【江苏样板】技术内外，城市方圆
技术内外，城市方圆
文／本刊记者 刘伟 本刊特约记者 欧昶
“如果你热爱自然，那么请搬到城市里来。”
这个与众不同的观点，是哈佛大学经济学家爱德华·格莱泽（Edward Glaeser）提出来的。在《城市的胜利》这本书中，他认为，相对于生活在人口密度较低的地区和驾车出行来说，生活在人口密度较高的地区和步行对环境更为友好，前提在于城市制定出合理的能源环境政策。更为重要的是，高密度的城市生活，不仅有利于保护自然生态，而且还能刺激创新。高密度都市中面对面的人际交流、科技的碰撞和快速迭代，自古以来就是人类进步的引擎。
带着上述启示，再来观察苏州和南京，会更容易理解，为什么江苏会成为能源变革的先行者和典范，为什么资源禀赋低的地区，反而能孕育出更绿色、更宜居、更人性的能源模式。
从能源变革所必需的创新力来看，高密度的产业布局和城镇化水平，为江苏带来了其他地区难以企及的优势：江苏是新能源设备和电力装备制造大省，尤其在智能电网领域拥有很强的科技研发能力和设备制造能力，智能电网产业发展领跑全国，电力控制保护技术国际领先，高端智能二次设备企业聚集度位居全国首位。
正是因为有高度创新性的技术做支撑，未来城市的雏形，方能出现在江苏。
从传统到智能
城市转型需要什么样的能源变革？也许不外乎三个层面，那就是能源生产更清洁、消费更节约、网络更智能。而智能，是当下所有能源技术共同努力的方向，对于用户侧来说，智能技术可以带来更为直观的体验，最能体现技术“锐利”的一面。
一个典型的案例是，在城市生活中，遇到停电怎么办？
一般人的反应会是先看向窗外，或者敲敲邻居家的门，来判断是大规模停电，还是自己家中的问题；如果是自己家的问题，那么可以拨打95598进行故障申报。按照国家电网公司的服务标准，城区范围内的用电客户，将会在45分钟之内迎来上门维修服务。
在电力公司这一端，面对同一起停电事故，在同一段时间内，也会进行一整套“规定动作”——首先监测到停电事故，进行故障定位，然后派人员到现场进行抢修。接到用户故障申报的客服人员，很可能一时无法判断停电原因，只能等到抢修人员达到现场，一切才能有个分晓。
在现有的配电模式下，45分钟已是极致，那么未来将会怎样？
在南京江宁经济技术开发区，南瑞集团配/农电公司副总经理鞠达向记者介绍说，未来的电网企业，可以主动感知到可能出现的故障，并制定应对策略，通过控制中心有效执行，而不是只能在故障发生后才被动地采取措施。用电客户也将无须拨打电话，取而代之的是一条电力公司发出的短信，提示停电的原因及预期修复的时间，而从停电发生到短信送达，只需要短短的10秒钟。
这套响应系统的背后，是主动配电网技术的发展。在传统配电网的运行系统下，电能是从大型发电厂到用户的单向流动，而分布式电源的不断接入，造成了配电网中的功率双向流动，传统配电网将难以满足低碳背景下高渗透率可再生能源发电接入与高效利用的要求。而主动配电网之所以被称为“主动”，即在于它可以实现电网侧的主动规划、主动服务、主动控制、主动感知，用户侧的主动响应，以及分布式电源的主动参与，前面所说的10秒停电通知，只是其“主动性”最为生动的呈现。
具体到江苏苏州来看，随着苏州地区负荷密度的不断增大，对配电网的灵活性与可靠性提出了更高的要求，配电网需要不断提高供电可靠性不断提高电能利用效率，同时适应大规模分布式电源与电动汽车充电站/桩等非线性负荷的接入，主动配电网的建设，成为日益迫切的需求。
南瑞集团在苏州的主动配电网建设，以苏州工业园区为试点示范，这里是苏州发展生产性服务业与知识服务流程外包产业的重点区域，园区内有众多高新技术行业如精密制造业、电子芯片加工业等，园区环金鸡湖区域是苏州的CBD金融核心，拥有众多的金融机构、政府机关和超高层建筑，因此对供电可靠性及电能质量都提出了极高的要求。基于上述特点，南瑞集团在工业园区内部进行了三个区域的示范建设，分别是绿色供电示范区、优质供电示范区及可靠供电示范区，重点围绕五个方面展开，即交直流混供、电源即插即用、源网荷储协调控制、柔性直流互联以及定制电力。主动配电网的建设，不但能够提高配电网结构的优化和改进，提升分布式资源的高效利用，将供电可靠性由99.99%提升到世界领先的99.999%，更可带来巨大的经济效益和社会效益，仅精密制造业企业每年因电能质量导致的直接经济损失即可减少数百万元。
从电力到综合能源服务
任何领域的变革，都终将落实到终端消费领域，在潜移默化中带来我们生产、生活方式的变化。在城市中，存在形形色色的能源用户，它们以厂房或者大楼的形式，以清一色的外表呈现在我们面前，但其能源需求却千差万别，有各种不同的个性化需求。南瑞研究院能源技术研究部经理杨冬梅将这些用户分为四类：第一类是医院学校等公共服务设施，第二类是商场、写字楼等商业综合体，第三类是工业大用户，第四类则是城市居民。同一类用户虽然在用能强度、密度、季节性等方面存在一些共性，但当具体到个案的时候，它们的用能方式、用能行为，以及对能效提升的迫切程度、价格敏感度、感受评价各有不同，而现代能源服务的最终目的，就是满足用户的个性化需求，从而将能源服务做成真正的产品。
在苏州能源变革典范城市的建设中，有一个被称为“负荷侧用能方式变革”的示范项目，其终极目的，是以电为核心，实现整个能源体系的配置、调度、运行、交易和评价。
电是多种能源进行耦合的中枢，电与冷、热之间可以进行双向的转化，在各种类型的能源管网中，电网的调度效率和安全性也是最高的。但从技术上看，综合能源系统由多类异质能流组成，不同能源系统耦合形成更加复杂的系统。另外，不同能源系统具有显著不同的动态过程，呈现多时间尺度特点。传统的单一能源系统的建模、分析和控制方法无法直接应用，需要深入研究多能流耦合下的建模、分析、优化和控制的方法。从应用成本来看，不同能源在不同应用场景下，也具有不同的经济性特征。此外，还存在不同利益主体之间相互竞争、此消彼长的问题，因此，如何对各种能源技术进行整合，同时通过市场化机制协调不同主体之间的利益，就成了城市多能互补体系建设亟待解决的问题。
杨冬梅指出，受制于资源禀赋，江苏的用能成本相对较高，因此企业等用能综合体对价格较为敏感。如果能通过多能联合管理来降低用户的用能成本，在技术上或管理上提供支撑，那就从用户侧打开了能源变革的通道。
在传统电力系统调度的基础上，南瑞集团运用综合能源优化调度系统，充分考虑用户侧电、气、热的多能源耦合与互补性，提出了多元能源的时空互补协调优化调度技术。南瑞集团先后在天津滨海新区、南瑞江宁基地开展了综合能源服务项目，其中南瑞江宁基地能源综合管控项目实现了园区变电站、配电室、光伏、用电、用水、能源站、污水处理、停车访客等能源系统的全面集成和管控，优化了不同能源的运行模式，提升了园区能源的运行效率。
综合能源服务在现代城市中扮演着重要的角色，不但能够实现多能协同供应和能源的综合梯级利用，提升城市供能基础设施的利用效率，而且由于它具备资金和技术密集的特点，因此能够催生出更多的能源消费模式和商业模式，进一步推动信息产业与能源产业的融合、轻资产与重资产的融合，以及金融产业与实体经济的融合。
从个性化到系统化
9月20日，第二届中国能源产业发展年会暨中国城市能源变革峰会在北京举行。在这次会议上，国网（苏州）城市能源研究院发布的“中国城市能源变革指数”揭示，尽管参与评价的城市正在向着清洁、低碳、安全、高效、智慧、便捷的方向前进，但不同城市的能源结构及能源效率差异仍然较大，“城市能源管理条线分割，缺少内生动力，信息共享不足，对城市能源变革带来负面影响。”
城市能源转型所遭遇的很多问题，都是制度性、系统性，并且是由历史原因造成的，因此，对于各类参与主体而言，因地制宜，就变得尤为重要。
在南瑞集团，鞠达向记者介绍了苏州主动配电网示范工程的进展情况，这个工期只有10个月的项目，涉及用地规划、前期拆除、审计、监理等多个环节，中间涉及与能源供应商、科研院所、金融机构、园区管委会、工业企业等多方面的协调。强大的资源整合能力和本土化的实践能力，已经成为城市能源变革者必备的技能。
不同的企业性质、出资背景和运行机制，让不同的企业拥有不同的偏好，擅长面对不同的客户。以南瑞集团为例，这家隶属于国家电网公司、同时又拥有上市板块的企业，一方面拥有国企的社会责任感，一方面也拥有灵活的运行机制。在城市配电网的建设中，它承担了一些商业上并不十分经济的试点项目，来做一些创新的工作。而江苏的大量民营企业，也以极强的灵活性和渗透力，活跃在城市能源系统的各个领域。
示范的意义在于推广，在于探索出一条可供后来者行走的路，个性化的尝试，也需要最终上升到经验、政策和标准，方能为制度环境的改善提供支撑。近年来，国内外标准化组织在与能源互联网和综合能源服务相关的技术领域开展了标准体系的研究，南瑞集团也在多元能源规划、能效管理等方面，结合产品研发和工程应用实践，积极参与国际、国家标准规范的制定。在18家国内科研单位和主流高校的共同参与下，南瑞集团牵头开展了“面向新型城镇的能源互联网关键技术研究”，研究相关技术规范的制定，为城市能源系统之间的整合，提供基本的制度框架。
