智慧能源新城落地天津
2021-04-13 08:44:53毛振華黃江林
瞭望東方周刊 2021年7期
毛振華 黃江林
2020年5月6日，天津市位于惠風(fēng)溪智慧能源小鎮(zhèn)的首個(gè)零能耗智慧建筑“0+小屋”落成
當(dāng)科幻作家還在筆端暢想未來(lái)之時(shí)，頗具未來(lái)感的生活已經(jīng)來(lái)到人們身邊。
我國(guó)首個(gè)智慧能源新城近期在天津建成：這座包含了主打“生態(tài)宜居”的中新天津生態(tài)城惠風(fēng)溪智慧能源小鎮(zhèn)以及主打“產(chǎn)城集約”的北辰大張莊智慧能源小鎮(zhèn)兩部分的新城，瞄準(zhǔn)解決清潔能源供給及綜合能源利用難題，在助力城市低碳減排同時(shí)，也使人們對(duì)未來(lái)便利、智能的生活更多了些期待。
本刊記者走進(jìn)智慧能源新城，實(shí)地感受到區(qū)域內(nèi)使用的能源中，清潔能源占比達(dá)到九成，極大減少了碳排放;供電可靠性超過(guò)“5個(gè)9”，意味著用戶(hù)全年停電時(shí)間不會(huì)超過(guò)5分鐘，該指標(biāo)比肩東京、新加坡等國(guó)際化大都市;電能占終端能源的比重高達(dá)45%，為智能家居的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件……
小鎮(zhèn)里的智慧生活
乘車(chē)進(jìn)入天津?yàn)I海新區(qū)，沿黃海北路一路向北駛上彩虹橋，矗立于薊運(yùn)河口的高大風(fēng)機(jī)迎風(fēng)而動(dòng)，映入眼簾。隨之而來(lái)的是綿延數(shù)公里的光伏板在中央大道一側(cè)整齊排列，零能耗智慧建筑鱗次櫛比。在片片綠植掩映中，全域可控的虛擬電廠、能源大數(shù)據(jù)中心點(diǎn)綴其間。這就是中新天津生態(tài)城內(nèi)的惠風(fēng)溪智慧能源小鎮(zhèn)給人的第一印象。
在國(guó)網(wǎng)綜合能源服務(wù)中心門(mén)前，工作人員走近智慧路燈就會(huì)被“發(fā)現(xiàn)”，桿體上立即傳出問(wèn)候語(yǔ)和介紹：“智慧路燈可為市民提供高速無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入、信息交互查詢(xún)等多元化便捷服務(wù)……”
“智能路燈能對(duì)溫濕度、PM2.5、風(fēng)力風(fēng)向等環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還有安防、交通、市政等多種功能的應(yīng)用拓展。比如下雨積水過(guò)深、空氣質(zhì)量不佳，它都能主動(dòng)‘發(fā)現(xiàn)并在后臺(tái)提醒，時(shí)刻感知城市冷暖?！?/blockquote>
“智能路燈能對(duì)溫濕度、PM2.5、風(fēng)力風(fēng)向等環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還有安防、交通、市政等多種功能的應(yīng)用拓展。比如下雨積水過(guò)深、空氣質(zhì)量不佳，它都能主動(dòng)‘發(fā)現(xiàn)并在后臺(tái)提醒，時(shí)刻感知城市冷暖。”國(guó)網(wǎng)天津電力路燈處現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人王澤向本刊記者介紹說(shuō)，該設(shè)備運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，集成了電動(dòng)汽車(chē)充電樁、WIFI、交通信息查詢(xún)等功能，可解決當(dāng)前城市的智能感知設(shè)備在接入上面臨的空間資源緊缺、電源供給多元、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜的問(wèn)題。
區(qū)域內(nèi)綠草掩映下的白色“零能耗小屋”格外顯眼。小屋前的光伏地磚白天發(fā)電晚上發(fā)光，“家庭能源路由器”智能完成洗衣燒水等預(yù)定家務(wù)……看似穿越時(shí)空的幻境，如今在小屋里都成為現(xiàn)實(shí)，它正是智慧能源小鎮(zhèn)成果的集大成者。
北方的春天，乍暖還寒，記者走進(jìn)“零能耗小屋”便感受到一陣暖意襲來(lái)。“全屋恒溫、恒濕，所有能源供給全部依靠太陽(yáng)能，包括采暖?！眳⑴c小屋建設(shè)的國(guó)網(wǎng)天津?yàn)I海公司營(yíng)銷(xiāo)部項(xiàng)目負(fù)責(zé)人賀瑞對(duì)本刊記者說(shuō)，這座極具代表性的零能耗智慧建筑，本身的可再生能源年產(chǎn)能大于或等于建筑全年的全部用能，能夠基本不依賴(lài)外部能源輸入，達(dá)到了“零能耗”。
“開(kāi)啟居家模式?！敝恍枰痪渲噶睿∥荼阕詣?dòng)打開(kāi)了照明及窗簾。“小屋中的能量路由器是‘智慧大腦，指揮著屋內(nèi)高效運(yùn)轉(zhuǎn)?！辟R瑞說(shuō)，通過(guò)手機(jī)也能便捷實(shí)現(xiàn)對(duì)家居的控制。
從室外可以看到，這座面積130多平方米的小屋，屋頂布滿(mǎn)太陽(yáng)能光伏板，4塊光伏地磚替代了小石子鋪在小屋門(mén)口，門(mén)邊垃圾桶也用光伏板制成。這些太陽(yáng)能光伏板承擔(dān)了小屋所有的能源供給。
“我們充分考慮了屋頂結(jié)構(gòu)、光照角度和周邊環(huán)境，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，安裝了60片共計(jì)20千瓦的光伏板。在光照條件較好的情況下，這套光伏系統(tǒng)每天可發(fā)60度電，全年能夠發(fā)電兩萬(wàn)度以上，余電還可實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)賣(mài)錢(qián)。”賀瑞說(shuō)。
他算了一筆賬，小屋節(jié)省了燃?xì)夂蜔崃芫W(wǎng)等配套設(shè)施投資約1.8萬(wàn)元，建筑用能每年能夠節(jié)省電費(fèi)、燃?xì)赓M(fèi)、取暖費(fèi)約5000元。在滿(mǎn)足建筑本體能源消耗的情況下，還可向電網(wǎng)輸送電量1萬(wàn)千瓦時(shí)/年，每年產(chǎn)生收益約4000元。雖然建設(shè)成本較同面積普通建筑要高，但通過(guò)節(jié)約能耗以及發(fā)電產(chǎn)生的效益，這部分成本完全可以收回來(lái)。
類(lèi)似“零能耗小屋”這樣的智慧建筑成果，已經(jīng)在惠風(fēng)溪智慧能源小鎮(zhèn)推廣開(kāi)。
在小屋不遠(yuǎn)處的甘露溪公園，落成不久的綠色能源廣場(chǎng)上，地面和座椅上的光伏板不僅能為照明提供能源，座椅還能充當(dāng)藍(lán)牙音響。小鎮(zhèn)居民王鳳玉說(shuō)：“這些智慧環(huán)保的基礎(chǔ)設(shè)施越來(lái)越多出現(xiàn)在日常生活中，讓我們體會(huì)到了生活的獲得感和幸福感?！?blockquote>
“ 采用‘ 智慧用能系統(tǒng)后，焊接精準(zhǔn)度能提高5%， 殘次品率大幅下降。如今企業(yè)每天平均減少?gòu)U品約40 個(gè)，每年就能節(jié)約損失100 多萬(wàn)元，‘智慧用能出了效益?！?/blockquote>
“智慧用能”出效益
伴隨著大張莊智慧能源小鎮(zhèn)建設(shè)，一個(gè)令一汽富維本特勒汽車(chē)零部件（天津）有限公司傷透腦筋的難題也迎來(lái)了化解契機(jī)。
一汽富維本特勒汽車(chē)零部件（天津）有限公司位于天津市北辰區(qū)大張莊鎮(zhèn)，是奔馳、寶馬等國(guó)內(nèi)外知名整車(chē)企業(yè)的重要合作伙伴。工廠內(nèi)擁有數(shù)量眾多的智能機(jī)器人用來(lái)生產(chǎn)汽車(chē)零部件。生產(chǎn)效率提升的同時(shí)，卻總避免不了下線(xiàn)一些殘次品，給工廠帶來(lái)不小損失。該公司設(shè)備部部長(zhǎng)王偉對(duì)本刊記者說(shuō)：“一天下來(lái)，殘次品帶來(lái)的損失4000多元，每月就得10多萬(wàn)?！?/p>
為解決這一難題，該公司在國(guó)內(nèi)外找專(zhuān)家、組織科研人員攻關(guān)，最終將原因鎖定在了這些智能機(jī)器人身上。原來(lái)，79臺(tái)汽車(chē)配件自動(dòng)焊接作業(yè)智能機(jī)器人只要同時(shí)操作，就會(huì)瞬間形成很強(qiáng)的沖擊電流，造成電壓同步下降。電壓一降，機(jī)器人馬上“撂挑子”，焊接精準(zhǔn)度就難以保證。
據(jù)介紹，國(guó)網(wǎng)天津電力根據(jù)某些生產(chǎn)設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量敏感度高的特性，采用多種設(shè)備開(kāi)展智能控制，保障了一汽富維本特勒汽車(chē)零部件公司的分級(jí)供電質(zhì)量。一旦工廠內(nèi)生產(chǎn)線(xiàn)用電出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的情況，智慧能源控制系統(tǒng)就會(huì)立刻監(jiān)測(cè)到，并向末端治理設(shè)備發(fā)起保護(hù)指令，不間斷電源等治理設(shè)備隨即啟動(dòng)保護(hù)功能，保障生產(chǎn)線(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
“我們配置了5套不間斷電源和5套動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器，對(duì)焊接機(jī)器人母線(xiàn)配置1套靜止同步補(bǔ)償器。并在工廠電源進(jìn)線(xiàn)、主要供電母線(xiàn)和重要敏感負(fù)荷前端，安裝3套電壓暫降監(jiān)測(cè)終端，一并接入高品質(zhì)分級(jí)供電管理軟件?！眹?guó)網(wǎng)天津城東公司營(yíng)銷(xiāo)部楊國(guó)朝向本刊記者揭示了其中的奧秘。
“采用‘智慧用能系統(tǒng)后，焊接精準(zhǔn)度能提高5%，殘次品率大幅下降。如今企業(yè)每天平均減少?gòu)U品約40個(gè)，每年就能節(jié)約損失100多萬(wàn)元，‘智慧用能出了效益?！蓖鮽フf(shuō)。
在大張莊智慧能源小鎮(zhèn)，對(duì)電能質(zhì)量要求較高的企業(yè)還有不少。愛(ài)旭太陽(yáng)能科技有限公司、鑄金科技有限公司等企業(yè)都對(duì)這個(gè)項(xiàng)目產(chǎn)生了濃厚的興趣，準(zhǔn)備開(kāi)展智慧能源工廠改造。
事實(shí)上，大張莊智慧能源小鎮(zhèn)的魅力還遠(yuǎn)不止于此。轄區(qū)內(nèi)的直流智能樓宇，是目前國(guó)內(nèi)配用電場(chǎng)景最齊全的直流樓宇，同樣展現(xiàn)著智慧用能的新風(fēng)尚。
直流樓宇的樓頂鋪設(shè)了132塊光伏板，每天可發(fā)電120度。樓內(nèi)構(gòu)建了直流微網(wǎng)，柔性多狀態(tài)開(kāi)關(guān)站預(yù)留了直流接口，樓內(nèi)22種直流用電設(shè)備可以接入直流電使用，這樣就沒(méi)有了交直流轉(zhuǎn)換的能源損耗。整套設(shè)備每年節(jié)約樓宇用能成本達(dá)100多萬(wàn)元。
展望未來(lái)，直流微網(wǎng)的這一探索將使光伏、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)可靠互聯(lián)，滿(mǎn)足產(chǎn)城融合區(qū)高品質(zhì)用電需求。今后可接入風(fēng)光氣地?zé)岬榷喾N能源形式，能源來(lái)源將更豐富、清潔。
大數(shù)據(jù)助力減排
應(yīng)對(duì)氣候變化的關(guān)鍵在于控碳，而必由之路是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和。智慧能源新城的建設(shè)，為城市加快節(jié)能減排提供了一條可行的“捷徑”。
“這兩個(gè)智慧能源小鎮(zhèn)均是以能源與城市融合發(fā)展為目標(biāo)，充分體現(xiàn)了能源互聯(lián)網(wǎng)清潔低碳、安全可靠、泛在互聯(lián)、高效互動(dòng)、智能開(kāi)放的特征?！眹?guó)網(wǎng)天津電力副總經(jīng)理陳竟成接受《瞭望東方周刊》采訪時(shí)說(shuō)，智慧能源小鎮(zhèn)全面建成后，區(qū)域內(nèi)供電可靠性超過(guò)99.999%，重要負(fù)荷供電“零閃動(dòng)”，區(qū)域內(nèi)清潔能源利用比例達(dá)到90%，可再生能源全額就地消納，電能占終端能源比重超過(guò)45%，多種能源協(xié)同轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)最優(yōu)利用，這些都與城市低碳減排的目標(biāo)不謀而合。
中國(guó)工程院院士余貽鑫認(rèn)為，智慧能源小鎮(zhèn)在能源轉(zhuǎn)型及電網(wǎng)、產(chǎn)業(yè)、服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新突破，為智慧能源和能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)做出探索，對(duì)天津構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系具有重要實(shí)踐意義。
2020年12月3日，國(guó)網(wǎng)天津電力運(yùn)維人員在天津中新生態(tài)城“惠風(fēng)溪”智慧能源小鎮(zhèn)監(jiān)控大廳內(nèi)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況（孫凡越/攝）
作為國(guó)內(nèi)具有首創(chuàng)性的探索，兩個(gè)智慧能源小鎮(zhèn)還建成了覆蓋發(fā)輸變配用和源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)的智慧物聯(lián)體系，綜合利用5G通信、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了能源網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)的“全感知”，電網(wǎng)運(yùn)行模式由傳統(tǒng)“人工巡視”“故障搶修”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸悄苎惨暋薄爸鲃?dòng)防御”。建設(shè)過(guò)程中積累的能源轉(zhuǎn)型、電網(wǎng)升級(jí)等10項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新成果和10項(xiàng)模式創(chuàng)新成果具備了復(fù)制推廣的條件。
值得注意的還有，電力大數(shù)據(jù)應(yīng)用也提上了日程，將通過(guò)“最強(qiáng)大腦”縝密分析用能情況，輔助政府決策。
據(jù)介紹，國(guó)網(wǎng)天津電力創(chuàng)新“環(huán)保+電力大數(shù)據(jù)”模式，開(kāi)發(fā)出“應(yīng)急減排企業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)”，能為生態(tài)環(huán)境部門(mén)有效精準(zhǔn)地治理大氣污染提供助力。
“根據(jù)電力部門(mén)提供的用能數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)濱海新區(qū)有100多個(gè)被監(jiān)測(cè)企業(yè)存在夜間生產(chǎn)行為模式。通過(guò)查看分時(shí)用電曲線(xiàn)可知，有一家企業(yè)以夜間生產(chǎn)為主，呈現(xiàn)典型的避峰型生產(chǎn)模式，這與減排企業(yè)夜間停產(chǎn)的要求不符?！碧旖蚴猩鷳B(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心高級(jí)工程師孫猛介紹說(shuō)，電力大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高，具有與生產(chǎn)強(qiáng)相關(guān)的特點(diǎn)。天津市能源大數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)保措施落實(shí)情況，第一時(shí)間將相關(guān)信息發(fā)送到生態(tài)環(huán)境部門(mén)。與此同時(shí)，工業(yè)企業(yè)用電情況分析報(bào)告，也將為減排量核算和精準(zhǔn)治污提供技術(shù)支撐。
“這為重污染天氣期間開(kāi)展監(jiān)管執(zhí)法提供了快速有效的監(jiān)管手段。”他說(shuō)。
基于前期探索，2020年11月，國(guó)網(wǎng)天津市電力公司與天津市生態(tài)環(huán)境局專(zhuān)門(mén)簽署《天津市電力大數(shù)據(jù)助力打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)戰(zhàn)略合作協(xié)議》。雙方將聚焦數(shù)據(jù)應(yīng)用、技術(shù)合作等方面，開(kāi)展電力大數(shù)據(jù)與污染關(guān)鍵因素關(guān)聯(lián)分析，有效提升精準(zhǔn)治污和精準(zhǔn)執(zhí)法水平。
創(chuàng)新沒(méi)有終點(diǎn)。未來(lái)，將有更多各美其美的智慧能源小鎮(zhèn)在中國(guó)崛起。它們目標(biāo)一致、串點(diǎn)成網(wǎng)，將共同編織成低碳、高效、智慧生活的美好藍(lán)圖。
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