Энергетика тесно связана с городами будущего. Городское строительство, агломерация населения и экономическое развитие неотделимы от энергетической поддержки. Со времени промышленной революции источники энергии, такие как электричество, природный газ и нефтехимия, глубоко внедрились в городскую жизнь, затрагивая все аспекты одежды, продуктов питания, жилья и транспорта людей. Человечество переживает масштабную стремительную урбанизацию. По мере приближения урбанизации огромное потребление энергии приводит к серьезным экологическим кризисам, угрожающим выживанию человека в природе. В настоящее время международное сообщество призывает к разработке стратегий и действий по энергосбережению и сокращению выбросов углекислого газа. Изменения и трансформация энергетической системы окажут глубокое влияние на будущее городов и человечества. Для Китая энергетическая революция является важной движущей силой и символом строительства экологической цивилизации, а энергетическое планирование будущих городов является главным приоритетом. Взятие электрической энергии и межсетевых связей в качестве основы является важной основой для трансформации энергетической системы. В соответствующей практике в стране и за рубежом постепенно проявились характеристики многоуровневых взаимосвязанных городских энергетических систем, которые можно разделить на три уровня.

Объединение энергетических систем

Объединение энергетических Система ставит людей в центр внимания и регулирует режимы энергоснабжения, энергопотребления и хранения энергии в режиме реального времени, связывая несколько звеньев, таких как «источник-сеть-нагрузка-хранение». Среди них поставить людей во главу угла означает не только учитывать потребности людей, но и регулировать их поведение. Связь «источник-сеть-нагрузка-накопитель» означает, что четыре части источника питания, сети, нагрузки и накопителя энергии используют различные интерактивные средства для более экономичного, эффективного и безопасного улучшения возможностей динамического баланса электроэнергетической системы. Объединение энергетических Необходимо в полной мере использовать активную роль людей и информации.

В городской энергетической системе люди будут играть активную роль в производстве энергии, ее хранении и управлении спросом, а энергетическая сеть осуществит трансформацию из центральной системы, состоящей из пассивных пользователей, в гибкую сеть активных пользователей, характеризующуюся энергетическими сообществами. . Эта информация поможет циклу «мгновенного прогнозирования – своевременных действий». Благодаря реагированию на спрос на энергию, прогнозированию и управлению, а также комплексному управлению энергией и распределению виртуальных электростанций, она может сбалансировать местный спрос на энергию и достичь комплексного управления и общая оптимизация энергетической системы.

Объединение энергетических систем

Объединение энергетических Имеет широкий спектр возможностей упражняться в масштабе сообщества. Являясь основной единицей города, сообщество Это основная единица энергетической взаимосвязи. двадцать один век, энергетическое сообщество community）、 гражданское энергетическое сообщество energy сообщества), сообщества возобновляемых источников энергии (возобновляемые energy Продолжают появляться такие концепции и практики, как сообщества, которые в определенной степени способствуют развитию местных энергетических систем (Местные энергетические системы). Energy Системы, LES), активация и использование, а также возобновляемые источники энергии (возобновляемые источники энергии). energy источники, ВИЭ) быстрый рост производства энергии.

Объединение энергетических системе Нужно принимать «мгновенные прогнозы» – Модель циклического динамического планирования «своевременных действий». Это решение, предложенное для решения таких проблем, как большие колебания электроснабжения и спроса, а также ограниченная емкость накопителей энергии. Эта модель прогнозирует поведение пользователей путем предварительного прогнозирования. использовать это в качестве основы для координации управления и распределения энергии, балансировки пиков и спадов потребления электроэнергии, чтобы лучше реагировать и управлять спросом на энергию, снижать потребление электроэнергии и повышать энергоэффективность.

Объединение систем управления лучше отражено в проекте Meregio в совместном энергетическом плане Германии E-Energy.,Проект направлен на реализацию будущей энергетической системы на основе информационно-коммуникационных технологий (ИКТ).,Благодаря двум основным мерам: интеллектуальным счетчикам и системе цен на электроэнергию на основе светофора.,Реализовать модель планирования «мгновенное прогнозирование – своевременные действия». в,Интеллектуальные счетчики загружают и выполняют статистический анализ данных о нагрузке от пользователей в режиме реального времени.,Создание характеристической кривой пользовательской нагрузки,Прогнозирование поведения пользователей по использованию электроэнергии,Найдите слабые узлы, где спрос и предложение электроэнергии не совпадают, и отрегулируйте их.,Он также отправляет интеллектуальные напоминания, когда поведение пользователей в области энергопотребления является ненормальным. Система цен на электроэнергию для светофоров принимает цену на электроэнергию в качестве регулирующего фактора.,Настройте поведение пользователя по потреблению электроэнергии,Помогите сбрить пик мощности и заполнить впадины. Система цен на электроэнергию на светофоре,Красный цвет означает высокие цены на электроэнергию.,Желтый цвет означает средние цены на электроэнергию.,Зеленый цвет означает низкие цены на электроэнергию. упражняться Открыть,Цены на электроэнергию на светофорах могут эффективно влиять на изменения в привычках потребления электроэнергии,Устранение проблем с энергопотреблением. В течение первых 3 месяцев упражняться,Когда индикатор цены на электроэнергию переключается с красного на зеленый,Потребление энергии колеблется от 25% до 35%.,При переключении с желтого на зеленый,Колебание составляет 10%-22%,При переключении между красным и желтым,Колебания составляют 3%-15%. Через 3 месяца поведение пользователей по потреблению электроэнергии было эффективно скорректировано.,Поведение потребления электроэнергии постепенно соответствует пикам и спадам электроснабжения.,достичь устойчивого состояния. Когда индикатор цены на электроэнергию переключается с красного на зеленый,Колебания энергопотребления снижаются до 7%-12%,При переключении с желтого на зеленый,Волатильность упала до 4%-7%,При переключении между красным и желтым,Волатильность упала до 2%-4%.

Объединение энергетических системобработка сигналов

Энергетическая система связывает несколько систем

Внедрение информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) сделало взаимодействие между энергетическими системами и несколькими системами, такими как здания, транспорт и окружающая среда, более интеллектуальными, а возможности междоменного сотрудничества были улучшены. Городское энергетическое планирование должно способствовать объединению множества связанных с энергетикой систем в области производства, передачи, потребления и других связей, в полной мере использовать различные формы энергии, чтобы дополнять друг друга, достигать интегрированной связи нескольких систем и создавать разнообразные источников энергии, которые оптимизированы и дополняют друг друга, а спрос и предложение взаимосвязаны и открыты. Общая энергетическая экосистема для достижения экономичных, надежных и гибких целей городского энергетического планирования. Среди них значение систем, связанных с энергетикой, включает преобразование и оптимизацию энергетических систем, преобразование и модернизацию промышленных систем, экологически чистое развитие транспортных систем, повышение энергоэффективности строительных систем, разработку и использование отрицательных выбросов углерода. технологии и т.д.

Энергетическая система связывает несколько систем

Парк энергетических технологий EUREF (EUREF) в Берлине, Германия, является система связывает несколько системтипичный представитель。В парке есть объекты, связанные с новой энергетикой.и Полная промышленная экосистема для низкоуглеродных технологий,Благодаря сотрудничеству в сфере энергетики, транспорта, строительства, охраны окружающей среды и т. д.,Содействие строительству и демонстрации устойчивых парков. Научно-технологический парк основан в 2008 году.,Занимая площадь 5,5 га.,Еще в 2014 году страна досрочно достигла цели по защите климата к 2050 году по сокращению выбросов углекислого газа на 80%, поставленной федеральным правительством Германии. Эта цель в основном достигается за счет сотрудничества следующей системы: (1) Построение интеллектуальной сети. Соединение зданий, транспорта, окружающей среды и инфраструктурной системы,Это позволяет экономически и экологически безопасно объединять различные проекты на уровне измерений. (2) Повышается энергоэффективность зданий; При строительстве зданий и оборудования в парке первоочередной целью является достижение максимальной энергоэффективности.,И через интеллектуальное централизованное управление энергетической системой (3) Чистое развитие транспортной системы (рис. 5); Возобновляемая электроэнергия доставляется на транспортные средства через солнечные крыши, умные столбы, мобильные счетчики и другое оборудование.,Электромобили подключаются к интеллектуальным сетям в качестве мобильных накопителей энергии,Аккумуляторы от вышедших из эксплуатации автомобилей также можно использовать в качестве стационарных аккумуляторных устройств. (4) Климатически нейтральное энергоснабжение; Строительство энергетического центра,В полной мере использовать биогаз, солнечную энергию, энергию ветра и другие источники энергии.,Экологически чистое производство электроэнергии и отопления. Например, комбинированное теплоэнергетическое оборудование, сжигающее биогаз для выработки электроэнергии.,Отходящее тепло используется для нагрева воды,Другой пример — установка в парке ветряных турбин и солнечного оборудования, чтобы в полной мере использовать ресурсы ветра и солнца.,Когда фотоэлектрические парки и ветряные турбины имеют избыточную мощность, о них будет сообщено в Энергетический центр.,Храните избыток электрической энергии в воде.

Энергетическая система связывает несколько системсуществовать Equigy Платформа энергосистемы блокчейна также имеет хорошую производительность. Эквиги Платформа энергосистемы блокчейна решает проблему скоординированной работы маломасштабной эластичной распределенной энергии посредством координации энергетических, транспортных и строительных систем. Поскольку Европа в настоящее время находится в периоде энергетического перехода, потребление энергии становится все более изменчивым, и появляется все больше и больше распределенных энергетических ресурсов, что требует более гибкой системы управления энергией. На этом фоне 2020 год год, IBM С тремя европейскими сетевыми операторами (TenneT, Terna и Swissgrid) создана Equigy Платформа энергосистемы с блокчейном призвана сформулировать европейские межотраслевые стандарты и создать надежную и эффективную энергосистему. Эквиги Опираясь на технологию Блокчейн и через доверенные информационные центры (такие как домашние аккумуляторы и OEM-производители электромобилей, интеллектуальные счетчики и точки зарядки и другие устройства IoT), У операторов системы передачи (операторов системы передачи system operator, TSO） с операторами распределительной системы (распределение system Операторы, DSO) строятся как мосты для подключения устройств хранения энергии (таких как бытовые аккумуляторы, электромобили и т. д.) на стороне потребителя энергии к сети, чтобы сбалансировать колебания сети. Это решение позволяет как крупным, так и мелким игрокам на рынке возобновляемых источников энергии присоединиться к рынку торговли энергетическими соединениями. Производить и хранить энергию, и облегчить обмен данными между заинтересованными сторонами. текущий, Equigy Применение платформы в основном основано на пилотных проектах. Если взять в качестве примера пилотный проект в Швейцарии, цель проекта состоит в том, чтобы использовать технологию хранения энергии для обеспечения первичного контроля над энергией, балансируя краткосрочные колебания в сети электропередачи за счет поддержки небольших распределенных источников энергии. Этот проект спонсируется Swissgrid (швейцарский оператор системы передачи) и Сотрудничество с Alpiq (швейцарский поставщик энергетических услуг и производитель электроэнергии), С помощью Equigy Платформа балансировки толпы (The Crowd Balancing Платформа), используя технологию Блокчейн и технологию Интернета вещей (IoT) для интеграции небольших децентрализованных единиц (таких как домашние аккумуляторные устройства в сочетании с фотоэлектрическими устройствами, малыми гидроэлектростанциями, технологиями тепловых насосов и даже электромобилями) на рынок управления энергией. Альпик Выступая в роли бизнес-агрегатора, Объединить агрегаторы технологий, контролирующие подконтрольные ресурсы, с Swissgrid Свяжитесь с нами. В проекте А. 1.2 Мегаваттные батареи можно использовать в качестве гибкого источника энергии.

Как работает платформа Equigy

Региональное многоагентное сотрудничество в энергетике

руководствуясь общими целями,Разработка стратегического планирования для городского энергетического планирования на региональном уровне,Неизбежно придется столкнуться с проблемой координации сложных групп заинтересованных сторон на более широком пространстве. Основная концепция централизованной энергетики заключается в интеграции энергетики внутри региона.,Реализация этой концепции неотделима от многоагентного сотрудничества. В процессе городского энергетического планирования упражняться,Любой предмет в любой ссылке имеет свое уникальное ценностное предложение и свои интересы. В этом контексте,Если мы уделяем внимание одному предмету и пренебрегаем другим,,Либо отсутствует экономическая и технико-экономическая согласованность всего жизненного цикла планирования энергоресурсов.,напрямую повлияет на долгосрочную устойчивую работу проекта.

Городское энергетическое планирование должно быть сосредоточено на объединении нескольких энергетических сетей и сотрудничестве многих заинтересованных сторон на региональном уровне для обеспечения оптимальной работы системы. Постоянно обновляя стратегический план, мы будем направлять недавнее строительство энергетической системы, размышлять над недостатками, которые необходимо исправить, и продолжать двигаться к конечной цели.

Региональное многоагентное сотрудничество в энергетике

Энергетический план ЕС носит региональный характер. многоагентное сотрудничество в Типичный представитель энергетики. ЕС и общеевропейский регион имеют прочную основу для сетевого альянса, а развитие энергосистем также является основным инструментом для достижения европейской цели «нулевой выброс углерода в 2050 году». ENTSO-E (Европейский альянс операторов передающих сетей) публикует десятилетний план развития сети (десять Years Network Development План (именуемый в дальнейшем «TYNDP») 6 является важным региональным планом в области энергетики.

Разработка TYNDP занимает два года. Первый – построить сценарий европейского электроснабжения в 2030 и 2040 годах. Например, в сценарном отчете на 2022 год (Национальные тенденции), распределенная энергетика (Распределенная энергетика), Международная Влияние (Глобальные амбиции) Три категории сценариев. В этих сценариях используются новые методы объединения отраслей и специализированные инструменты моделирования для повышения общей эффективности и гибкости, тем самым улучшая координацию различных терминалов и нескольких типов энергии в разных географических масштабах.

Три сценария TYNDP 2022

После построения сценария очень важным шагом является определение потребностей системы. С одной стороны, результаты исследования системных требований могут служить руководством для разработки новых проектов, с другой стороны, проведение исследования системных требований каждые два года может своевременно обновлять фактические потребности, лежащие в основе проекта; В ЕС системные требования варьируются от региона к региону, поэтому в дополнение к общему исследованию одновременно будут разрабатываться подробные инвестиционные планы и исследования чувствительности для каждого региона.

На основе вышеупомянутого отчета спонсор проекта инициирует проект, а группа разработки TYNDP проводит анализ затрат и выгод по нескольким собранным проектам, оценивает, могут ли они помочь удовлетворить требования сценария и системы, и генерирует T для этого года. Основной отчет YNDP и список проектов (например, TYNDP 2020Полностью вовлечен154передачаи26хранящиеся предметы）。

В основном отчете за 2020 год показан подробный процесс окончательного внедрения регионального энергетического стратегического планирования в реальные инженерные проекты: 1) Уточнение потребностей,2) Уточнить решение,3) Предварительная разработка проекта и анализ затрат и выгод.,4) Обсудить, включать ли проект в Национальный план развития и TYNDP.,5) Подайте заявку на участие в европейском «Проекте общих интересов»,6) Инженерное проектирование и процедура лицензирования,7) Финансирование и окончательное инвестиционное решение.,8) Строительство и доводка,9) Заявка на проект и его отслеживание.

В соответствии с требованиями «углеродной нейтральности 2030 года и углеродного пика 2060 года»,Региональная энергетическая синергия моей страны также требует сотрудничества соответствующих ведомств, инновационных предприятий и общественности.,Подход ЕС к энергетическому планированию может стать основой для крупномасштабного объединения энергосистем. При столкновении со сложными ситуациями с множеством заинтересованных сторон,Существует огромная неопределенность относительно будущего развития.,Анализ сценариев и обсуждение требований помогают в нескольких гипотетических вариантах будущего.,Анализируйте ключевые проблемы и уточняйте основные моменты посредством сравнения и моделирования.,Затем руководите созданием и реализацией проекта различными заинтересованными сторонами. В обновлениях каждые два года,Энергетическая стратегия продолжает совершенствоваться для достижения конечной цели,Умение своевременно предоставлять обратную связь в случае возникновения чрезвычайных ситуаций.,Более эффективно реализуйте реальные энергетические проекты.

Следите за обновлениями отчета о тенденциях применения цифровых технологий за 2024 год, который будет опубликован в январе 2024 года.

Автор этой статьи:

У Тинхай Директор и профессор кафедры городского планирования Школы архитектуры Университета Цинхуа

Ли Жуйлун Заместитель директора исследовательского центра умной индустрии исследовательского института Tencent