合作开发综合智慧能源应用小区的探讨

李剑

（国家电投集团江西电力有限公司新昌发电分公司，江西 南昌 330117）

一、导言

随着城市发展，大型火电企业逐渐被新兴的经济开发区所包围，经开区的厂房屋顶及新能源智慧小区规划也为火电厂提供了绿色发展的新渠道，譬如屋顶光伏建设，直供电，集中制冷供热，充电桩等新能源项目成为热门项目。

大型火力发电企业，在供热（制冷）、分布式光伏发电、分散式风电、充电桩、储能等智慧能源和微电网开发、运营等方面拥有较大的产业优势。随着企业自身的升级及智慧能源发展的需要，响应国家八大部委提出的全力推动特色小镇事业发展及能源再利用等环保政策号召，通过与房地产公司合作，整合双方资源就近开发综合智慧能源应用小区，探索能源发展的“绿色能源模式”，构建具有能源供给清洁化、能源输配智能化、能源消费高效化、生活方式低碳化的可持续发展小区，打造具有科技特色和利民惠民，收益共享的新能源小区，逐步实现小区人人享有清洁安全的能源供应，并建设成为“能耗低、模式新、应用广、效益好、特色明”五位一体的新能源小区，为智慧能源开发、应用建立研究和实施基地。

二、合作开发智慧能源应用示范小区方式

综合智慧能源是近年来发展起来的新型能源业态，能为区域内用户提供电、热、冷、气、水等能源一体化的解决方案，具有市场化、智能化、低碳化等特点。火电企业可联合国内知名房地产公司达成合作协议，由合作双方共同向当地政府提出需求，以新能源示范区为核心产业向政府汇报方案，政府供地设置相应摘地条件，由房地产公司进行摘地、投资建设以及产业招商。小区的集中供暖、分布式光伏、分散式风电及自发自用充电设施等智慧能源应用项目由电厂投资建设并运营，其余区域内房地产公司项目相关智能能源及相关产品、服务，火电企业将以最低价格（成本+集团控制投资项目最低年收益率）进行供给。

火电企业在保障小区电力供应的同时，利用其技术优势及发电副产品为周边生产企业、社区集中制冷、供热提供便利条件，拓展风电、光伏发电等领域，积累智慧能源应用成果和经验，在一个示范区加以集中应用、验证和推广，增加企业竞争力，提高利润，响应节能减排，奉献绿色能源的号召，一举多得。

三、可应用新能源智慧项目及其资本核算：

（一）建设光电楼：

建筑物在楼顶、车棚、向阳面墙壁资源整合设计光伏板敷设，光伏玻璃幕墙等新技术，通过多元化设计，达到利用面积最大化，安装规范安全，使建筑、风景、光伏融为一体，更有魅力，起到保温隔热，防水防潮，节能环保的效果。

如：中国德州太阳谷内世界太阳城大会主场，它是世界上最大的集太阳能光热、光伏、建筑节能于一体的高层公共建筑，总建筑面积7.5 万平方米，采用全球首创太阳能热水供应、采暖、制冷、光伏发电等与建筑结合技术，节能效率高达88%（建筑节能70%以上，加上60%采暖、制冷）。

按统计口径来计算，3 万平方米（约50 亩）以上就叫小区，小区约20-30 栋楼房，1000 户左右，单栋房顶面积200-500 m2，结合利用车棚、路灯及光伏玻璃幕墙，按光伏可利用面积10000 m2，从提高经济效益、降低维护量考虑，采用固定式安装方式，530Wp 单晶硅太阳能组件，逆变器采用组串式逆变器，实际容量约为1MWp，根据单晶硅组件的衰减曲线，首年衰减2%，每年衰减0.55%，计算25年实际发电量3000万度左右。

（二）建设风电楼：

将风机设计与建筑物造型结合,造型配合环境特色,选型采用导风罩设计，360°双涡轮风力发电机,使用具备无大型叶片，无风向限制,微风启动(仅需1m/s 即可运转发电)模块化产品，低噪音、低振频设计，不影响业主生活品质，可供大楼公共用电，余电上网，达到节能减排作用，风机可装置在大楼顶部，利用建筑物自身高度达到满足风资源的要求，并与建筑物融为一体增加特色。

与常规水平轴风力发电机相比，垂直轴重心低，成本低，启动风速低，对风损失及疲劳损耗小，气动噪音小，接受360 度来风，在民用中有更广阔的的应用领域。小区可选择顶楼及风力资源较好的位置安装，选型可用风轮高度4-5m，启动风速2-2.5m/s，额定功率500W 的风机，预计可安装60 台左右。因风力资源不同发电效益变化，计算25 年实际发电量190 万度左右。

（三）小区充电桩：

充电桩固定在地面或墙壁，安装于小区内公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车及电动自行车充电。充电桩的输入端与小区储能系统及交流电网直接连接。充电桩提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面（显示充电量、费用、充电时间等数据）上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作。

随着新能源车辆逐步形成规模，小区配置一体式直流充电桩，利用新能源发电成本低的优势，可谓一本万利，集中充电也可以从安全角度防范火灾的发生。据统计南昌市内46 个充电站，138 个快充和329 个慢充，对其充电费、服务费计算，均价为充电费0.96 元/度，服务费0.69 元/度。市内日售电100KWh/台，小区充电桩约50 台，即使按0.6 系统计算，日均营业收入4650 元。结合自有新能源发电成本低及政府近年来对充电基础建设享受省补资金，具有巨大的经济效益。

（四）建设集中制冷加热站：

依托火电企业循环水余热优势提供热水，在夏季通过驱动吸收式制冷机供冷，不足冷量由使用电厂厂用电源的电动压缩制冷机提供。采用去工业化设计建设制冷加热中心，在建设之初每个楼宇附近都预埋冷、热水供应阀及回水阀，统一控制以达到节能环保的目的，楼宇整栋由房地产商设计采用中央空调系统及地热系统供能，实现冷热同供，创造覆盖全小区的“冬暖夏凉”集中制冷、供暖工程，提升小区档次。

依托电厂余热建设冷热能源站，采取水源热泵系统，采用电厂冷却塔开式循环水作为水源，冬季供暖约3 个月，夏季供冷约4 个月，水源管道采用一供一回双管敷设，降低损耗。按《城市供热管网设计规范》，热负荷指标按65W/m2，冷负荷指标按90W/m2考虑。小区集中空调冷负荷总计约5000KW，热负荷总计约4000KW。辅机设计包括螺杆式水源热泵机组，离心式清水泵，冷却水循环泵，补水定压装置，电功率总计约2000KW。节能效果显著。

（五）建设风、光联储的储能电站系统

储能系统是智能电网、可再生能源高占比能源系统、“互联网+”智慧能源的重要组成部分和关键支撑技术，是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段。建设储能电站后通过集风力发电、太阳能光伏发电、储能和智能输电“四位一体”的新能源综合利用，通过对电网削峰、调谷，实现风电、太阳能发电等可再生能源的规范开发利用，解决电力系统接纳新能源的技术难题，为小区智能电网的储电、输送、收益结算提供一个优良的解决方案。并最终在风光互补，联合发电控制下，达到电能质量合格，提高新能源电源利用率，降低对电网支撑、避免对电网冲击的目的。

（六）建立能源控制中心

统一管理小区能源调度及运维:采集风光能源设备参数，整合小区风能，光伏的运行设备数据，储能电站集中控制，中央换热站控制，安保监控，控制住宅小区的楼道、地下停车场照明、电梯升降等公共设施，建立智能集中管理平台，将远程生产管理系统、安保视频系统全部纳入平台，按照能源管控数字化、智能化、精细化、集成化的原则和目标，对园区内电、热、冷、车、防等多种资源进行智能采集与处理，实现整个能源系统的智能监控和优化管理，打造“源-网-荷-储-防”协调发展的综合智慧能源系统，功能包括：多能流SCADA，实时模型分析与状态感知，多能流安全分析及预警控制，用能负荷预测，多能流优化调度、实时运行成本分析及评估，智能化用能交互，进出车辆管理，园区监控，家庭安防报警等全场景应用。通过智慧管控平台以上功能的应用，使得园区综合能源管理实现自运行、自诊断、自优化，最终安全、高效、灵活、经济运行，创造实用化小区，为实现集约式管理提供经验。

（七）建设智慧小区景观，创新利用新能源技术

开发智慧社区，以社区安防智能化为核心，整合智能泊车、智能家居、家庭安防、智能家电和智能硬件产品，不依靠公共供电网电能来驱动公共设施，如：为手机笔记本充电的户外公共太阳站，太阳能景观亭、太阳能、风能景观灯，太阳能喷泉等众多公共设施，小区建设的健身器材也与能源控制中心蓄电池连接，融健身、节能一体的创新模式，空置的建筑用地，在不影响小区美观的前提下也可合理布局一些光伏发电，实现环保、节能、发电、欣赏、实用于一体。

（八）资源互补，循环利用

小区建设期间可优惠提供火电厂的灰渣及脱硫装置产生的石膏等副产品，提供经处理过的工业用水，用于小区公共设施用水，如景观喷泉。园艺用水，地面冲洗水，与房地产建设单位联合形成生态产业链，使资源得到循环利用及最佳配置，废物得到有效利用，环境污染得到有效控制及降低。

（九）充分利用火电企业资金、人员及技术优势

造价分析：光伏投资造价较高，约600 万元；垂直轴风机按照2000 元/台，变桨距风机约3.1 万元；充电桩根据功率3000（7KW）-90000（120KW 双枪）元按需配置；储能容量按需配置，电池可使用二次利用电池包节约成本；综合智慧平台根据功能架构，约需50 万左右。预估整体装机容量1.2MW 以上，年上网电量1236MWh，成本1200 万元，投资回收期13 年，内部收益率可达到8%以上。

火电企业具备良好的技术及人员优势，可以在运维方面提供支持，也可以在新能源项目提供部分资金运作，还可以提供物管及保安服务，解决职工住房及部分人员冗余的问题；房产商可以通过小区品质的提高及新能源示范区的策划，以更具备优势的条件与政府争取地皮及项目；业主则以优惠的价格享受新能源带来的公共资源，甚至通过合同的形式可在后期得到新能源收益。

四、结语

结合以上项目的实施，通过火电企业与房地产商的合作，技术、资金的强强联手，倡导“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，多元创建模式，既起到新能源利用，减少小区公共开支，推动物业升值，同时研讨该小区新能源规范利用，统一建设的模式，为今后在有条件的区域推广创新模式提供模板及试验基地。