“清潔能源綜合體”及其發(fā)展模式研究

陳明福 賓雪 劉峻 劉仁和 賴敏榕 王小燕

（1中國電建集團福建省電力勘測設計院有限公司 福建福州 350001 2福建省人力資源服務有限公司 福建福州 350001）

0 引言

清潔能源可定義為能源清潔、高效、系統(tǒng)化應用的技術體系。根據該定義，清潔能源是系統(tǒng)性的應用，貫穿從能源來源到應用的全過程，符合清潔、高效的標準，同時具備環(huán)保性與經濟性[1]。隨著技術發(fā)展，清潔能源的應用不應局限于獨立的電源廠站，可以延伸拓展至更多領域，包括電化學儲能、充電基礎設施、智能微電網、工業(yè)旅游等業(yè)務。能源供應商可充分利用其實體項目的區(qū)位、場地、資金等資源優(yōu)勢，采用本文提出的發(fā)展模式思路，進行清潔能源業(yè)務發(fā)展和延伸擴張，并通過智能微電網、能源互聯(lián)網、電力互聯(lián)網+等手段[2-3]，進行連接和融合，組成“清潔能源綜合體”，實現(xiàn)更大范圍、更靈活的多能互補，同時取得經濟效益和社會效益雙豐收。

1 清潔能源業(yè)務及延伸

1.1 清潔能源業(yè)務

對于能源企業(yè)、電網公司、用戶而言，清潔能源業(yè)務通常是指水電站、抽蓄電站、燃氣電站、核電站、風電場、光伏電站等常規(guī)的獨立電源廠站。

1.2 清潔能源延伸業(yè)務

（1）電化學儲能：隨著全球電動汽車產業(yè)的迅速發(fā)展以及智能電網的建設，儲能技術可能對未來能源系統(tǒng)發(fā)展及運行帶來革命性變化。政府推出了一系列相關支持政策，推動儲能產業(yè)發(fā)展[4-5]。以鋰離子電池、液流電池為主導的電化學儲能技術在安全性、能量轉換效率和經濟性等方面均取得了重大突破[6]，具有較好的產業(yè)化應用前景。根據預測，未來兩三年內我國儲能設備安裝量或將實現(xiàn)七到十倍的增長，大規(guī)模商業(yè)化發(fā)展蓄勢待發(fā)。

（2）充電基礎設施：是為電動汽車提供電能補給的相關設施的總稱，包括充電智能服務平臺、集中式充（換）電站和分散式充電樁等。為配套支撐電動汽車充電需要，加快新能源汽車推廣應用，推行綠色低碳生產生活方式，政府同樣推出了一系列相關支持政策[7]和實施方案，提出充電基礎設施發(fā)展的原則和目標。部分省網公司成立專門的充電設施投資機構，同時發(fā)展出了“充電設施＋互聯(lián)網”等多種商業(yè)模式[8]。

（3）智能微電網：是指將一定區(qū)域內分散的小型發(fā)電單元（分布式清潔電源）與負荷組織形成一個微型網絡，采用先進的傳感和測量技術、設備技術、控制方法和決策支持系統(tǒng)技術等供應本區(qū)域負荷的小型供用電系統(tǒng)，特點是節(jié)能環(huán)保，能源利用率高。受技術進步推動和用戶需求的雙重作用影響，智能微電網將從單純的電力配送者轉變?yōu)榫哂卸嘀亟巧δ艿墓财脚_[9]。

（4）多能互補：是指按照不同資源條件和用戶，多種能源之間相互補充和梯級利用，從而提升能源系統(tǒng)的綜合利用效率。具體包含兩層含義：不同種類能源的互補利用（如化石能源和可再生能源互補）和同種類能源的不同形式的互補利用（如化石能源的煤和天然氣互補，可再生能源的風、光、水互補等）。根據覆蓋范圍的大小，可包括場區(qū)能源互聯(lián)網、園區(qū)能源互聯(lián)網等細化分類[10]。

（5）工業(yè)旅游：是工業(yè)與旅游業(yè)融合而形成的一種新型業(yè)態(tài)，以現(xiàn)有工廠、企業(yè)、公司及在建工程等工業(yè)場所作為旅游客體的一種專項旅游[11]，以較強的知識性和獨特的觀賞性吸引游客。例如廣州抽蓄、天荒坪抽蓄在工業(yè)旅游方面的開發(fā)。

2 新型發(fā)展模式

2.1 思路

貫徹“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念，以常規(guī)的清潔能源廠站為主體，開發(fā)廠區(qū)內各類分布式清潔能源；拓展周邊區(qū)域的海上風電和陸上風電、園區(qū)光伏發(fā)電、電化學儲能、充電基礎設施和充電服務業(yè)務，建設風光儲充多能互補智能微網，發(fā)展以電站景觀化、清潔能源可視化為特點的工業(yè)旅游，提供安全高效能源，創(chuàng)造清潔低碳生活，構建經濟效益與社會效益“雙豐收”的清潔能源可持續(xù)發(fā)展模式。

2.2 發(fā)展模式

（1）以常規(guī)的清潔能源廠站為主體，光伏發(fā)電、陸上風電、海上風電等清潔能源綜合開發(fā)，打造綠色能源基地。常規(guī)的大型清潔能源項目（例如水電站、核電站、燃氣電站、抽蓄電站）占地面積較大，通常包括核心廠區(qū)（例如發(fā)電廠區(qū)等）、生產性輔助廠區(qū)（例如水泵站、檢修廠房、上下游庫區(qū)、倉庫、車庫等）、行政性輔助廠區(qū)（例如行政辦公樓、培訓接待中心、生活區(qū)）等。核心區(qū)域以外的廠房、建筑屋頂、庫區(qū)、閑散土地等，均是發(fā)展分布式可再生能源的場地資源。具體包括以下3類：①分布式光伏發(fā)電。利用廠區(qū)非核心區(qū)域的辦公區(qū)、生活區(qū)、倉庫、待擴建區(qū)等地塊的建筑物屋頂或者閑散土地資源，在建筑屋頂承載能力滿足要求、且不影響企業(yè)正常生產運營或員工生活的條件下，發(fā)展分布式光伏項目，提高土地資源利用效率，并增加發(fā)電收益。水電站（包括抽蓄電站）一般位于山區(qū)，在不影響電站運行的條件下，開發(fā)建設庫區(qū)水面光伏電站，在提高土地利用效率的同時，光伏出力可就近滿足電站以及庫區(qū)周邊的用電需求，取得較好的經濟效益與社會效益。同時，在各類已建、在建或規(guī)劃園區(qū)，通過對樓宇和廠房屋頂承載能力的分析，同樣篩選適合發(fā)展屋頂分布式光伏的項目。②陸上風電。利用廠區(qū)沿路、沿岸、沿廠房建筑物等附近已有的閑散土地資源，在環(huán)保條件允許的情況下，盡量不新占用或少占用土地資源，開發(fā)建設陸上風電項目，出力可就近滿足廠區(qū)及周邊的用電需求。③海上風電。對于沿海地區(qū)，在國家已經批復的規(guī)劃范圍內，開發(fā)常規(guī)清潔能源場站周邊的海上風電資源。

（2）“清潔能源綜合體”在多能互補、電化學儲能、充電基礎設施、智能微電網等方面的延伸。將電廠（站）辦公區(qū)、生活區(qū)等非核心區(qū)的配電網，與該區(qū)域內的分布式光伏、分散式風電等清潔能源聯(lián)網，并配置一定規(guī)模的電化學儲能，通過智能控制系統(tǒng)，組成“風光儲充多能互補智能微電網”。在該智能微電網范圍內，各場區(qū)的員工班車、物流用車、作業(yè)用車、工業(yè)旅游和抽蓄景觀旅游用車、私家車等交通設施，使用電動汽車等新能源交通工具，配套建設電動汽車充電基礎設施，實現(xiàn)廠區(qū)土地、電網等資源的利用最大化，構建“清潔低碳、安全高效”的能源體系。

（3）清潔能源發(fā)展和旅游開發(fā)的結合。通過對電廠（站）及所在區(qū)域旅游資源的開發(fā)，優(yōu)化地區(qū)旅游格局，實現(xiàn)人與自然的生態(tài)和諧，取得經濟效益與社會效益“雙豐收”。①在各類廠站內或者項目所在地人口分布密集區(qū)，建立示范展廳、模擬機房等場館以及樣板工程，向公眾宣傳科普“清潔能源”，為公眾提供近距離參觀、了解的機會，并開展“政企聯(lián)動”、“民企互動”等，宣傳和推廣清潔能源，增進公眾對清潔能源的了解。②在遵循相關規(guī)范與法規(guī)的前提下，在水電站（包括抽蓄電站）、核電站、風電場、光伏場的開發(fā)中，引導工程設計和建設景觀化、環(huán)保化；把工業(yè)項目變?yōu)榫坝^項目、旅游項目；使人工痕跡自然化、融入周邊景區(qū)；突出工業(yè)旅游，充分發(fā)揮電站的教育、科普與展示的特殊功能；配套建設滿足游客需求的住宿、文體娛樂設施，提供吃、住、玩配套服務；與旅游公司合作，策劃場區(qū)周邊景點的系列游，提升游客的旅行體驗；與區(qū)域經濟及旅游產業(yè)結構發(fā)展相適應，并將電站景區(qū)納入整個區(qū)域旅游體系之中，促進當?shù)亟洕l(fā)展，打造生態(tài)旅游品牌；打造高科技工業(yè)旅游景點，使游客在參觀清潔能源科技、受到知識啟迪之余，又能享受大自然的熏陶，使景點成為人們休閑旅游的好去處。

3 案例

3.1 開發(fā)案例

以沿海地區(qū)某電源規(guī)劃項目為例，包括一座核電站、一座抽蓄電站，一定規(guī)模的光伏電站、風電場等。根據本文提出的“清潔能源綜合體”開發(fā)思路，在主體項目基礎上開展以下項目：

（1）場區(qū)風、光、儲、充項目：核電站、抽蓄電站主體以外的部分，在符合相關政策、規(guī)劃和規(guī)范要求的條件下，在廠區(qū)、庫區(qū)相關總平布置、建筑結構設計和建設過程中，為分散式風電、分布式光伏、儲能設施、電動汽車充電設施預留建設和安裝的條件，通過智能微電網連接多種清潔能源，建立多能互補綜合供能系統(tǒng)，滿足公司辦公和生活用電需求，就近消納清潔能源，節(jié)能增效。

（2）風電項目：對項目所在區(qū)域的陸上風電、海上風電開展前期工作，循序漸近、分期建設，重點推進列入國家開發(fā)建設方案、經濟可行性較好的項目，開展實驗示范及規(guī)?；_發(fā)建設工作。

（3）園區(qū)光伏：在項目所在地選擇條件較好的工業(yè)園區(qū)，開展分布式光伏項目的前期工作。為提高項目可行性和規(guī)模效益，與各園區(qū)管委會、廠房業(yè)主、設計單位等提前溝通與合作，按照“光建”一體化開發(fā)利用的思路，在廠房或樓宇的設計和建設階段，為發(fā)展屋頂分布式光伏預留條件。

（4）工業(yè)旅游：引導電站工程設計、建設的景觀化、環(huán)?；惶崆爸鲃优c有關部門溝通和配合，將電站景區(qū)納入整個區(qū)域旅游體系之中。

（5）充電基礎設施和充電服務：在商場、賓館、寫字樓、高校、醫(yī)院、文體設施等公共場所配建的停車場，社會公共停車場，以及具備條件的加油站、高速公路服務區(qū)、專用停車場，并拓展至私人用戶居住地與單位內部停車場，建設運營充電基礎設施、充電網絡及智能服務平臺；開展充電服務業(yè)務，推動“互聯(lián)網+充電基礎設施”相關商業(yè)模式與服務創(chuàng)新，提供智能充放電、電子商務和廣告等增值服務，吸引更多社會資源參與，提高企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力。

3.2 配套措施

（1）在核電、抽蓄項目的設計、建設過程中，提前為分布式清潔能源、儲能設施、電動汽車充電設施、智能配電網預留建設條件，并提前考慮抽蓄景觀化的發(fā)展方向需求。

（2）與政府相關部門、設計單位、風機廠家、其他發(fā)電集團等溝通和合作，開展陸上和海上風電前期論證工作。

（3）按照“光建”一體化開發(fā)利用的思路，與政府相關部門、設計單位、光伏廠家等溝通和合作，開展園區(qū)分布式光伏項目。

（4）根據福建省電化學儲能規(guī)劃及布局，與政府相關部門、設計單位、電池、配件廠家等溝通和合作，開展電化學儲能項目。

（5）研究參與充電基礎設施建設和充電業(yè)務運營，可與能源公司、互聯(lián)網企業(yè)合作組建公司。

（6）跟蹤和儲備“能源互聯(lián)網”、“智能電網”、“泛在電力物聯(lián)網”等技術的發(fā)展和應用。

（7）跟蹤和研究電力體制改革進度、清潔能源保障消納機制的建設和政策。

（8）工業(yè)旅游、醫(yī)療療養(yǎng)業(yè)務提前與地方規(guī)劃相銜接，配套建設滿足游客需求的設施和服務。

（9）培養(yǎng)或引進各類配套業(yè)務的專業(yè)人員。

3.3 發(fā)展建議

（1）對清潔能源各應用領域，委托具備相應資質的單位，開展專項規(guī)劃研究。

（2）跟蹤國家和福建省清潔能源各相關領域的最新政策、規(guī)定等，及時調整和優(yōu)化相關戰(zhàn)略和業(yè)務發(fā)展規(guī)劃。

（3）與政府相關部門做好溝通和銜接，推進“清潔能源綜合體”體系的建立和各項業(yè)務發(fā)展。

4 意義

“清潔能源綜合體”是核、蓄、風、光、儲、智能微電網、充電基礎設施和服務、工業(yè)旅游等多業(yè)務的融合。該體系的建立和各類業(yè)務的開展，對當?shù)厣鐣推髽I(yè)發(fā)展，均具有重要意義。

（1）響應政府能源發(fā)展政策和相關規(guī)劃。清潔能源及延伸業(yè)務的開展，有助于推動地區(qū)能源生產革命，大力發(fā)展新能源和可再生能源，提高清潔能源比重，優(yōu)化能源結構；建立和整合多元化的能源供應體系，減小對能源進口的依賴度，提高能源供給安全性；推動電能替代工程和綠色交通行動計劃，建設綠色能源縣（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）、新能源城市和可再生能源建筑應用示范城市。

（2）推動當?shù)亟洕l(fā)展，提高生活水平，提升環(huán)境質量?！扒鍧嵞茉淳C合體”各類業(yè)務的發(fā)展，有利于促進當?shù)鼗A設施建設，帶動相關上下游產業(yè)，挖掘自然和人文旅游資源，推動當?shù)氐慕洕l(fā)展，提高當?shù)厝嗣竦纳钏?；樣板工程和特色旅游，可提高公眾對清潔能源的認知，引導參與者改變能源消費習慣，形成自發(fā)的保護環(huán)境、減少碳排放的意識，主動采取節(jié)能減排措施，提升環(huán)境質量和生活品質。

（3）減少溫室氣體排放、保護生態(tài)環(huán)境。一個包括6臺百萬千瓦級核電機組+180萬kW的抽蓄項目+100萬kW的風、光等清潔能源綜合體，與同等規(guī)模的煤電站相比，每年可減少標煤消耗約1338萬t，減少二氧化碳排放量約4906萬t，環(huán)保效益相當于新增了9萬hm2森林，對治理大氣污染、減少溫室氣體排放、保護生態(tài)環(huán)境等方面，可以發(fā)揮積極作用，經濟與社會效益顯著。

5 結論

（1）本文提出了“清潔能源綜合體”的概念，以核電和抽蓄電站為核心，因地制宜探索場區(qū)及廠址周邊清潔能源資源，發(fā)揮自身技術和資源優(yōu)勢，綜合開發(fā)清潔能源，拓展延伸業(yè)務，具備多種發(fā)展模式的多能互補綜合能源服務體系。

（2）本文提出了“清潔能源綜合體”發(fā)展主線，是貫徹“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念，以核電和抽蓄電站等大型廠站為龍頭，探索和開發(fā)廠區(qū)分布式清潔能源，拓展海上風電、園區(qū)光伏發(fā)電、電化學儲能、充電基礎設施和充電服務業(yè)務，建設風光儲充多能互補智能微網，搭建與國網公司“泛在電力物聯(lián)網”相對接的平臺，發(fā)展以抽蓄景觀化、清潔能源可視化、醫(yī)療療養(yǎng)本地化為特點的工業(yè)旅游，奉獻安全高效能源，創(chuàng)造清潔低碳生活，構建使企業(yè)和地方取得經濟效益與社會效益“雙豐收”的清潔能源可持續(xù)發(fā)展模式。

（3）本文提出了“清潔能源綜合體”的發(fā)展模式、開發(fā)案例、配套措施和建議、發(fā)展意義等。