能源综合体：变电站“华丽变身”
来源:能源评论杂志2019-05-05 09:53:39
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变电站是电网企业的核心资源，依托变电站的便利条件开展能源综合体建设，可实现电网企业由传统供电业务向综合能源服务业务的自然延伸。
变电站是电网企业的核心资源，在承担电力输配和地区电力供应方面发挥着重要的枢纽作用。依托广泛分布的变电站开展能源综合体建设，可实现电网企业由传统供电业务向综合能源业务的自然延伸。同时，以变电站为依托的能源综合体，可实现电力/能源供应方、设备提供方和用户的良性互动与互利共赢，具有良好的发展前景。
多站合一，精准施策
能源综合体本质上是以客户需求为中心、以服务为导向的一站式能源解决方案。以变电站为依托的能源综合体，其核心是充分发挥变电站的能源配置中心作用，构建支持多能互补的“源-网-荷-储”协同控制区块，最终目的是实现电网企业业务从单一供电向综合能源服务的转变，促进电网企业向综合能源服务商的深度转型。
依托变电站建设能源综合体，有多种方案可供选择。最为便利的选择，是利用变电站的屋顶资源，布置屋顶光伏发电板，建设光伏发电站，产生的电力可供变电站照明、运行和制冷使用，从而减少变电站本身运行所带来的电能损耗和成本损失。
这种“自发自用”的模式只是变电站转型的第一步，在进行设施改造的基础上，变电站还可进一步转型为能源供应站、电力服务站、储能站和电动汽车充电站，并由此成为区域内能源数据的汇集和分析中心。
通过安装燃气分布式电源、热泵和冰蓄冷等装置，变电站可以转型为区域内的能源供应站。利用燃气分布式发电的余热、烟气集中供冷供热，开展“冷热电三联供”，可以降低冷热负荷用电成本，满足用户对冷、热、电的多样能源需求。这一模式可主要针对传统产业工业园区、医院、高校等用户。
在对电能质量有特殊需求的新兴产业园区（如芯片制造业、半导体制造业）、计算中心、重要保电用户等区域内，变电站还可被改造为电力服务站。通过安装电能质量调节装置，变电站可为用户提供定制化供电套餐，减少用户因电压暂降、三相不平衡、谐波、频率波动等问题带来的生产损失。
对于电网侧和用户侧储能的发展而言，变电站也是重要的基础设施资源。在变电站安装飞轮、电化学等储能装置建设储能站，可提高用户的供电可靠性，减少用户容量电费，并进行峰谷套利，方便用户在条件成熟时参与电力辅助市场交易，兼顾电网侧和用户侧储能价值。这一模式对生产呈现尖峰特性、对供电可靠性要求较高的工业用户具备较强的适用性。
此外，还可以安装充电桩和停车位，在变电站建设电动汽车充电站，开展电动汽车充电、租赁业务，扩大充电服务市场，提高用户粘性，通过收取充电服务费、停车费等保证变电站的合理收益。
无论是能源供应站、电力服务站，还是储能站或电动汽车充电站，其产生的大量数据资源都可成为变电站的重要核心资源。在变电站内建设数据中心，开展用户能效监测、智能分析，可以实现能源的互补协调，优化控制和全景展示，将能源综合体打造为本区域“能量流+信息流+价值流”的协调控制中心，通过大数据分析为用户提供用能建议、制定节能方案。
建设能源综合体，在试点阶段可开展上述“多站合一”式建设，后期推广阶段可结合实际情况进行要素选取。要素的选择，一方面要考虑变电站周边用户的用能需求和用户特点，另一方面也受制于变电站本身的占地面积和电气设计可扩展程度。对于打算开展三联供的变电站，还要考虑天然气管道的覆盖程度、气源保障能力等。
需要指出的是，对于一些地理位置相对较近、供电服务用户相对集中的2~3个变电站，可选择不同的要素分别建设，然后“抱团”开展能源协调调度，共同满足所在地区的用户需求，起到节省用地、提高装置利用率的目的。
一专多能，一举多得
变电站不仅仅是电力传输和配送的技术主体，作为一种重要的基础设施，还具备多方面的公共性特征。将变电站逐步转型为能源综合体，不仅有助于提升变电站本身的运行管理质量，还能成为社区内多种资源、多方主体的粘合剂，从而提升整个区域的能源运行效率。
建设能源综合体，首先可以推进变电站本身的建设。通过科学利用预置舱、标配式设备，可提高变电站施工效率和工艺水平，同时，通过引导制定相关设备标准，能够促进综合能源相关设备制造业的良性发展。
在综合能源业务方面，通过建设屋顶光伏、三联供、冰蓄冷、充电桩等设施，可降低变电站能耗，增加用户用能选择，扩大电动汽车充电市场，发挥城市变电站靠近用户的天然地理优势，增大用户粘性，提高综合能源业务的市场占有率。
在土地资源利用方面，建设能源综合体能够有效利用现有变电站的土地资源。通过在传统的变电站内部布置多样化综合能源装置，可实现变电站由单一供电功能向多种能源供应功能的转变，在生产要素上实现“一专多能”，从而进一步打破行业壁垒，带来能源供应体系的又一次突破。
变电站的发展转向，也是增量配电改革的一次机遇。将有条件的园区供电变电站改造为能源综合体，向园区内的工业用户提供冷、热、气、高品质电力等多能服务和一站式解决方案，可提高用户的能效水平，降低用户用能成本，减少因能源品质问题带来的用户损失。
多要素考量，多方共赢
本质上以客户为中心，操作上结合具体实际，路径上选择有利策略，目标上实现互利共赢，以上四点，是能源综合体建设应坚持的四个原则。以上述原则为指导，能源综合体应重点考虑以下因素：
首先是地址和要素的选择。能源综合体所选择的变电站，无论新建还是改造，应尽可能地靠近用户负荷中心，以减少能源在传输过程中的损失，为用户的使用提供便利。因此，处于城市中心、接近工业园区或是在园区内部的用户站应是能源综合体的首选。在规划选址方面，需要充分调研园区和用户的用能特性和用能需求，选择合适地点进行能源综合体的改造或新建，合理匹配能源综合体的建设要素并对综合能源装置进行容量优化。
在要素的选取上，应该对周边的用户用能需求、用能特点进行充分的调研。对于工业园区，按照离散制造业（通信设施、航空航天、电子设备、机床、汽车、家电、玩具、服装等）、过程工业类（电力、冶金、化工、建材、造纸、食品、医药等）、新型研发产业类（电子信息、新材料、生物技术、节能环保、新能源等）进行合理划分。在调研基础上，根据不同用户类别，设置不同应用场景，开展不同综合站的典型设计。
其次是建设方案的考量。能源综合体对应已建好的变电站（存量变电站）和计划新建的变电站（增量变电站），因此，能源综合体的建设方案主要分为改造方案和新建方案两种。对于改造方案，除了根据不同应用场景选取相应要素之外，还要考虑变电站的占地面积、一次设备的可利用间隔等。对于新建方案，在设计变电站的过程中，除了传统的输变电工程设计，还要为综合能源设备预留出可扩展的占地和间隔，在选择综合能源设备时，应本着占地小、施工效率高、替换方便的原则，更多地采用预置舱、标配式的设备。此外，对于开展能源综合体“抱团”的应用场景，可在新建变电站中布置协调调度和控制设备，成为“抱团”综合体的“主站”，其他改造变电站作为“子站”，进行“主-从”控制。
针对不同的应用场景，能源综合体应具备不同的典型设计方案，探索预制舱、装配式设备与传统输变电设备的融合衔接，涉及“冷热电三联供”的应用场景需要研究气源和现有带电设备的安全距离和设计标准，保证能源综合体的安全运行。
再次是用能方案的制定。用能方案应以需求为导向，为用户制定差异化方案，在价格上应具有市场吸引力。利用燃气发电余热、烟气集中供热供冷降低供热、供冷成本，采用合同管理方式，引入储能等手段降低专线用户需量电费，用技术经济手段引导削峰填谷，降低用电成本。
最后是商业模式的打造。能源综合体的改造和新建过程中应考虑与变电站周围的土地拥有方、用户开展合作，开展能源综合体共建、合同能源管理和收益共享。对于一些可移动式、标配式装备，可考虑与设备生产厂商开展合同租赁，提高设备利用率和设备周转效率，打造综合能源服务生态圈。
为确保能源综合体的经济技术可行性，应优选技术好、造价低、质量优的方案。研究能源综合体不同的商业模式，探索采用租赁、能源合同管理等方式降低能源综合体的建设和运行成本，提高能源综合体的收益。
建设能源综合体、开展一站式综合能源服务，无论从社会提质增效方面还是从企业发展转型方面都具有重要意义。应该指出，建设能源综合体不能仅仅依靠单方的力量，而应该成为社会、政府、企业、用户的共识，通过各方广泛合作、相向而行，才能最终确保能源综合体达到建设目标，真正满足各方对更高品质能源和更高质量发展的期待。（杨洋 魏孟举 王康）
原标题:能源综合体：变电站“华丽变身”