基于城市能源變革的智慧能源系統(tǒng)建設(shè)研究

（天津市普迅電力信息技術(shù)有限公司，天津 300241）

20世紀(jì)50年代以來，城市化進(jìn)程不斷加快，土地、能源、空間及清潔水等資源短缺，嚴(yán)重影響和制約現(xiàn)代城市的發(fā)展，環(huán)境污染、交通擁堵、勞動(dòng)力過剩、住房緊張、人口老齡化及公共安全威脅等城市病給現(xiàn)代城市發(fā)展帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，城市能源發(fā)生轉(zhuǎn)型，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及、人工智能技術(shù)的發(fā)展、電力系統(tǒng)的不斷完善背景下，城市能源系統(tǒng)向自動(dòng)化、智能化水平變革，是城市實(shí)現(xiàn)改造與能源轉(zhuǎn)型的重要組成部分。目前，城市能源多采用具有互補(bǔ)性的分布式能源，如風(fēng)能、太陽能、天然氣等清潔能源，利用清潔能源可提高城市的能源利用率，配合“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的建設(shè)思路，可打造經(jīng)濟(jì)新區(qū)惠民型多功能互補(bǔ)城市智慧能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。智慧能源用其科學(xué)合理的觀念創(chuàng)新了城市發(fā)展的新思路，開拓了人們認(rèn)識、發(fā)展城市智慧能源的新視角。

1 城市能源變革下智慧能源系統(tǒng)建設(shè)研究背景

智慧能源是近幾年新興的概念，智慧城市在多方面有不同程度的探索和發(fā)展。從能源角度看，對“新能源”的認(rèn)知停留在淺顯的認(rèn)知層面，仍需繼續(xù)探索。由于我國對智慧城市及新能源的相關(guān)知識了解較少，并缺少科學(xué)合理的指導(dǎo)理論，智慧城市未取得實(shí)質(zhì)性發(fā)展，處于較為被動(dòng)的邊緣地帶。我國共建設(shè)了將近300個(gè)智慧城市建設(shè)試點(diǎn)。

城市能源變革下智慧能源系統(tǒng)建設(shè)是發(fā)展的必然要求，城市升級和能源的變革，兩者相輔相成。城市為能源發(fā)展提供場所，推進(jìn)城市能源的發(fā)展可打破城市傳統(tǒng)發(fā)展模式的慣性，實(shí)現(xiàn)城市升級和能源革命的雙重變革，智慧能源系統(tǒng)是城市升級、能源轉(zhuǎn)換的結(jié)合產(chǎn)物，能源行業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)等跨界的介入，智慧能源系統(tǒng)未來的發(fā)展前景廣闊。

我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)的同時(shí)，在能源利用方面產(chǎn)生了較大的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)高速增長已變?yōu)槠椒€(wěn)發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整得到了創(chuàng)新。傳統(tǒng)意義上的能源消耗已經(jīng)進(jìn)行了本質(zhì)上的轉(zhuǎn)變，能源系統(tǒng)更注重質(zhì)量，能源體系得到新的發(fā)展。新時(shí)期能源變化主要表現(xiàn)為以往的集中式能源轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际剑惺焦╇姷碾娔苜|(zhì)量更優(yōu)良、穩(wěn)定，但集中式供電對電廠的容量要求高。相比傳統(tǒng)集中式供電方式，分布式能源系統(tǒng)的規(guī)模小，可做到靈活配電，具有模塊化、分散式的特點(diǎn)，但分布式能源不足在于并網(wǎng)難度較大，易對電網(wǎng)造成沖擊，電力技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前已能夠有效解決分布式電源并網(wǎng)造成的波動(dòng)。

進(jìn)行城市規(guī)劃建設(shè)時(shí)，電力部門應(yīng)根據(jù)所在區(qū)域內(nèi)的用電需求及能源資源，綜合考慮電力的供給，合理配置各類電源和供能裝置，提高能源的綜合利用效率，保證投資運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好的綠色城市。

2 城市升級與能源轉(zhuǎn)型

能源轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)城市的升級帶來了能源方式的變化，造成能源變革的原因在于城市升級蘊(yùn)含的能源消費(fèi)模式升級，需求的增加推動(dòng)了能源發(fā)展，城市能源系統(tǒng)存在高排放、高能耗等問題，需要新的能源結(jié)構(gòu)改變這一現(xiàn)象，同時(shí)拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。智慧能源作為一種新型的能源形式，通過信息配置能源，建設(shè)共享開放的“能源＋互聯(lián)網(wǎng)”管理體系。隨著互聯(lián)網(wǎng)連接能力的增強(qiáng)，能源網(wǎng)絡(luò)成為未來能源系統(tǒng)的主要形態(tài)，電力部門利用“互聯(lián)網(wǎng)+”模式，推動(dòng)全社會(huì)實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。

建設(shè)“智慧能源＋互聯(lián)網(wǎng)”的發(fā)展模式，可解決城市能源電力高消耗問題，可提高城市能源使用率，提高能源利用效率、優(yōu)化城市能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)清潔能源開發(fā)利用，達(dá)到實(shí)現(xiàn)城市能源低碳化的目標(biāo)。將來“能源＋互聯(lián)網(wǎng)”會(huì)將用戶需求作為發(fā)展理念，以達(dá)到提高能源實(shí)用率、促進(jìn)能源合理分配、推進(jìn)智慧能源城市建設(shè)進(jìn)程的目標(biāo)，保障智慧能源城市科學(xué)合理發(fā)展。

我國正處于發(fā)展的新時(shí)期，能源的轉(zhuǎn)變是城市進(jìn)一步發(fā)展的重要轉(zhuǎn)變點(diǎn)，智慧能源系統(tǒng)的建立是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，可有效推動(dòng)社會(huì)發(fā)展，有助于城市建設(shè)清潔、安全和高效的能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，為工業(yè)轉(zhuǎn)型和城市現(xiàn)代化提供了新的發(fā)展方向。

城市的升級可更好地應(yīng)對氣候變化，解決生態(tài)問題，由于利用了較多的可再生能源，提升了對應(yīng)的電氣化水平、電網(wǎng)平臺的能力，實(shí)現(xiàn)以“互聯(lián)網(wǎng)+”為支撐，用戶為中心的智慧能源系統(tǒng)，有助于進(jìn)一步建立智慧城市，本輪能源的發(fā)展，可實(shí)現(xiàn)從單一驅(qū)動(dòng)的模式轉(zhuǎn)為深度結(jié)合大數(shù)據(jù)，利用互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)云平臺的跨界管理，不斷創(chuàng)新發(fā)展模式。

在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)的發(fā)展背景下，城市能源的發(fā)展成為城市升級的核心內(nèi)容，城市智慧能源系統(tǒng)為進(jìn)一步打造智慧城市建設(shè)提供新的思維，可輔助智慧城市建設(shè)拓寬發(fā)展路徑，豐富城市產(chǎn)業(yè)鏈條。

城市能源發(fā)展逐漸成為城市升級中的重要內(nèi)容，從基礎(chǔ)、保障方面轉(zhuǎn)變成重要、主動(dòng)方面，為建立智慧城市提供新的思維、手段、方式等運(yùn)行方法，更好地服務(wù)于智慧城市產(chǎn)業(yè)鏈。

3 創(chuàng)新智慧能源系統(tǒng)發(fā)展路徑與重點(diǎn)內(nèi)容

3.1 智慧能源系統(tǒng)合理配置資源

近年來，智慧能源城市發(fā)展在相關(guān)單位科學(xué)政策指導(dǎo)下，已經(jīng)成為我國新型城市發(fā)展的方向，智慧城市建設(shè)使城市管理更科學(xué)合理、高效，使城市能源資源配置更合理、更節(jié)能。

城市智慧能源系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)總體布局，合理配置資源，因地制宜推進(jìn)綜合能源整體解決方案，互補(bǔ)式能源系統(tǒng)可做到合理配置小規(guī)模清潔能源，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能能源系統(tǒng)的建設(shè)，有助于建立能源系統(tǒng)區(qū)域系統(tǒng)框架。

發(fā)展新時(shí)期，電力部門應(yīng)指導(dǎo)新能源與傳統(tǒng)能源的結(jié)合使用，平衡集中式能源、分布式能源之間的矛盾，優(yōu)化多種能源組合。相關(guān)部門應(yīng)引導(dǎo)創(chuàng)建新的工業(yè)用戶、新園區(qū)到新城市的建設(shè)，如建設(shè)工業(yè)園時(shí)，高峰期應(yīng)接入分布式電力進(jìn)行電力供給，保證各能源系統(tǒng)之間互相獨(dú)立，但又緊密聯(lián)系，加大可再生能源與新能源的占比，提高綜合能源的利用率。

3.2 加強(qiáng)城市級綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃

在智慧交通方面，新型交通在完善的基礎(chǔ)設(shè)施條件下，通過精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集，支撐路網(wǎng)交通容量、需求、分析現(xiàn)狀的方式，推動(dòng)新型智慧交通創(chuàng)新發(fā)展?，F(xiàn)有的道路交通網(wǎng)絡(luò)模型，平面路網(wǎng)模型與非平面路網(wǎng)模型均采取一維線段代表道路，未精準(zhǔn)地描述車道容量的具體信息。

對于客運(yùn)中心，如高鐵、火車站、飛機(jī)場等，應(yīng)做好前期預(yù)算工作，考慮負(fù)荷計(jì)算及設(shè)備的變工況計(jì)算，尤其對冷熱源機(jī)組容量的計(jì)算，需要做好過量設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，滿足實(shí)際應(yīng)用需求。由于高鐵站、飛機(jī)場、碼頭等大部分遠(yuǎn)離城市中心，進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可考慮將分布式能源系統(tǒng)作為區(qū)域能源中心，達(dá)到多能互補(bǔ)協(xié)同發(fā)展的目的，可利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建設(shè)城市級綜合能源服務(wù)平臺。

目前，智能交通管理系統(tǒng)存在業(yè)務(wù)系統(tǒng)互不關(guān)聯(lián)、道路交通數(shù)據(jù)的合格標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、道路交通數(shù)據(jù)深入研究應(yīng)用工具嚴(yán)重匱乏等問題，新型智慧交通將合理分配現(xiàn)有資源，完善智能城市建設(shè)。

為了降低城市園區(qū)的能源成本，立足綠色低碳能源轉(zhuǎn)型大趨勢，進(jìn)行房地產(chǎn)開發(fā)時(shí)，應(yīng)向住宅型綜合智能能源系統(tǒng)發(fā)展模式發(fā)展，優(yōu)化利用清潔能源，完善協(xié)同優(yōu)化工作，推進(jìn)跨能源系統(tǒng)耦合升級，合理配置儲(chǔ)能，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行、與區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的目標(biāo)。

4 結(jié)語

綜上所述，城市經(jīng)過智慧能源系統(tǒng)建設(shè)，城市的生活將發(fā)生較大變化，新時(shí)期，智慧能源對政府辦公、互聯(lián)網(wǎng)、交通、資源的合理配置等方面的優(yōu)化均發(fā)揮了重要的作用。智慧城市是未來城市發(fā)展的主要趨勢，在發(fā)展過程中，智慧能源是建設(shè)智慧城市的基礎(chǔ)，應(yīng)將發(fā)展智慧能源作為發(fā)展城市智慧能源的核心。新時(shí)期能源轉(zhuǎn)型是我國發(fā)展轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，智慧城市的管理過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，對齊進(jìn)行梳理與分析，通過大數(shù)據(jù)的方式指導(dǎo)相關(guān)部門更好地服務(wù)大眾。相關(guān)部門應(yīng)做好智慧能源系統(tǒng)合理配置資源，加強(qiáng)城市級綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃工作，實(shí)現(xiàn)智慧能源可持續(xù)發(fā)展。