作者：郑晓敏
大气污染防治已迫在眉睫，清洁能源的综合高效利用越来越受到重视，同时随着世界各国能源战略的快速发展，综合能源供应技术近年来也得到了世界各国的高度重视。尤为突出的是燃气分布式能源中心建设。燃气分布式能源主要指一个或一组对区域用户提供冷、热、电、热水、蒸汽等多种能源供应的能源站，通过燃气冷热电三联供设备提供以上需求。但燃气分布式能源存在燃气管网建设尚不完善、投建工程规模大、用能种类多、系统工程复杂、建设周期长、资金投入大等缺点，同时受政策影响较大，因此燃气分布式能源中心的建设不宜大范围推广应用。电网具有清洁、灵活、可靠、高品质、覆盖面积大等特点．如果以电网为基础，提供区域综合能源需求服务．势必将有效弥补其他能源供应的不足，并实现节能减排。
国网客服中心南北园区根据建设规划和能源实际需求建立了以电能为基础的能源供给体系。依据国网客服中心南北园区能源供给体系，本文提出了一种以电能为中心的“绿色复合型能源网”（以下简称“能源网”）。能源网通过高效利用清洁、可再生能源，结合蓄冷、蓄热、蓄电的能量调节，实现园区能源的综合供给，利用区域内光电转换、光热转换、风电转换、地热能转换，为区域提供电能、制冷和热能，实现多种可再生能源互补利用和优化匹配，最终达到园区能源结构由高碳转向低碳、能源利用由粗放转向集约、能源服务由单向供给转向智能互动。能源网的建设将填补国网公司范围内园区以电能为基础的综合能源供给示范-程的空白，为以电能为基础的能源服务相关标准、模式的制定提供重要支撑。
1 总体设计思路
1.1 总体设计
绿色复合型能源网以电能为中心，灵活接纳兆瓦级多点接入分布式电源和其他多种能源形式，全面整合区域内分布式能源，广泛集成能量信息，实现多种能源协调控制和综合能效管理，建成多点接入、网络共享、需求感知的园区能源互联网，如图1所示。
1.2能源网构成
在利用智能电网智能控制及信息通信融合技术基础上，通过整合区域内能量流、信息流，建立一个新的能源管理方式，从生产、储运、控制、供给几个层面构建电网末端结构，通过引入太阳能、地热能、风能等可再生能源，结合冷、热、电等多种储能形式进行能量调节，利用电能替代实现能源结构转变，通过有效协同控制策略和最优化算法，达到园区综合能源管理系统对分布式冷、热、电能进行监控管理和合理调度．实现园区内多种能源的安全、经济运行。
能源网通过电能的耦合作用，结合同区末端电网供电结构，利用园区太阳能、风能、地热能等可再生能源，以清洁电能为能量补充．采用冰蓄冷空调、地源热泵、储能微网、太阳能空调和太阳能热水等能源转换器，通过运行调控平台综合协调多种清洁能源之间、传统能源与清洁能源之间的能源互补供应，构建冷、热、热水网源为园区提供制冷、供暖和生活热水．同时，通过对电能的有效控制及调节各能量形式转换、存储，最终实现能量调度及满足园区所有能源形式供需．如图2所示．
1.3能源网特征
从规划设计、能量优化管理、协调控制技术等方面考虑能源网具有以下特征。
(1)安全性。对可再生能源发电的间歇性、波动性具有处理能力，全面的安全评估和分析能力，实现预防控制、故障隔离和系统自我恢复能力。
(2)融合性。具有大量可再生能源接纳能力，适应分布式电源、微电网、大容量电负荷需求的接入，能够实现能源需求与生产的高度匹配，满足能源多样化需求，并达到能源接纳的冗余。
(3)复合型。具有多种冷热电供能及储能形式，满足海量能源信息深度融合．实现多种能源协调控制和综合能效管理。
(4)联接性。利用能源集线器形式达到多种能源网络共享，采用统一平台的标准化、规范化管理，实现能源网络信息的高度集成．具有能源网络的结构化网格。
2支撑系统设计思路
2.1 电源规划设计
在电源规划建设方面，考虑园区建设标准要求按照双倍冗余方式设计，以达到2N-1水平，各分段母线开关手／自动联络处加监测、控制装置，当一段母线故障或检修时．投入分段开关及切断部分负荷，以保证负荷分级后的重要负荷供电。同时，园区因地制宜的大量接入清洁分布式电源（风机、光伏、地热、生物质），作为电网集中供电的有益补充．由于大规模接人分布式电源．在继电保护上不仅选择传统定时限三相过流、速断、单相接地保护、零序电流和温度保护等常规保护方式，还需要兼顾分布式电源接人后对配用电网的冲击，通过研制分布式电源即插即用装置,利用故障定位、新能源启停监测、仿孤岛保护、并网点数据采集、配电网可靠性保证等功能，有效减少分布式电源对配电网冲击作用。同时通过合理建设配用电网监测节点、继电保护、控制开关等装置，在监测、判断、控制基础上，利用智
能化手段实现配用电网自动化、互动化，实现园区配用电网的安全可靠及智能化需求。
2,2 能源转换器规划设计
在冷源建设方面，利用并联结构化设计，通过能源协调控制器集成常规冷水机组、地源热泵系统、冰蓄冷系统，利用设备间有效组合及需求侧负荷特征，实现安全经济运行。考虑到客服中心24 h不问断丁作常态，冷源利用合理的调控原则，通过改变各系统出力，实现同区最优化冷源供给。在热源制热方面，通过地源热泵和蓄热电锅炉系统并联，地源热泵制热量和消耗的电功率之间的平均比值高于4.0，冬季供热时，大地作为热泵机组的低温热源，通过地埋管获取土壤热量为室内供热，当地源热泵供热量达不到室内供热温度时启动蓄热式电锅炉供热。园区能源调控通常分为经济效益最优准则、绿色节能最优准则、能源利用效率最优准则、综合策略最优准则，利用能源协调控制器将调度命令下达至每一台机组，同时．利用电能有效控制，实现系统的有序切换，如图3所示，
在储能系统接入方面，合理配置液流、锂离子和铅酸蓄电池构成大容量混合储能系统，并以储能系统配合移动发电车作为重要负荷应急电源。既能保障能源供应安全，又能实现削峰填谷的运行模式，提高运行稳定性，能源网储能系统进行平抑光伏发电功率波动，并存储光伏发电盈余电能，同时在能源网负荷较低时，分布式光伏发电处于高渗透率情况下提供稳定供电可靠性，能源网储能系统可在负荷较低时充电、负荷高峰时放电．实现削峰填谷及经济运行，系统还需搭建BMS管理系统，实现对整个储能系统安全运行、系统控制、充放电容量维护、充电模式等策略的选择。
3能源网运行调控平台设计
能源网调控平台（以下简称“调控平台”）主要根据各子系统实时运行数据、冷热电、热水负荷预测数据、太阳能光伏发电、太阳能空调／热水预测数据等信息，对园区内冷热电、热水能源进行综合分析判断，实现经济最优、碳排放最优、最高能源利用率、综合应用策略等调度原则，形成能源生产配比计划，并将控制指令下发到各子系统执行。
3.1 调控平台结构设计
能源网由调控平台+子系统组成，系统采用多代理模式，实现园区范围内电、热、冷多种能源综合优化调度和控制，实现园区绿色能源网实时监测控制．实现绿色能源网动态组网自动监测和控制，调控平台作为能源网的大脑，利用通信信息网络作为能源网神经网络，实现能源信息共享，利用配电网、冷热管道作为能源传输血管实现能量优化传输，实现对能源全生命周期监测管理及优化调度，图4所示为园区能源网逻辑结构图。
能源网运行调控平台具有在线监测、优化调控、运行维护、指标管理、系统管理五大功能。在线监测实现包含冷热电及生活热水能源系统实时数据监测、故障报警及能源系统运行工况的三维监测：优化调控包含预测管理、配比管理及调控管理：运行维护包含设备管理、检维修管理、巡检管理、安全生产培训；指标管理包含综合指标管理、子系统指标管理及运维指标管理：系统管理包含用户权限管理、数据集成管理、通信集成管理、报表管理。能源网调控平台通过上述五大功能体系实现能源及能源系统的全生命周期管理。
3.2 能源网调控平台能源调控流程
能源网调控流程整体分为优化配比、协调控制、就地控制三级应用策略。
3.2.1 优化配比。
调控平台根据楼宇需求侧的冷、热、电、热水每日预测负荷数据，同时进行能源生产预测，然后根据需求和生产情况，选择优化配比原则，通过配比算法，得到生产配比计划．并将计划下发给协调控制层，协调控制层将配比指令解析．并根据各能源子系统的实时运行状态，做一些实时优化，再将指令下发给各子系统，各子系统完成指令的执行。在冷负荷预测方面．平台基于GA-BP（遗传算法优化神经网络）综合算法预测整体系统第2日冷负荷需量，结合各系统第2日运行情况（是否有故障、检修）．综合考虑系统运行的经济性及能源配比准则（绿色运行准则、经济运行准则等）制定配比策略。
整体配比策略要按照1 h为配比周期，按照冷负荷需量及设备运行情况下达．综合考虑园区实际生产运行冷量基线，结合其他因素进行分析，如图5所示。
基于整体冷源调控策略，分析园区整体系统运行情况，综合考虑机组启动将会对电网带来反弹负荷．且反弹负荷的大小取决于机组本身的特性及空调停运时间的长短，如式(1)。同时分析影响机组运行基线条件因子，得出运行削减量。
式中：Lnew为冷源系统下一时段电力负荷曲线；Lold.kt为冷源系统当前电力负荷曲线；LDIC.kt为制定的运行控制策略：LPB．kt为冷源系统电力反弹负荷。
并根据控制逻辑可以分析得到基于电力耦合的机组运行曲线。
式中：Tw为气候影响因子空调负荷波动量；Rp为人员密度空调负荷影响量；Qq为热工特性空调负荷影响量；fk（W）为空调运行负荷基线函数；Av为空调负荷初始量。
3.2.2协调控制
协调控制层包含电力能源协调控制子系统、热水系统协调控制器、集中式供冷／热系统协调控制器、分散式供冷／热系统协调控制器。一方面作为通信通道，负责将顶层运行调控系统的控制调度命令下发到各就地控制系统内，并将子系统的运行情况上传到运行调控系统，且保证通信规约的一致性：另一方面利用非侵入式自学习计算方法．将空调运行情况进行自适应模拟，分析不同运行策略对单个子系统运行的影响，并将分析情况以数据修正形式反映到优化配比策略当中。如图6所示。
Case 1：处于电价低谷时，选择冰蓄冷系统蓄冰并用电源热泵和常规冷水机组供冷负荷。地源热泵3 583.08 kW,常规冷水机组2 242.82 kW。
Case 2：处于电价平价时，选择冰蓄冷融冰+冷水机组、地源热泵、常规冷水机组供冷负荷。双工况机组编号1．制冷1 542 kW+融冰3 517 kW,地源热泵3 583.08 kW,冷水机组6 330.42 kW。
Case 3：处于电价峰值时，并且蓄冰量为零，选择双工况冷水机组、地源热泵、常规冷水机组供冷负荷。双工况机组编号1．制冷3 163.83 kW;编号2．制冷2 535.07 kW,地源热泵3 583.08 kW,冷水机组6 330.42 kW。
3.2.3就地控制
就地控制层包括太阳能光伏发电、储能系统、地源热泵系统、冰蓄冷系统、太阳能热水系统、太阳能空调系统、蓄热式电锅炉系统、市政热网、太阳能热水系统，根据各个协调控制器具体下发的指令进行各自的工艺流程运行。
4结语
本文说明了能源网的整体规划设计，能源网通过感知用户的用能需求，从而合理调度能源生产．实现生产与需求的互动。一方面，通过调控平台的优化配比与调度，达到不同时段能源生产与需求的高度匹配，实现能源消费从单向接收、模式单一的用能方式，向互动、灵活的智能化方式转变：另一方面，促使电力营销模式从常规售电向满足大型园区能源的综合服务提供方向发展，提高了用户侧用能服务体验。同时，项目的建设将形成以电能为基础的区域能源综合提供服务模式．将为国网公司区域内建设类似生态园区的冷热电综合能源供应提供丰富的参考经验。
5摘要：大气污染防治已迫在眉睫，清洁能源的综合高效利用越来越受到重视。国网客服中心南北园区根据建设规划和能源实际需求建立了以电能为基础的能源供给体系。依据国网客服中心南北园区能源供给体系．提出了一种以电能为中心的“绿色复合型能源网”。绿色复合型能源网从冷、热、电等孤立系统整合为利用电能为标识能源的流动网络，实现了对区域内能源生产、储运、供给、控制4个环节及全生命周期进行优化运行及综合能效管理：能源网系统以能源高效利用为基准，以能源供需双向互动为目标，以电能为中心，依靠以智能电网技术为支撑的含多种分布式能源相结合的能源网络，通过能量控制、能效优化等技术．实现了园区内不同类型、不同品质的能源高质量供应和对能源供需的高效率利用。
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