綠色生態(tài)城區(qū)能源規(guī)劃的最主要目的是實(shí)現(xiàn)城區(qū)能源效率的最大化，能源微網(wǎng)是其中一個(gè)重要的系統(tǒng)，在現(xiàn)有條件下，能源微網(wǎng)技術(shù)是完全可實(shí)現(xiàn)和可落地的。

綠色生態(tài)城區(qū)的能源規(guī)劃

2016年，中國(guó)城市化率已達(dá)到56.4%。而今后二、三十年，將是中國(guó)城市化的關(guān)鍵時(shí)期。中國(guó)城市化的速度和規(guī)模，在人類歷史上也是空前的。城市化也將成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展的原動(dòng)力之一。但在另一方面，中國(guó)的資源和環(huán)境容量都不足以支撐如此巨大的建設(shè)規(guī)模。因此，在中國(guó)287個(gè)地級(jí)以上城市中，約280個(gè)城市將“低碳”、“生態(tài)”城市作為自己的發(fā)展目標(biāo)，國(guó)內(nèi)幾乎所有新建開發(fā)區(qū)或工業(yè)園區(qū)都制訂了低碳生態(tài)發(fā)展規(guī)劃。而能源專項(xiàng)規(guī)劃則是低碳生態(tài)發(fā)展規(guī)劃的重要組成。與過(guò)去電力、燃?xì)夂统鞘袩峋W(wǎng)等能源供應(yīng)側(cè)規(guī)劃不同，綠色生態(tài)城區(qū)能源專項(xiàng)規(guī)劃是一種需求側(cè)規(guī)劃，它最主要的功能是：設(shè)定城區(qū)節(jié)能減排的戰(zhàn)略目標(biāo)和關(guān)鍵性能指標(biāo)，集成應(yīng)用低密度的可再生能源和低品位的可再生熱源，將虛擬能源(即用戶端的節(jié)能)作為無(wú)碳的替代資源，高效利用低碳的分布式能源熱電聯(lián)產(chǎn)DCHP，實(shí)現(xiàn)化石能源資源的梯級(jí)利用和熱回收，預(yù)測(cè)建筑能源需求，利用布局調(diào)整、負(fù)荷參差率和同時(shí)系數(shù)使負(fù)荷平準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)城區(qū)能源投資的多元化、能源管理的市場(chǎng)化，以及清潔發(fā)展機(jī)制CDM。

可以說(shuō)，如果沒(méi)有上述內(nèi)涵，就沒(méi)有必要做能源專項(xiàng)規(guī)劃。能源規(guī)劃最主要目的是實(shí)現(xiàn)城區(qū)能源效率的最大化、用清潔能源、可再生能源、可再生熱源和終端節(jié)能替代化石燃料能源。

具有顛覆性的能源微網(wǎng)

根據(jù)知名學(xué)者杰里米˙里夫金的歸納，第三次工業(yè)革命的五大特征是：利用可再生能源，將建筑轉(zhuǎn)化為微型發(fā)電廠，在建筑及基礎(chǔ)設(shè)施中使用氫和其他儲(chǔ)能技術(shù)，利用能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將分散的電力網(wǎng)轉(zhuǎn)化為能源共享網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)輸工具轉(zhuǎn)向插電式以及燃料電池動(dòng)力車輛。

這些論述指出了未來(lái)低碳生態(tài)城區(qū)能源系統(tǒng)的技術(shù)路線。即產(chǎn)能、供能、用能、蓄能和節(jié)能相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一，它很像信息互聯(lián)網(wǎng)，把分散的用能和分布式的產(chǎn)能互相連通、實(shí)現(xiàn)共享。

提到能源的互聯(lián)互通，不能不提及智能電網(wǎng)。所謂智能電網(wǎng)，是現(xiàn)代化的電力網(wǎng)，利用信息和通信技術(shù)(ICT)，收集和處理供應(yīng)側(cè)和需求側(cè)的信息，自動(dòng)地提高電力生產(chǎn)和輸配的效率、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性。即智能電網(wǎng)是傳統(tǒng)電力網(wǎng)與現(xiàn)代信息網(wǎng)的兩網(wǎng)融合。而在低碳生態(tài)城區(qū)中還要增加智能熱力網(wǎng)(供冷供熱)，成為三網(wǎng)融合。因此，在低碳生態(tài)城區(qū)層面，我們要構(gòu)建的是一種能源微網(wǎng)，即融合了電力微網(wǎng)、熱力微網(wǎng)和信息網(wǎng)的能源互聯(lián)網(wǎng)。

城區(qū)能源微網(wǎng)有三個(gè)層次：核心層，以光伏、小型風(fēng)電、燃料電池、利用天然氣或生物質(zhì)氣的小微型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電(On Site Generation)系統(tǒng)為核心;框架層，以分布式熱泵、集成各種低品位熱源/熱匯的能源總線，以及蓄冷蓄熱設(shè)施為框架。核心層、框架層和用戶之間，熱泵作為重要的聯(lián)系紐帶;管理層，以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云技術(shù)等信息通信技術(shù)為支撐，對(duì)城區(qū)能源系統(tǒng)進(jìn)行雙向管理，這種管理本質(zhì)上是一種能源服務(wù)。

可再生能源和清潔能源現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電的最大特點(diǎn)是不穩(wěn)定性，特別是供應(yīng)(發(fā)電)與需求(負(fù)荷)的不匹配，表現(xiàn)在時(shí)間上的不匹配與功率上的不匹配。對(duì)于熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，還有一個(gè)熱與電的不匹配問(wèn)題，在城區(qū)范圍內(nèi)，不可能將電力和供熱同步用掉。按照目前的技術(shù)水平，大規(guī)模蓄電還無(wú)法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行。而所有發(fā)電設(shè)備都有一定的熱電比范圍，如果發(fā)出電力用不掉，就會(huì)影響產(chǎn)熱，致使系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。

因此，如何通過(guò)蓄能使負(fù)荷平準(zhǔn)化、協(xié)調(diào)供應(yīng)和需求，是智能電網(wǎng)技術(shù)中重點(diǎn)研究的課題，稱為“智能電網(wǎng)備份”技術(shù)。研究中的“備份”辦法有很多，例如用燃料電池、用電動(dòng)汽車蓄電池等，但可以立即實(shí)現(xiàn)的是利用熱泵蓄熱從而間接蓄電，稱為“智能電網(wǎng)備份熱泵”技術(shù)。

能源微網(wǎng)是一種分布式供能和分散式用能的模式，而且是分層次和交互式的管理架構(gòu)。

能源微網(wǎng)前景廣闊

綠色生態(tài)城區(qū)發(fā)展的主要技術(shù)目標(biāo)就是兩個(gè)“提高”，即第一，提高高品位化石能源的利用效率，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)利用;第二，提高低品位可再生能源(熱源)的保證率，即來(lái)自可再生能源的有效能在城區(qū)負(fù)荷中的占比。利用能源微網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目標(biāo)。

能源微網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)有三個(gè)重要條件，即首先，必須做到精心設(shè)計(jì)，尤其對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)，不能采取單體建筑設(shè)計(jì)中粗放型的指標(biāo)估算方法，應(yīng)對(duì)各種工況下的部分負(fù)荷分布有詳盡分析，并有相應(yīng)的運(yùn)行策略;其次，必須有適應(yīng)本城區(qū)條件的能源管理系統(tǒng);最后，必須有良好的資源和基礎(chǔ)設(shè)施條件。

在中國(guó)快速城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，能源微網(wǎng)會(huì)有很好的發(fā)展前景。