能源一体化系统手册.docx

能源一体化系统手册

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oftheFederalRepublicofGermany

Part1

富余可再生能源+储能技术

Part2

余能建筑

余能城市区域Part3

余能城市区域

4一体化能源系统概念和方法Part

4

一体化能源系统概念和方法

Part5

项目组织和参与-建立多方合作网络

能耗需求与供给潜力分析7地理信息系统和大数据应用Part

能耗需求与供给潜力分析

7地理信息系统和大数据应用

Part

Part8

建模与模拟-能效分析

能源一体化系统

能源一体化系统是指综合考虑能源的供给、传输与存储、终端消费和回收等四个环节，在各个环节采用互相关联的技术和管理措施，使得整个能源系统从整体上达到系统最优化。

生产分配存储消费与回收

生产

分配存储

其中，在能源生产阶段主要考虑电力、热力和冷能生产，尤其是新能源生产的充分高效利用；在终端消费环节，考虑能源的精确匹配，调节和高效利用等；在分配和储能环节，主要考虑通过有效的方式把能源的生产和消费更有效结合起来，从而提高整个系统的效率。而这些能源生产、传输、消费的环节信息结合起来，形成能源大数据综合分析，提供多种形式的能源服务，并形成能效电厂、企业能效合作网络，优化能源生产和消费结构，降低20-50%的初始能源资产投资和消费，实现整个能源系统的优化。

下面分别介绍各个能源一体化模块。

Part1

富余可再生能源

富余可再生能源+储能技术

1.1概念

中国有着世界上最大的用电需求，也是最大的可再生能源发电国，因此中国对全球可再生能源发展举足轻重。可再生能源发电发展最大的问题，是可再生能源资源与需求的地域和时间的不匹配，发电的间歇性与不可预测性，导致可再生能源产能利用率不到30%，浪费严重。

一方面，可再生能源的发电集中时间段与用电时间段存在着不一致性。风电发电高峰一般集中在晚上，太阳能发电的高峰集中在白天。而工业用电的用电曲线较为平缓，居民用电则呈现白天、晚上两个高峰。另一方面，随着季节、天气的变化，可再生能源发电与用电曲线都会有相应的变化。中国大部分地区春季风力发电输出最大，光伏发电夏天输出最高，而且发电随天气原因剧烈变化而具有不可预测性。

太阳能、风能的间歇性、随机性，使得大规模的太阳能、风电并网会增加电网中功率平衡和稳定控制等问题的复杂性，给电力系统的安全运行带来巨大挑战。目前实际发电管理中，弃光弃风现象非常普遍，导致很多可再生能源发电不能上网。太阳能和风能的不连续性的自然特性和其发电不易并网的特点导致了严重的电力闲置问题，这进一步增加了可再生能源发电的生产成本，白白浪费了大量的资源。

储能技术可以适时吸收和释放能源，有助于实现电力系统在各种工况下的能量平衡，调整频率，提高光伏和风电等可再生能源的利用率。

通过与能源存储系统的结合，在电力需求低时保留下来电能用于用电需求高时用电，或者直接产生其他形式的能源。

据估计，通过能源存储，可再生能源的利用率可以从30%提高到60%，预计将减少电力生产成本的一半。此外，从能源存储装置中产生的再生电力和其他形式的能源是非常稳定、连续的，所以不需要更多的煤来维持电网的稳定性。

下面介绍几种新兴的可再生能源与储能技术结合的主要形式：

1.2可再生能源+氢气/甲烷储能+冷/热存储技术

1.2.1可再生能源+氢气/甲烷储能

可再生能源-氢气储能系统主要由风力或者光伏发电系统、水电解制氢系统、甲烷合成系统和存储输送系统组成。

电网风电天然气管网

电网

风电

CCPP太阳能天然气储罐

CCPP

太阳能

天然气储罐

生物质能

H2制甲烷CH4剩余电力制氢甲烷储罐a--------------------i热力

H2

制甲烷

CH4

剩余电力制氢

甲烷储罐

a--------------------i

热力

氢气储罐

生物质制甲烷

来源：Howtheenergytransition(?Energiewende“)ischangingtheGermanenergysystem

富余可再生能源

富余可再生能源+储能技术

Part1

富余可再生能源

富余可再生能源+储能技术

制出的氢气可以通过罐装或者通过管道输送，用于各类用氢场所。

其应用场景主要为两个方面，一个方面是直接作为氢气供应，比如作为燃料或者还原剂用于工业，或者作为氢燃料电池供给汽车使用，生产电力；

另一方面是通过与电厂的二氧化碳进行甲烷化反应产生甲烷，然后作为天然气进行存储或者加入天然气供应管道，作为汽车燃料电池、工业发电或者供热燃料。同时甲烷化过程中产生的热量可以回用到各