合作開發綜合智慧能源應用小區的探討

李劍

（國家電投集團江西電力有限公司新昌發電分公司，江西 南昌 330117）

一、導言

隨著城市發展，大型火電企業逐漸被新興的經濟開發區所包圍，經開區的廠房屋頂及新能源智慧小區規劃也為火電廠提供了綠色發展的新渠道，譬如屋頂光伏建設，直供電，集中制冷供熱，充電樁等新能源項目成為熱門項目。

大型火力發電企業，在供熱（制冷）、分布式光伏發電、分散式風電、充電樁、儲能等智慧能源和微電網開發、運營等方面擁有較大的產業優勢。隨著企業自身的升級及智慧能源發展的需要，響應國家八大部委提出的全力推動特色小鎮事業發展及能源再利用等環保政策號召，通過與房地產公司合作，整合雙方資源就近開發綜合智慧能源應用小區，探索能源發展的“綠色能源模式”，構建具有能源供給清潔化、能源輸配智能化、能源消費高效化、生活方式低碳化的可持續發展小區，打造具有科技特色和利民惠民，收益共享的新能源小區，逐步實現小區人人享有清潔安全的能源供應，并建設成為“能耗低、模式新、應用廣、效益好、特色明”五位一體的新能源小區，為智慧能源開發、應用建立研究和實施基地。

二、合作開發智慧能源應用示范小區方式

綜合智慧能源是近年來發展起來的新型能源業態，能為區域內用戶提供電、熱、冷、氣、水等能源一體化的解決方案，具有市場化、智能化、低碳化等特點。火電企業可聯合國內知名房地產公司達成合作協議，由合作雙方共同向當地政府提出需求，以新能源示范區為核心產業向政府匯報方案，政府供地設置相應摘地條件，由房地產公司進行摘地、投資建設以及產業招商。小區的集中供暖、分布式光伏、分散式風電及自發自用充電設施等智慧能源應用項目由電廠投資建設并運營，其余區域內房地產公司項目相關智能能源及相關產品、服務，火電企業將以最低價格（成本+集團控制投資項目最低年收益率）進行供給。

火電企業在保障小區電力供應的同時，利用其技術優勢及發電副產品為周邊生產企業、社區集中制冷、供熱提供便利條件，拓展風電、光伏發電等領域，積累智慧能源應用成果和經驗，在一個示范區加以集中應用、驗證和推廣，增加企業競爭力，提高利潤，響應節能減排，奉獻綠色能源的號召，一舉多得。

三、可應用新能源智慧項目及其資本核算：

（一）建設光電樓：

建筑物在樓頂、車棚、向陽面墻壁資源整合設計光伏板敷設，光伏玻璃幕墻等新技術，通過多元化設計，達到利用面積最大化，安裝規范安全，使建筑、風景、光伏融為一體，更有魅力，起到保溫隔熱，防水防潮，節能環保的效果。

如：中國德州太陽谷內世界太陽城大會主場，它是世界上最大的集太陽能光熱、光伏、建筑節能于一體的高層公共建筑，總建筑面積7.5 萬平方米，采用全球首創太陽能熱水供應、采暖、制冷、光伏發電等與建筑結合技術，節能效率高達88%（建筑節能70%以上，加上60%采暖、制冷）。

按統計口徑來計算，3 萬平方米（約50 畝）以上就叫小區，小區約20-30 棟樓房，1000 戶左右，單棟房頂面積200-500 m2，結合利用車棚、路燈及光伏玻璃幕墻，按光伏可利用面積10000 m2，從提高經濟效益、降低維護量考慮，采用固定式安裝方式，530Wp 單晶硅太陽能組件，逆變器采用組串式逆變器，實際容量約為1MWp，根據單晶硅組件的衰減曲線，首年衰減2%，每年衰減0.55%，計算25年實際發電量3000萬度左右。

（二）建設風電樓：

將風機設計與建筑物造型結合,造型配合環境特色,選型采用導風罩設計，360°雙渦輪風力發電機,使用具備無大型葉片，無風向限制,微風啟動(僅需1m/s 即可運轉發電)模塊化產品，低噪音、低振頻設計，不影響業主生活品質，可供大樓公共用電，余電上網，達到節能減排作用，風機可裝置在大樓頂部，利用建筑物自身高度達到滿足風資源的要求，并與建筑物融為一體增加特色。

與常規水平軸風力發電機相比，垂直軸重心低，成本低，啟動風速低，對風損失及疲勞損耗小，氣動噪音小，接受360 度來風，在民用中有更廣闊的的應用領域。小區可選擇頂樓及風力資源較好的位置安裝，選型可用風輪高度4-5m，啟動風速2-2.5m/s，額定功率500W 的風機，預計可安裝60 臺左右。因風力資源不同發電效益變化，計算25 年實際發電量190 萬度左右。

（三）小區充電樁：

充電樁固定在地面或墻壁，安裝于小區內公共建筑（公共樓宇、商場、公共停車場等）或充電站內，可以根據不同的電壓等級為各種型號的電動汽車及電動自行車充電。充電樁的輸入端與小區儲能系統及交流電網直接連接。充電樁提供常規充電和快速充電兩種充電方式，人們可以使用特定的充電卡在充電樁提供的人機交互操作界面（顯示充電量、費用、充電時間等數據）上刷卡使用，進行相應的充電方式、充電時間、費用數據打印等操作。

隨著新能源車輛逐步形成規模，小區配置一體式直流充電樁，利用新能源發電成本低的優勢，可謂一本萬利，集中充電也可以從安全角度防范火災的發生。據統計南昌市內46 個充電站，138 個快充和329 個慢充，對其充電費、服務費計算，均價為充電費0.96 元/度，服務費0.69 元/度。市內日售電100KWh/臺，小區充電樁約50 臺，即使按0.6 系統計算，日均營業收入4650 元。結合自有新能源發電成本低及政府近年來對充電基礎建設享受省補資金，具有巨大的經濟效益。

（四）建設集中制冷加熱站：

依托火電企業循環水余熱優勢提供熱水，在夏季通過驅動吸收式制冷機供冷，不足冷量由使用電廠廠用電源的電動壓縮制冷機提供。采用去工業化設計建設制冷加熱中心，在建設之初每個樓宇附近都預埋冷、熱水供應閥及回水閥，統一控制以達到節能環保的目的，樓宇整棟由房地產商設計采用中央空調系統及地熱系統供能，實現冷熱同供，創造覆蓋全小區的“冬暖夏涼”集中制冷、供暖工程，提升小區檔次。

依托電廠余熱建設冷熱能源站，采取水源熱泵系統，采用電廠冷卻塔開式循環水作為水源，冬季供暖約3 個月，夏季供冷約4 個月，水源管道采用一供一回雙管敷設，降低損耗。按《城市供熱管網設計規范》，熱負荷指標按65W/m2，冷負荷指標按90W/m2考慮。小區集中空調冷負荷總計約5000KW，熱負荷總計約4000KW。輔機設計包括螺桿式水源熱泵機組，離心式清水泵，冷卻水循環泵，補水定壓裝置，電功率總計約2000KW。節能效果顯著。

（五）建設風、光聯儲的儲能電站系統

儲能系統是智能電網、可再生能源高占比能源系統、“互聯網+”智慧能源的重要組成部分和關鍵支撐技術，是提升傳統電力系統靈活性、經濟性和安全性的重要手段。建設儲能電站后通過集風力發電、太陽能光伏發電、儲能和智能輸電“四位一體”的新能源綜合利用，通過對電網削峰、調谷，實現風電、太陽能發電等可再生能源的規范開發利用，解決電力系統接納新能源的技術難題，為小區智能電網的儲電、輸送、收益結算提供一個優良的解決方案。并最終在風光互補，聯合發電控制下，達到電能質量合格，提高新能源電源利用率，降低對電網支撐、避免對電網沖擊的目的。

（六）建立能源控制中心

統一管理小區能源調度及運維:采集風光能源設備參數，整合小區風能，光伏的運行設備數據，儲能電站集中控制，中央換熱站控制，安保監控，控制住宅小區的樓道、地下停車場照明、電梯升降等公共設施，建立智能集中管理平臺，將遠程生產管理系統、安保視頻系統全部納入平臺，按照能源管控數字化、智能化、精細化、集成化的原則和目標，對園區內電、熱、冷、車、防等多種資源進行智能采集與處理，實現整個能源系統的智能監控和優化管理，打造“源-網-荷-儲-防”協調發展的綜合智慧能源系統，功能包括：多能流SCADA，實時模型分析與狀態感知，多能流安全分析及預警控制，用能負荷預測，多能流優化調度、實時運行成本分析及評估，智能化用能交互，進出車輛管理，園區監控，家庭安防報警等全場景應用。通過智慧管控平臺以上功能的應用，使得園區綜合能源管理實現自運行、自診斷、自優化，最終安全、高效、靈活、經濟運行，創造實用化小區，為實現集約式管理提供經驗。

（七）建設智慧小區景觀，創新利用新能源技術

開發智慧社區，以社區安防智能化為核心，整合智能泊車、智能家居、家庭安防、智能家電和智能硬件產品，不依靠公共供電網電能來驅動公共設施，如：為手機筆記本充電的戶外公共太陽站，太陽能景觀亭、太陽能、風能景觀燈，太陽能噴泉等眾多公共設施，小區建設的健身器材也與能源控制中心蓄電池連接，融健身、節能一體的創新模式，空置的建筑用地，在不影響小區美觀的前提下也可合理布局一些光伏發電，實現環保、節能、發電、欣賞、實用于一體。

（八）資源互補，循環利用

小區建設期間可優惠提供火電廠的灰渣及脫硫裝置產生的石膏等副產品，提供經處理過的工業用水，用于小區公共設施用水，如景觀噴泉。園藝用水，地面沖洗水，與房地產建設單位聯合形成生態產業鏈，使資源得到循環利用及最佳配置，廢物得到有效利用，環境污染得到有效控制及降低。

（九）充分利用火電企業資金、人員及技術優勢

造價分析：光伏投資造價較高，約600 萬元；垂直軸風機按照2000 元/臺，變槳距風機約3.1 萬元；充電樁根據功率3000（7KW）-90000（120KW 雙槍）元按需配置；儲能容量按需配置，電池可使用二次利用電池包節約成本；綜合智慧平臺根據功能架構，約需50 萬左右。預估整體裝機容量1.2MW 以上，年上網電量1236MWh，成本1200 萬元，投資回收期13 年，內部收益率可達到8%以上。

火電企業具備良好的技術及人員優勢，可以在運維方面提供支持，也可以在新能源項目提供部分資金運作，還可以提供物管及保安服務，解決職工住房及部分人員冗余的問題；房產商可以通過小區品質的提高及新能源示范區的策劃，以更具備優勢的條件與政府爭取地皮及項目；業主則以優惠的價格享受新能源帶來的公共資源，甚至通過合同的形式可在后期得到新能源收益。

四、結語

結合以上項目的實施，通過火電企業與房地產商的合作，技術、資金的強強聯手，倡導“創新、協調、綠色、開放、共享”五大發展理念，多元創建模式，既起到新能源利用，減少小區公共開支，推動物業升值，同時研討該小區新能源規范利用，統一建設的模式，為今后在有條件的區域推廣創新模式提供模板及試驗基地。