淺談能源多能互補(bǔ)綜合利用評(píng)估技術(shù)分析

韓朝陽(yáng)

（湖南鈺橋能源評(píng)估有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

能源可以促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但是，傳統(tǒng)能源儲(chǔ)備糧日益枯竭，如何高效利用清潔型能源，已經(jīng)成為處理能源危機(jī)的重要舉措。優(yōu)化應(yīng)用單一能源，會(huì)降低利用效率，且應(yīng)用成本高，所以，建設(shè)多能源互補(bǔ)系統(tǒng)，結(jié)合傳統(tǒng)能源與可再生能源，全面發(fā)揮出能源互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，降低一次能源消耗，促進(jìn)可再生能源消納，高效利用多種能源。對(duì)于綜合能源，實(shí)施建模分析、運(yùn)動(dòng)調(diào)度與優(yōu)化，已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。因此，本文主要圍繞能源多能互補(bǔ)綜合應(yīng)用展開(kāi)討論，提出科學(xué)化的評(píng)估技術(shù)，僅供參考。

1 多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)概述

對(duì)于綜合能源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，整體架構(gòu)包括展示層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層與數(shù)據(jù)源層，如圖1 所示。

圖1 多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)架構(gòu)

第一，數(shù)據(jù)源層：基于綜合管理應(yīng)用，利用底層傳感采集設(shè)備，高效采集數(shù)據(jù)，涉及石油、煤炭、太陽(yáng)能、風(fēng)能等功率數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)應(yīng)用提供信息支持。

第二，網(wǎng)絡(luò)層：基于無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、光纖、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，傳輸用能數(shù)據(jù)，從而進(jìn)入數(shù)據(jù)層。

第三，數(shù)據(jù)層。對(duì)用能數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和處理，同時(shí)，對(duì)用戶(hù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、與數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，可以深度挖掘大數(shù)據(jù)。空間數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提供展示應(yīng)用功能、能源監(jiān)視功能。應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)報(bào)表數(shù)據(jù)，設(shè)置上報(bào)接口、交互接口。

第四，應(yīng)用層：主要為管理功能，涉及能源特性分析、能源監(jiān)測(cè)、新能源監(jiān)測(cè)、能源優(yōu)化配置與評(píng)估。

第五，展示層：可視化展示用能信息，涉及能源優(yōu)化、圖形報(bào)表、報(bào)警圖、能流圖。通過(guò)可視化技術(shù)，可以展示出監(jiān)視過(guò)程、報(bào)警過(guò)程、優(yōu)化過(guò)程。全面提升平臺(tái)展示與交互功能，以此確保操作展示的友好性。

2 多能互補(bǔ)綜合能源優(yōu)化應(yīng)用評(píng)估體系

2.1 評(píng)估指標(biāo)選取

針對(duì)能源優(yōu)化應(yīng)用評(píng)估，可以找出能源監(jiān)測(cè)、優(yōu)化配置過(guò)程的不足，針對(duì)優(yōu)化運(yùn)行過(guò)程的薄弱環(huán)節(jié)，可以提出科學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)。建設(shè)能源優(yōu)化應(yīng)用評(píng)估體系，可以全面提升能源利用率，針對(duì)新能源、傳統(tǒng)能源實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)，處理能源緊缺問(wèn)題。因此，評(píng)估指標(biāo)選取原則包括實(shí)用性、科學(xué)性、導(dǎo)向性、規(guī)范性與可比性。

2.2 能源優(yōu)化應(yīng)用評(píng)估體系

按照選取原則，選擇冷、電、冷、氣作為優(yōu)化目標(biāo)，全面分析互補(bǔ)可靠性、穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性，建設(shè)能源優(yōu)化應(yīng)用評(píng)估體系。基于對(duì)象維度、輸送維度、能源維度實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化應(yīng)用評(píng)估體系，劃分為以下三層：第一，總體性指標(biāo)，可以全面展示出能源優(yōu)化應(yīng)用水平，然而，卻無(wú)法得知優(yōu)化水平的相關(guān)因素；第二，概括性指標(biāo)，包括安全穩(wěn)定性、互補(bǔ)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、用戶(hù)滿(mǎn)意度與環(huán)保型，基于多角度，對(duì)能源優(yōu)化利用水平進(jìn)行評(píng)估。第三，具體性指標(biāo)，涉及到年平均綜合能源設(shè)備故障、供能可靠性、電壓穩(wěn)定性、頻率偏差等，同時(shí)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置與優(yōu)化效率。

第一，供能可靠性。主要為能源系統(tǒng)中，表征能源發(fā)電量總和、期望總發(fā)電量的比值。當(dāng)供能可靠性大于1 時(shí)，則表明具備較高的互補(bǔ)可靠性；當(dāng)供能可靠性小于1 時(shí)，則表示互補(bǔ)可靠性低。

第二，能源設(shè)備故障率。當(dāng)僅有一個(gè)指標(biāo)時(shí)，則不具備對(duì)比性，無(wú)法體現(xiàn)出綜合效果，所以，采用能源設(shè)備故障率，代表設(shè)備的可靠性。在綜合能源系統(tǒng)中，表征能源設(shè)備故障時(shí)長(zhǎng)、使用時(shí)長(zhǎng)的比值。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)能源設(shè)備故障率越低時(shí)，表示電網(wǎng)調(diào)度越良好。

第三，電壓穩(wěn)壓率。設(shè)備出現(xiàn)明顯波動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性造成影響。電壓穩(wěn)定率可以表示系統(tǒng)沖擊展示的穩(wěn)定程度。通過(guò)電壓穩(wěn)壓率，檢測(cè)合格范圍內(nèi)的電壓總時(shí)長(zhǎng)、檢測(cè)電壓總時(shí)長(zhǎng)的比值。

第四，頻率偏差率。通過(guò)該指標(biāo)，可以反映出電壓系統(tǒng)穩(wěn)定性、頻率穩(wěn)定性。選擇頻率偏差率，可以反映出電力系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)的能力，表示檢測(cè)合格范圍頻率總時(shí)長(zhǎng)、監(jiān)測(cè)頻率總時(shí)長(zhǎng)的比值。

第五，出力波動(dòng)率。在綜合能源系統(tǒng)中，牽扯多能源發(fā)電設(shè)備，極易影響發(fā)電輸出功率的穩(wěn)定性。盡管電壓穩(wěn)壓率、頻率偏差率可以反映出電壓、頻率波動(dòng)，然而，利用功率值量化方式，可以反映出系統(tǒng)出力穩(wěn)定性。出力波動(dòng)率，表示在同一周期內(nèi)，采樣能源出力值的方差值、單一能源出力值的比值。當(dāng)出力波動(dòng)率越小時(shí)，則表示能源系統(tǒng)出力穩(wěn)定性高，能源互補(bǔ)性良好。

第六，峰谷差率。通過(guò)負(fù)荷指標(biāo)，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)。通過(guò)峰谷差率，可以展示出系統(tǒng)用能側(cè)承受波動(dòng)性層度。峰谷差率表示峰谷差、最大負(fù)荷比值。當(dāng)峰谷差越小時(shí)，表示系統(tǒng)穩(wěn)定性高。

第七，投資收益比。為了確保能源系統(tǒng)的發(fā)展效果，必須注重經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)穩(wěn)定性，對(duì)設(shè)備數(shù)量影響較大，需要通過(guò)投資收益比、優(yōu)化配置比、優(yōu)化效率，對(duì)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)投資收益比越大時(shí)，表示綜合能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性良好。

第八，優(yōu)化配置比。通過(guò)投資收益比，無(wú)法展現(xiàn)出綜合能源系統(tǒng)多能互補(bǔ)特點(diǎn)。所以，需要選擇優(yōu)化配置比，體現(xiàn)出系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。在系統(tǒng)所需容量相同時(shí)，優(yōu)化配置比表示能源成本總和、單一能源供能平均成本的比值。當(dāng)優(yōu)化配置比越小時(shí)，表示綜合能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性高。

第九，優(yōu)化效率。該指標(biāo)與優(yōu)化配置比類(lèi)似，然而，優(yōu)化需可以通過(guò)能源利用率，反映出系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。將優(yōu)化效率作為系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，準(zhǔn)確完善地評(píng)估系統(tǒng)。在供能容量相同時(shí)，優(yōu)化效率可以表示綜合能源系統(tǒng)利用率、單一能源利用率比值。當(dāng)優(yōu)化效率比較高時(shí)，則系統(tǒng)能源利用率越高，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性高。

第十，碳硫排放減少率。在綜合能源系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)能源、新能源互補(bǔ)，例如風(fēng)能、太陽(yáng)能等。通過(guò)應(yīng)用新能源，可以降低硫排放，全面提升系統(tǒng)環(huán)保性。所以，應(yīng)用碳硫排放減少率、清潔能源消納率、節(jié)能占比，能夠?qū)Νh(huán)保性指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。碳硫排放減少率表示綜合能源系統(tǒng)1t 標(biāo)準(zhǔn)煤的碳硫排放、傳統(tǒng)能源系統(tǒng)1t 標(biāo)準(zhǔn)煤的碳硫排放的比值。當(dāng)碳硫排放減少率越低，表示系統(tǒng)能源利用率越高。

第十一，清潔能源消納率。在環(huán)保性指標(biāo)中，能源互補(bǔ)改變清潔能源消納率，也屬于指標(biāo)，可以確保系統(tǒng)環(huán)保性評(píng)估的準(zhǔn)確性與完善性。清潔能源消納率，表示清潔能源實(shí)際發(fā)電量、最大發(fā)電量的比值。當(dāng)碳硫排放減少率越高時(shí)，表示系統(tǒng)環(huán)保性越高。

第十二，用戶(hù)電壓、期望電壓比例。通過(guò)多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)，可以能夠用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。在綜合能源系統(tǒng)內(nèi)，用戶(hù)滿(mǎn)意度屬于重要指標(biāo)，通過(guò)用戶(hù)電壓，可以代表用戶(hù)電能指標(biāo)，對(duì)用戶(hù)滿(mǎn)意度進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)用戶(hù)電壓、期望電壓比例越高時(shí)，表示用戶(hù)滿(mǎn)意度越高。

第十三，用戶(hù)能源優(yōu)化參與度。對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，不僅可以通過(guò)用能質(zhì)量，表示用戶(hù)滿(mǎn)意度，也可以通過(guò)用戶(hù)舒適度，反映出用戶(hù)滿(mǎn)意度，以此確保評(píng)估的準(zhǔn)確性。利用用戶(hù)能源優(yōu)化參與度，可以表示區(qū)域綜合能源系統(tǒng)用戶(hù)、總用戶(hù)的比例。

3 能源互補(bǔ)綜合系統(tǒng)的應(yīng)用效果評(píng)估

通過(guò)專(zhuān)家法評(píng)估系統(tǒng)應(yīng)用效果，按照最大隸屬度原則，針對(duì)綜合能源優(yōu)化應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)估，在黑、紅、橙、黃、綠、藍(lán)等六個(gè)隸屬度評(píng)價(jià)中，最大值為0.6225，評(píng)價(jià)值為黃色。表示綜合能源優(yōu)化應(yīng)用效果考核結(jié)果為一般，提示綜合能源優(yōu)化與效果評(píng)估合格。由于黃、藍(lán)、綠可以代表綜合能源優(yōu)化應(yīng)用效果滿(mǎn)足要求，其他顏色未達(dá)到多能互補(bǔ)效果要求，因此，約為82.04%的專(zhuān)家認(rèn)為，綜合能源系統(tǒng)能效指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在能源互聯(lián)發(fā)展過(guò)程中，能夠有效處理傳統(tǒng)能源枯竭問(wèn)題。評(píng)估多能互補(bǔ)綜合能源優(yōu)化應(yīng)用效果，已經(jīng)成為必然發(fā)展趨勢(shì)。在本文研究中，基于多能互補(bǔ)綜合能源概念，建設(shè)模擬多能互補(bǔ)綜合優(yōu)化的評(píng)價(jià)體系，綜合評(píng)估能源優(yōu)化應(yīng)用效果，涉及互補(bǔ)可靠性、互補(bǔ)環(huán)保型、經(jīng)濟(jì)性與用戶(hù)滿(mǎn)意度，保留評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息，幫助用戶(hù)參與綜合能源優(yōu)化應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)，確保多能源綜合應(yīng)用的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。