碳中和與綜合智慧能源

第1章 能源、能源革命與綜合智慧能源時(shí)代 1
1.1 能源 1
1.1.1 能源及其屬性 1
1.1.2 能源的量與質(zhì)之分 4
1.1.3 能源的不確定性 6
1.1.4 能源的開發(fā)利用成本 7
1.2 能源、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境 8
1.2.1 能源與經(jīng)濟(jì) 8
1.2.2 能源與環(huán)境 10
1.3 能源發(fā)展史與能源革命 12
1.3.1 能源發(fā)展史 12
1.3.2 現(xiàn)代能源革命 14
1.4 能源數(shù)字時(shí)代 16
1.4.1 數(shù)字化及互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代 16
1.4.2 能源遇上數(shù)字化與互聯(lián)網(wǎng) 19
1.5 綜合智慧能源及其發(fā)展階段 22
1.5.1 孕育階段 25
1.5.2 概念階段 25
1.5.3 起航階段 26
1.5.4 升華階段 26
1.6 綜合能源系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及典型形態(tài) 27
1.6.1 能的梯級(jí)利用及其代表形態(tài) 27
1.6.2 能的因地制宜及其代表形態(tài) 28
1.6.3 能的多能互補(bǔ)及其代表形態(tài) 30
1.6.4 能的互聯(lián)互濟(jì)及其代表形態(tài) 31
1.7 綜合能源系統(tǒng)的基本特征 32
1.7.1 清潔能源高比例滲透 33
1.7.2 橫向多能源互補(bǔ)利用 33
1.7.3 縱向源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)運(yùn)行 34
1.7.4 物理與信息深度融合 35
1.8 發(fā)展綜合智慧能源的意義 35
1.8.1 構(gòu)建新型能源系統(tǒng)的要求 36
1.8.2 構(gòu)建智慧運(yùn)營體系的要求 37
1.8.3 產(chǎn)業(yè)協(xié)同融合發(fā)展的要求 38
1.9 參考文獻(xiàn) 38
第2章 綜合智慧能源的高級(jí)形態(tài)—能源互聯(lián)網(wǎng) 41
2.1 能源互聯(lián)網(wǎng)概念辨識(shí) 41
2.2 熵視域下能源互聯(lián)網(wǎng)的再認(rèn)識(shí) 45
2.2.1 熵理論 45
2.2.2 熵視域下能源互聯(lián)網(wǎng)的理論架構(gòu)分析 46
2.3 熵視域下的能源互聯(lián)網(wǎng)提質(zhì)增效機(jī)制 48
2.3.1 多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)的熱力學(xué)熵機(jī)制 48
2.3.2 數(shù)字孿生能源物聯(lián)網(wǎng)的信息熵機(jī)制 49
2.3.3 熵視域下的能源互聯(lián)網(wǎng)與信息物理融合系統(tǒng) 49
2.4 信息流改造能量流的賦能案例 51
2.5 能源互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)架構(gòu) 53
2.6 能源互聯(lián)網(wǎng)的特征及愿景 55
2.6.1 能源互聯(lián)網(wǎng)的特征 55
2.6.2 能源互聯(lián)網(wǎng)的愿景 56
2.7 參考文獻(xiàn) 57
第3章 能源互聯(lián)網(wǎng)的科學(xué)研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展 60
3.1 能源互聯(lián)網(wǎng)的科學(xué)研究概覽 60
3.1.1 研究對(duì)象的設(shè)置 60
3.1.2 能源互聯(lián)網(wǎng)獲批基金項(xiàng)目的逐年變化趨勢(shì)分析 61
3.1.3 能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力分析 65
3.1.4 能源互聯(lián)網(wǎng)基金項(xiàng)目的獲批高校分布 65
3.1.5 能源互聯(lián)網(wǎng)基金項(xiàng)目的獲批類別分布 67
3.1.6 能源互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)和微電網(wǎng) 68
3.2 能源互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展 70
3.2.1 能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境 70
3.2.2 能源互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)行動(dòng) 73
3.3 參考文獻(xiàn) 77
第4章 綜合智慧能源科技成果一覽 79
4.1 能源互聯(lián)網(wǎng) 79
4.1.1 大型城市能源互聯(lián)網(wǎng)資源共享協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)與示范工程 79
4.1.2 城市能源互聯(lián)網(wǎng)中儲(chǔ)能規(guī)劃布局與協(xié)調(diào)運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用 80
4.1.3 商業(yè)建筑虛擬電廠構(gòu)建與運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用 81
4.1.4 面向能源互聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車柔性智能充電關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用 81
4.1.5 面向能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合能源復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)協(xié)同規(guī)劃理論及應(yīng)用 82
4.2 綜合能源 83
4.2.1 適應(yīng)多元需求的用戶側(cè)綜合能源接入設(shè)計(jì)、優(yōu)化控制技術(shù)及工程應(yīng)用 83
4.2.2 基于分布式低碳能源站的綜合能源系統(tǒng)互聯(lián)互濟(jì)高效利用技術(shù)與應(yīng)用 83
4.2.3 分布式綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)及其應(yīng)用 84
4.2.4 以電為主的綜合能源供給智能量測(cè)體系研究與應(yīng)用 85
4.2.5 面向智慧城市的綜合能源數(shù)據(jù)分析平臺(tái)構(gòu)建與應(yīng)用 86
4.3 多能互補(bǔ) 86
4.3.1 大規(guī)模新能源消納的多能互補(bǔ)研究及應(yīng)用 86
4.3.2 多能互補(bǔ)微網(wǎng)高品質(zhì)與高效供能關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用 87
4.3.3 基于大數(shù)據(jù)的多能互補(bǔ)分布式能源系統(tǒng)及工程應(yīng)用 88
4.3.4 多能互補(bǔ)獨(dú)立供熱技術(shù)與系統(tǒng)研究 88
4.3.5 海島兆瓦級(jí)多能互補(bǔ)分布式微網(wǎng)技術(shù)研究與示范 89
第5章 綜合智慧能源典型工程—國內(nèi)案例 91
5.1 園區(qū)級(jí)綜合能源系統(tǒng) 91
5.1.1 蘇州同里園區(qū)綜合能源系統(tǒng)示范項(xiàng)目 91
5.1.2 泰州海陵新能源產(chǎn)業(yè)園智慧能源工程示范項(xiàng)目 94
5.1.3 廣州從化明珠工業(yè)園多元互動(dòng)示范項(xiàng)目 96
5.1.4 福耀智慧能源示范項(xiàng)目 98
5.2 新能源微電網(wǎng)與智慧能源 99
5.2.1 廣州大型城市智慧能源工程示范項(xiàng)目 99
5.2.2 上海電力大學(xué)臨港新校區(qū)智能微電網(wǎng)示范項(xiàng)目 101
5.2.3 寧夏嘉澤紅寺堡新能源智能微電網(wǎng)示范項(xiàng)目 102
5.2.4 廣州南沙高可靠性智能低碳微電網(wǎng)示范項(xiàng)目 102
5.3 源網(wǎng)荷儲(chǔ)友好互動(dòng)與多能互補(bǔ) 103
5.3.1 江蘇大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動(dòng)系統(tǒng)示范工程 103
5.3.2 遼寧丹東“互聯(lián)網(wǎng)+”在智能供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用研究及工程示范項(xiàng)目 105
5.3.3 河南鄭州智慧供熱 106
5.3.4 海西州多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范項(xiàng)目 108
第6章 綜合智慧能源典型工程—國外案例 109
6.1 德國 109
6.1.1 eTelligence項(xiàng)目 110
6.1.2 RegModHarz項(xiàng)目 111
6.1.3 Smart Watts項(xiàng)目 112
6.1.4 E-DeMa項(xiàng)目 113
6.1.5 C/sells智能電網(wǎng)工程 114
6.2 日本 115
6.2.1 大阪市巖崎智慧能源網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目 115
6.2.2 千住混合功能區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目 116
6.2.3 東京豐洲碼頭區(qū)域智慧能源網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目 117
6.2.4 NEDO微電網(wǎng)示范工程 118
6.2.5 基于純氫燃料電池的日本東京奧運(yùn)會(huì)選手村項(xiàng)目 119
6.3 美國 120
6.3.1 未來可再生電力能源傳輸與管理系統(tǒng) 120
6.3.2 布魯克林能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目 121
6.3.3 OPOWER 122
6.3.4 SolarCity 123
6.3.5 加利福尼亞州里士滿凱撒醫(yī)院微電網(wǎng)項(xiàng)目 124
6.4 丹麥 125
6.4.1 電力靈活性交易平臺(tái)FLECH在iPower和
Ecogrid 2.0中的開發(fā)及示范 125
6.4.2 Energylab Nordhavn項(xiàng)目中的城區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng) 126
6.5 參考文獻(xiàn) 127
第7章 綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃方法及工具 128
7.1 綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃的類型 128
7.1.1 勾勒藍(lán)圖型 129
7.1.2 指導(dǎo)建設(shè)型 129
7.1.3 測(cè)算指標(biāo)型 130
7.1.4 政企談判型 130
7.2 綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃思路 131
7.2.1 確立目標(biāo) 131
7.2.2 能耗分析 131
7.2.3 資源評(píng)估 132
7.2.4 建模求解 132
7.2.5 方案比選 132
7.3 綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃工具 133
7.3.1 國外軟件 133
7.3.2 國內(nèi)軟件 137
7.4 展望 141
7.5 參考文獻(xiàn) 143
第8章 綜合智慧能源系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備 144
8.1 動(dòng)力單元 144
8.1.1 燃?xì)廨啓C(jī) 145
8.1.2 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī) 147
8.1.3 斯特林機(jī) 148
8.1.4 燃料電池 149
8.1.5 氫內(nèi)燃機(jī) 152
8.2 光伏發(fā)電 155
8.3 風(fēng)力發(fā)電 157
8.4 電轉(zhuǎn)氣 159
8.5 制冷 161
8.5.1 吸收式制冷機(jī)組 161
8.5.2 壓縮式制冷機(jī)組 163
8.6 供熱系統(tǒng) 165
8.6.1 余熱鍋爐 165
8.6.2 燃?xì)忮仩t 166
8.7 余熱發(fā)電 168
8.8 能量存儲(chǔ)單元 169
8.8.1 儲(chǔ)熱 169
8.8.2 抽水蓄能 176
8.8.3 壓縮空氣儲(chǔ)能 178
8.8.4 飛輪儲(chǔ)能 180
8.8.5 卡諾電池儲(chǔ)能 182
8.8.6 電化學(xué)儲(chǔ)能 184
8.8.7 共享儲(chǔ)能 186
8.9 參考文獻(xiàn) 189
第9章 綜合智慧能源評(píng)價(jià)指標(biāo) 191
9.1 綜合智慧能源的評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)體系架構(gòu) 191
9.2 綜合智慧能源績效評(píng)價(jià)指標(biāo) 192
9.2.1 能源利用效益評(píng)價(jià) 192
9.2.2 環(huán)境友好效益評(píng)價(jià) 198
9.2.3 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益評(píng)價(jià) 202
9.2.4 綜合智慧效益評(píng)價(jià) 210
9.3 綜合智慧能源評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則 226
9.3.1 目的性原則 226
9.3.2 獨(dú)立性原則 226
9.3.3 重點(diǎn)性原則 227
9.3.4 可比性原則 227
9.3.5 可操作性原則 227
9.3.6 顯著性原則 228
9.4 綜合智慧能源的評(píng)價(jià)及優(yōu)化方法 228
9.4.1 多屬性評(píng)價(jià)方法 229
9.4.2 多目標(biāo)優(yōu)化方法 231
9.5 參考文獻(xiàn) 233
第10章 綜合智慧能源系統(tǒng)規(guī)劃優(yōu)化案例 236
10.1 低碳分布式綜合能源系統(tǒng)的能值、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境優(yōu)化評(píng)價(jià) 236
10.1.1 研究背景及意義 236
10.1.2 研究對(duì)象 237
10.1.3 能值分析法 237
10.1.4 數(shù)學(xué)模型及計(jì)算方法 239
10.1.5 案例分析 246
10.2 基于納什議價(jià)的共享儲(chǔ)能能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)雙目標(biāo)優(yōu)化 252
10.2.1 引言 252
10.2.2 基于共享儲(chǔ)能的MDES構(gòu)型 253
10.2.3 多目標(biāo)優(yōu)化及其求解 257
10.2.4 共享儲(chǔ)能對(duì)冷熱電MDES的影響 259
10.3 參考文獻(xiàn) 266
第11章 綜合智慧能源工程設(shè)計(jì)案例 267
11.1 規(guī)劃區(qū)用戶情況 267
11.1.1 新增用戶概況 268
11.1.2 存量用戶概況 268
11.2 規(guī)劃區(qū)用能需求分析 268
11.2.1 空調(diào)冷負(fù)荷 269
11.2.2 空調(diào)熱負(fù)荷 270
11.2.3 電負(fù)荷 271
11.3 綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃方案 272
11.3.1 供冷供熱系統(tǒng)方案 272
11.3.2 供冷供熱設(shè)備電氣配置方案 278
11.3.3 主要設(shè)備清冊(cè) 278
11.4 光伏與儲(chǔ)能 280
11.4.1 總體布置 280
11.4.2 技術(shù)方案 280
11.4.3 接入系統(tǒng)方案 292
11.5 投資估算及財(cái)務(wù)評(píng)價(jià) 292
11.5.1 投資估算 292
11.5.2 財(cái)務(wù)評(píng)價(jià) 294
11.6 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析 296
第12章 綜合能源服務(wù)的市場(chǎng)態(tài)勢(shì)、體系架構(gòu)及政策分析 297
12.1 我國綜合能源服務(wù)的市場(chǎng)特征分析 297
12.1.1 我國綜合能源服務(wù)的總體市場(chǎng)特征 297
12.1.2 我國綜合能源服務(wù)的行業(yè)和省域特征 299
12.2 我國綜合能源服務(wù)的業(yè)態(tài)及特征分析 300
12.2.1 我國綜合能源服務(wù)的業(yè)態(tài)分析 300
12.2.2 我國綜合能源服務(wù)的業(yè)態(tài)特征 302
12.3 我國綜合能源服務(wù)的體系架構(gòu)與理論基礎(chǔ) 307
12.3.1 我國綜合能源服務(wù)的體系架構(gòu) 307
12.3.2 綜合能源服務(wù)的理論模型與關(guān)鍵技術(shù) 308
12.4 我國綜合能