳的目標。

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第二，電鍋爐，這個產(chǎn)品在很多供暖方面的專家不是很認可，他們普遍的觀點認為這產(chǎn)品很不合算，但是隨著國家現(xiàn)在雙碳目標的提出，可能電鍋爐仍然有很多應用的場合和場景。該產(chǎn)品特點是以電為能源，結(jié)構(gòu)簡單、干凈環(huán)保、調(diào)節(jié)速度快、范圍廣、安全系數(shù)高、占用的空間小、熱效率也比較高，當然和熱泵是不能比的，結(jié)合蓄能設計可以充分的利用，運行的費用不能說低也還能接受。

適用的領域，特別是在可再生能源的領域，以及峰谷電價差比較大的地區(qū)，結(jié)合蓄能設施有相對比較可以的經(jīng)濟性。隨著可再生能源的發(fā)電的比例不斷提高，以及國家對于碳減排目標的重視，從長遠來看還是有很廣泛的應用場景。

在百家實踐案例集的三個案例中得到了應用，基本上用的都是國網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)單位會多一些，因為國網(wǎng)整個都在搞電能替代，這個是電能替代運用很廣泛的一種形式。

目前案例在安徽綜能案例的縣醫(yī)院改電的項目，這個項目用了800千瓦的電熱鍋爐和136個立方的蓄熱水箱代替了原來的燃煤鍋爐，每年可以節(jié)約能源費用將近70萬，替代電量大概65萬度。

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第三，分布式光伏，現(xiàn)在國家提出了以新能源為主的新型電力系統(tǒng)，分布式光伏可以說是成倍的增長，實際上把原來對分布式光伏的發(fā)展提高了一個等次，帶來一個后果就是分布式光伏的投資建設成本也是在上漲，這個需求也是上游硅料出貨量減少導致供貨不足的緣故，從今年5月份、6月份一直到現(xiàn)在，單瓦分布式光伏的造價3.3元，3.5元，現(xiàn)在已經(jīng)漲至4元以上。

分布式光伏在百家實踐案例集中的31個案例中得到了應用。典型案例是佛山美的洗滌5.5MW分布式光伏發(fā)電項目。該項目利用美的50000m2彩鋼瓦屋頂建設5.5MWp的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，25年累計發(fā)電量12438萬kWh，平均每年發(fā)電量為 497.55萬kWh，“自發(fā)自用”比例超過80%，平均每年減少二氧化碳排放約390t。

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最后一個是智慧能源管理平臺，前面已經(jīng)提到，平臺已經(jīng)成為了綜合能源服務項目的標配，目前在百家實踐案例集中81個項目得到了應用，典型案例是城市級碳達峰碳中和綜合平臺應用案例解析項目。該項目聚焦經(jīng)濟增長、能源安全、碳排放、居民生活“四個維度”，圍繞農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑、交通、能源、居民生活6大領域，實現(xiàn)全品類能源生產(chǎn)、供給、存儲、消費數(shù)據(jù)匯聚和在線監(jiān)測，融合政府決策、宏觀經(jīng)濟、地域特色等多維度信息，打造地市級雙碳平臺。

四、關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)

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綜合能源服務的技術(shù)種類繁多，應用廣泛，技術(shù)應用的重點環(huán)節(jié)明確相對穩(wěn)定，技術(shù)應用主要在供電、供網(wǎng)、供熱、供冷系統(tǒng)。應用的主要環(huán)節(jié)是能源的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，這些是我們綜合能源服務的重點。同時使用環(huán)節(jié)、存儲環(huán)節(jié)也在增長，值得關(guān)注，以能源管理平臺代表的數(shù)字平臺技術(shù)應用日趨廣泛，但數(shù)據(jù)分析和應用深度仍值得探索，未來具備較大發(fā)展?jié)摿Α?/span>

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隨著國家政策引導、電力市場化改革、數(shù)字技術(shù)及能源技術(shù)的進步，綜合能源服務技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，本書案例中具有一定創(chuàng)新性的技術(shù)包括熱源塔熱泵和磁懸浮制冷機。創(chuàng)新是未來的發(fā)展趨勢和潮流，同時也是增量市場空間和高收益率產(chǎn)品及服務的主戰(zhàn)場。綜合能源服務從業(yè)機構(gòu)和人員應重點關(guān)注這些創(chuàng)新技術(shù)及組合模式，制定切合自身資源及特點的發(fā)展戰(zhàn)略和路線圖，抓住市場機遇。

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典型可復制技術(shù)包括空氣源熱泵技術(shù)、電鍋爐技術(shù)、分布式光伏和智慧能源管理平臺等。這些已大規(guī)模應用的成熟典型可復制技術(shù)是當下綜合能源領域服務的核心和重點，也是綜合能源服務領域相關(guān)機構(gòu)和從業(yè)人員工作的主戰(zhàn)場，應重點關(guān)注和把握。