摘要：在我國發(fā)展低碳經濟的背景下，將多個新能源與儲能技術相結合，將為我國新一代能源體系的優(yōu)化改造提供新思路。本文以一個工業(yè)園區(qū)為例，在對其資源狀況進行了詳細的分析后，對三種太陽能-蓄電集成的“零碳”能源體系進行了初步探討。在此基礎上，建立基于“太陽能+熔鹽蓄熱+電解儲能”的多維儲能組合模型，并對該組合的多維儲能組合進行仿真研究，以期為該組合的多維儲能組合設計和應用奠定理論基礎。

關鍵詞：“零碳”；光伏發(fā)電；熔鹽儲能；能源系統(tǒng)規(guī)劃

0引言

能源是人們賴以生存與發(fā)展的根本，也是人們賴以生存與發(fā)展的生命線。“碳達峰”“碳中和”新目標為我國的經濟社會發(fā)展提供了新思路，為我國的經濟社會發(fā)展指明了方向。在此基礎上，為中國的發(fā)展提供了一個嶄新的思路，為中國的發(fā)展注入了新的活力。中國要達到“碳達峰”、“碳中和”的要求，就需要對其經濟結構進行適當?shù)恼{整，并對其發(fā)展方式進行轉型與升級。能源體系的變革和發(fā)展對推動我國實現(xiàn)“碳達峰”具有重要意義。

1工業(yè)園區(qū)能源現(xiàn)狀分析

工業(yè)園區(qū)是集成了生產、管理和服務等多重功能的綜合性經濟體，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的主要載體。隨著經濟的發(fā)展，工業(yè)園區(qū)對能源的需求也在逐漸增加，其中主要包括電力、燃氣和蒸汽等。

1.1.工業(yè)園區(qū)能源結構

目前，我國工業(yè)園區(qū)能源結構依然以傳統(tǒng)化石能源為主，而新能源的應用仍然較為有限。據(jù)統(tǒng)計，目前中國工業(yè)園區(qū)的能源消耗量約占全社會能源消耗量的三分之一以上，其中70%左右是以煤炭、油品和天然氣等化石能源為主要供能方式。此外，由于工業(yè)園區(qū)用電負荷較大，需要大量的高壓電力供應，因此傳統(tǒng)火力發(fā)電和水力發(fā)電也是工業(yè)園區(qū)的重要能源來源。

1.2環(huán)境污染問題

工業(yè)園區(qū)對環(huán)境的影響不容忽視，其中能源的使用是造成其環(huán)境污染的重要原因之一?；茉吹娜紵欧懦龃罅康腃O2等有害氣體，這些氣體不僅對大氣環(huán)境造成污染，還會對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康產生許多危害。此外，在工業(yè)生產過程中，排放的廢水、廢氣和固體廢物等也會對環(huán)境造成破壞。

1.3環(huán)境污染問題

傳統(tǒng)能源的不可持續(xù)性也是工業(yè)園區(qū)能源結構的另一個重要問題。化石能源被廣泛使用已如今已有百年之久，其儲量的枯竭和價格的波動已經成為制約工業(yè)園區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。而傳統(tǒng)的火力發(fā)電和水力發(fā)電等方式在能源消耗和環(huán)境影響方面也存在不少難題，無法滿足工業(yè)園區(qū)對清潔、高效、可靠能源的需求。因此，理性規(guī)劃工業(yè)園區(qū)的能源結構，優(yōu)化能源供應方式，不僅可以降低工業(yè)園區(qū)對傳統(tǒng)化石能源的依賴程度，減少環(huán)境污染的危害，還可以促進能源的應用和可持續(xù)能源的發(fā)展，實現(xiàn)工業(yè)園區(qū)的可持續(xù)發(fā)展和社會經濟的良性循環(huán)。

2光伏和儲能技術概述

2.1光伏技術原理

光伏技術是指通過太陽能電池將太陽能轉化為電能的一種技術。其主要原理是利用半導體材料吸收光子能量釋放出電子，形成電流，從而達到將太陽能直接轉化為電能的目的。在工業(yè)園區(qū)中，光伏技術可以利用太陽能光伏組件將陽光轉換為電力供應給生產設備等用電設施。

2.2儲能技術原理

儲能技術是指將能量儲存起來，等到需要的時候再釋放出來供應給用電設施的一種技術。在工業(yè)園區(qū)中，儲能技術可以通過電池、超級電容、氫燃料電池和壓縮空氣等方式進行實現(xiàn)。其中電池儲能技術是*常見和成熟的一種，其原理是通過將電能充入電池中儲存起來，等到需要使用時再通過逆向反應使儲存的能量釋放出來供電。

2.3技術在工業(yè)園區(qū)中的應用前景

光伏和儲能技術結合可形成太陽能發(fā)電+儲能系統(tǒng)，在工業(yè)園區(qū)中的應用前景非常廣闊。首先，在光伏發(fā)電方面，隨著優(yōu)化設計、降低成本、提高光電轉換效率等技術不斷推進，其經濟性和可靠性得到了很大提升，已經成為替代傳統(tǒng)化石能源的主流能源之一。而在儲能方面，隨著技術的不斷創(chuàng)新和進步，儲能設備的使用壽命和安全性得到極大提升，也為工業(yè)園區(qū)實現(xiàn)可持續(xù)能源供應打下了

3工業(yè)園區(qū)光伏儲能一體化的“零碳”能源系統(tǒng)

AcrelEMS零碳園區(qū)管理平臺將企業(yè)用電分為源、網、荷、儲、充，能夠監(jiān)測企業(yè)整體供配用電狀況，并在一個系統(tǒng)中集中展示，便于管理人員集中管理以及更好地對企業(yè)進行維護。

平臺實現(xiàn)了從35kV配電到0.4kV用電側的整體監(jiān)控，滿足光伏系統(tǒng)、風力發(fā)電、儲能系統(tǒng)、充電樁以及空調系統(tǒng)的接入，全天候進行數(shù)據(jù)采集分析，是一個集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該平臺在安全穩(wěn)定的基礎上以經濟優(yōu)化運行為目標，促進可再生能源應用，提高電網運行穩(wěn)定性、補償負荷波動；有效實現(xiàn)用戶側的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網能量管理提供安全、可靠、經濟運行提供了全新的解決方案。

3.1AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺-園區(qū)級微電網能源管理

在零碳或近零碳園區(qū)建設中，“光伏+儲能+充電”組合必不*少的被應用到園區(qū)電網之中。隨著新能源占比增加，園區(qū)的管理必須依靠智慧能源管理平臺來實現(xiàn)碳資產管理、新能源策略控制、有序充電管理、能耗分析、設備運維等等。AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺可以幫助園區(qū)有效的管理能源，其功能包括：

綜合監(jiān)控：實現(xiàn)園區(qū)變電站、光伏、儲能、負荷、充電樁、環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測、可視化展示、異常告警、事件查詢、報表統(tǒng)計等功能；

智能控制：協(xié)同光伏、儲能、負載等多種能源主體，動態(tài)規(guī)劃智能策略，實現(xiàn)儲能、光伏協(xié)調控制，比如計劃曲線、削峰填谷、防逆流、新能源消納、需量控制等；

能源分析：具備微電網能耗及效益分析、微電網經濟運行分析、多維度電量分析，并進行日、月、年能源報表統(tǒng)計；

碳資產管理：企業(yè)碳資產管理功能，包括碳盤查清冊、碳配額管理、碳排放分析、碳流向、碳盤查報告、碳交易記錄等等。

功率預測：以歷史光伏輸出功率和歷史數(shù)值天氣數(shù)據(jù)為基礎，結合數(shù)值天氣預報數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電單元的地理位置，采用深度學習算法建立預測模型庫，實現(xiàn)光伏發(fā)電的短時和超短時功率預測，并經進行誤差分析；同時對微電網內所有負荷，基于歷史負荷數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析算法，預測負荷功率曲線。

優(yōu)化調度：根據(jù)分布式能源發(fā)電預測、負荷預測結果，并結合分時電價、電網交互功率及儲能約束條件等因素，以用電成本*低為目標，建立優(yōu)化模型，采用深度學習算法解析微電網運行功率計劃，系統(tǒng)通過將功率計劃進行分解，實現(xiàn)對光伏、儲能、充電樁的優(yōu)化控制。

零碳園區(qū)微電網智慧能源管理平臺網絡結構

4平臺功能

4.1綜合監(jiān)控

系統(tǒng)構建一體化數(shù)據(jù)采集平臺，實現(xiàn)園區(qū)變電站、光伏、儲能、負荷、充電樁及環(huán)境等全要素數(shù)據(jù)的實時采集、集中監(jiān)測與可視化呈現(xiàn)。具備異常狀態(tài)智能告警、歷史事件回溯查詢及多維度報表統(tǒng)計功能，為能源運行管理提供多方面數(shù)據(jù)支撐。

4.2智能控制

基于能源主體協(xié)同運行機制，動態(tài)生成智能控制策略，實現(xiàn)光伏、儲能與負載的協(xié)同。通過計劃曲線制定、負荷削峰填谷、防逆流保護、有序充電、負荷柔性控制、新能源全額消納及需量準確控制等功能，優(yōu)化能源配置，提升系統(tǒng)運行效率。

4.3能源分析

系統(tǒng)集成微電網能耗效益分析、經濟運行評估及多維度電量分析模塊，結合日、月、年能源統(tǒng)計報表，深度挖掘能源數(shù)據(jù)價值，為能源管理決策提供科學依據(jù)。

4.4功率預測

采用深度學習算法，融合歷史光伏功率、數(shù)值天氣數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電單元地理信息，構建短時及超短時光伏發(fā)電功率預測模型庫，并進行誤差分析修正。同時，基于大數(shù)據(jù)分析技術，對微電網負荷進行建模預測，生成準確的負荷功率曲線。

4.5優(yōu)化調度

依據(jù)分布式能源發(fā)電預測、負荷預測結果，結合分時電價機制、電網交互功率限制及儲能運行約束條件，以用電成本小為目標建立優(yōu)化模型。通過深度學習算法解析微電網運行功率計劃，并將其分解為光伏、儲能、充電樁的具體控制指令，實現(xiàn)能源系統(tǒng)的優(yōu)化調度。

4.6策略下發(fā)

支持計劃曲線、新能源消納、防逆流、需量控制、削峰填谷和動態(tài)擴容等策略下發(fā)。

4.7組網拓撲圖

根據(jù)能源流向，構建組網拓撲圖，實時展示市電、儲能的正反向流動情況，光伏、風電正向發(fā)電情況，充電樁、負荷的用電情況，并展示各能源趨勢圖。

4.8電站運行監(jiān)視

展示輻照度，環(huán)境溫濕度，風速，日月年發(fā)電量，功率曲線，逆變器參數(shù)。幫助用戶了解當前站點的基本信息和運行狀態(tài)。如圖所示。

?實時顯示逆變器發(fā)電功率。

?支持顯示光伏站運行效率

4.9碳資產管理

AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺碳資產管理采用*威碳排放核算因子數(shù)據(jù)庫，符合SO14064-1：2018組織層級溫室氣體排放和清除的量化和報告指南要求，為園區(qū)提供包括碳盤查清冊、碳配額管理、碳排放分析、碳流向、碳盤查報告、碳交易記錄等等功能，幫助園區(qū)建立碳排放統(tǒng)計、核算、報告、核查體系。

5相關硬件產品推薦

5.1監(jiān)測、保護、治理產品

5.2碳電表

碳電表是一種新型的計量工具，它的出現(xiàn)是為了幫助我們更好地理解和計算企業(yè)在電力使用中的碳排放。它的工作原理是根據(jù)實際電能消耗的計量數(shù)據(jù)，動態(tài)計算并按照使用條件、區(qū)域等因素更新電碳因子，也就是平均每度電所蘊含的碳排放量。這個數(shù)值是實時更新的，能夠真實反映企業(yè)電力使用中的碳排放情況。碳電表的出現(xiàn)對于企業(yè)有著非常重要的意義，有了這些數(shù)據(jù)，企業(yè)就可以追蹤產品生產過程的碳排放，根據(jù)碳排放情況優(yōu)化電源結構，制定更加綠色低碳的生產模式。

AEM96三相多功能碳電表，集成三相電力參數(shù)測量、分時電能計量及碳排放統(tǒng)計，根據(jù)不同使用工況的電碳折算因子集成碳結算功能，包含12組碳排放值及對應的碳排放因子，它能夠實時計算并給出企業(yè)生產用電帶來的碳排放量，讓碳排放像電能一樣方便記錄，配合安科瑞碳資產管理平臺，大大簡化企業(yè)的碳排放統(tǒng)計工作。

6.總結

這個園區(qū)的能量體系進行了“零碳”的設計，并給出了三個“零碳”能量體系的方案，然后對這三個方案進行了*優(yōu)分配，從用電負荷、投資成本、碳排放等方面來看，在這三個方案中，選擇了“太陽能+熔鹽儲熱+電化學儲電”，這三個方案都是*經濟和實用的。

這對目前構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，提高電力系統(tǒng)的靈活調節(jié)能力和安全保障能力，促進工業(yè)園的低碳轉型，都有著十分重要的作用。