提升能源利用效率，勢(shì)在必行。在日前國(guó)務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》中，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型提出明確要求，到2030年，重點(diǎn)耗能行業(yè)能源利用效率達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
電網(wǎng)科研人員如何做好低碳科技創(chuàng)新，引導(dǎo)客戶(hù)企業(yè)轉(zhuǎn)變用能方式，推進(jìn)用能設(shè)備節(jié)能降耗？10月28日，本報(bào)記者走進(jìn)中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司用電與能效研究所，了解節(jié)能技術(shù)的大世界。
能耗檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)企業(yè)、幫省錢(qián)
在中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司用電與能效研究所，科研人員們緊張而忙碌著，項(xiàng)目資料、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、研究報(bào)告等材料堆滿(mǎn)了他們的案頭。
定期體檢，是人們了解自身健康狀況的有效途徑。對(duì)于工商業(yè)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，企業(yè)的各項(xiàng)用能設(shè)備就像人體的器官一樣，也需要定期“體檢”，能效檢測(cè)技術(shù)就是專(zhuān)為用能設(shè)備“體檢”而來(lái)。
用電與能效研究所高級(jí)工程師何桂雄從事用電與能效相關(guān)技術(shù)研究已有11年。工作初期，他和同事們發(fā)現(xiàn)能效檢測(cè)受限于場(chǎng)地要求，企業(yè)需攜帶用能設(shè)備前往專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，耽誤生產(chǎn)，許多企業(yè)望而卻步。
做好能效檢測(cè)，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的關(guān)鍵一步?！澳懿荒芙ㄒ蛔苿?dòng)式的實(shí)驗(yàn)室呢？”何桂雄和他的同事們開(kāi)始思索。
2011年，用電與能效研究所開(kāi)始開(kāi)展“典型用能系統(tǒng)能耗仿真與節(jié)能分析技術(shù)研究、系統(tǒng)研制及工程應(yīng)用”項(xiàng)目的研究，研發(fā)出了集便捷化能效數(shù)據(jù)采集、專(zhuān)業(yè)化用能系統(tǒng)能耗仿真分析、快速化能效診斷評(píng)估等功能于一體的專(zhuān)業(yè)“體檢”裝備——能效檢測(cè)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。
能效檢測(cè)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室看上去像一輛急救車(chē)，只是車(chē)?yán)镅b載的不是急救設(shè)備，而是覆蓋能效檢測(cè)全流程的能效檢測(cè)設(shè)備?！斑@座實(shí)驗(yàn)室可以直接開(kāi)進(jìn)企業(yè)，隨時(shí)隨地檢測(cè)能效?！焙喂鹦劢榻B。
能效檢測(cè)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室車(chē)頂搭載了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)終端，進(jìn)入企業(yè)后，檢測(cè)人員將便攜式能效檢測(cè)終端與客戶(hù)用能設(shè)備連接，海量數(shù)據(jù)會(huì)被采集并無(wú)線傳輸?shù)揭苿?dòng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的便捷式能效集中交互儀，進(jìn)而經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)業(yè)模型分析，得出能效檢測(cè)報(bào)告。
“我們可以提供配電、鍋爐、風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、中央空調(diào)等典型用能系統(tǒng)的能效檢測(cè)，并幫助企業(yè)定制改造方案。”何桂雄告訴記者，完成改造的企業(yè)用能效率可以提升8%~15%。
用電與能效研究所教授級(jí)高級(jí)工程師鐘鳴舉這樣一個(gè)例子，有一次他跟隨能效檢測(cè)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室前往北京的一家車(chē)企檢測(cè)，該車(chē)企的生產(chǎn)基地剛投運(yùn)不久，各項(xiàng)用能設(shè)備也選擇了節(jié)能型，但電費(fèi)成本仍讓企業(yè)頭疼。檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，該企業(yè)安裝的變壓器容量遠(yuǎn)大于該企業(yè)的用電需求，屬于“大馬拉小車(chē)”，既不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保。在能效檢測(cè)報(bào)告的建議下，該企業(yè)更換了合適的變壓器，降低了用能成本，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能目標(biāo)。
隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，能效檢測(cè)技術(shù)也有了新發(fā)展?！拔覀儸F(xiàn)在正在研發(fā)企業(yè)能效‘云診斷’系統(tǒng)，屆時(shí)企業(yè)只需要在用能設(shè)備上部署智能采集終端，終端采集到的數(shù)據(jù)就會(huì)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆贫?，然后‘云診斷’系統(tǒng)就可以對(duì)客戶(hù)的能效水平、單位產(chǎn)值、用能成本等診斷分析，出具能效診斷報(bào)告，提出用能優(yōu)化建議?！庇秒娕c能效研究所高級(jí)工程師王松岑說(shuō)，企業(yè)能效“云診斷”系統(tǒng)研發(fā)成功后，企業(yè)將更快更好地了解自身能效情況。
攻關(guān)“排毒”，耗能大戶(hù)變節(jié)能大戶(hù)
某企業(yè)數(shù)據(jù)中心的制冷系統(tǒng)V型冷凝器。
最近，“雙十一”購(gòu)物節(jié)火爆開(kāi)啟，人們瘋狂“剁手”時(shí)，遠(yuǎn)在張北的阿里巴巴數(shù)據(jù)中心正高速運(yùn)轉(zhuǎn)，消耗著大量的電能。
近年來(lái)，我國(guó)數(shù)據(jù)中心的數(shù)量與日俱增，已成為新的“能耗大戶(hù)”。數(shù)據(jù)中心24小時(shí)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，晝夜不歇，除了服務(wù)器等核心設(shè)備用能以外，還有不間斷電源、照明、冷卻等輔助設(shè)備用能，就像一座座不冒煙的工廠，消耗著海量的電能。
數(shù)據(jù)中心計(jì)算資源功耗分布與供冷分布不匹配，電力負(fù)荷靈活但缺乏有效調(diào)控，余熱缺乏有效利用……這些問(wèn)題如何破解？
為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心節(jié)能增效，用電與能效研究所工程師陳洪銀和同事們開(kāi)展了一系列關(guān)鍵技術(shù)研究，包括數(shù)據(jù)中心冷負(fù)荷分布追蹤、分層分區(qū)精準(zhǔn)供冷、數(shù)據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)潛力評(píng)估、余熱回收梯級(jí)利用等數(shù)據(jù)中心先進(jìn)用能技術(shù)。
該項(xiàng)目研發(fā)了精準(zhǔn)供冷邊端智能控制裝置、數(shù)據(jù)中心節(jié)能與能效管理系統(tǒng)等成果，正在天津某大型數(shù)據(jù)中心示范應(yīng)用，為該數(shù)據(jù)中心提供精準(zhǔn)供能、優(yōu)化用能、余熱回收等能源利用運(yùn)行策略，實(shí)現(xiàn)能效在線評(píng)估，提升數(shù)據(jù)中心能效水平，預(yù)期可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行PUE（PUE值是指數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載消耗的能源之比。PUE值越接近于1，表示一個(gè)數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高）降低5%以上，節(jié)約用能成本8%以上，形成數(shù)據(jù)中心降本增效整體解決方案。
如今，綜合能源服務(wù)已在社會(huì)各領(lǐng)域加速推進(jìn)，已成為提升能源效率、降低用能成本、促進(jìn)需求側(cè)資源有效利用的重要手段。
“我們的研究要時(shí)刻走在前頭，為具體實(shí)踐提供技術(shù)支撐?！辩婙Q告訴記者，用電與能效研究所已面向園區(qū)、建筑、工業(yè)企業(yè)等客戶(hù)，開(kāi)展了大量設(shè)備級(jí)及系統(tǒng)級(jí)能耗仿真、能效評(píng)價(jià)與服務(wù)模式研究。
最近，何桂雄和同事們正著手鄉(xiāng)村用能領(lǐng)域的研究。研究項(xiàng)目試點(diǎn)落地在江西省吉安市新干縣界埠鎮(zhèn)洞口村，幫助該村的長(zhǎng)平生態(tài)林牧場(chǎng)提高能源自給率、可靠性和利用效率。
長(zhǎng)平生態(tài)林牧場(chǎng)是以畜牧養(yǎng)殖為主，種植業(yè)、漁業(yè)以及林業(yè)為輔的生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)牧場(chǎng)。為實(shí)現(xiàn)能源綜合利用，項(xiàng)目組構(gòu)建了以屋頂光伏、廢棄物發(fā)酵池、沼氣發(fā)電、水源熱泵、儲(chǔ)能等為要素的微能源網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)、協(xié)同互動(dòng)?！梆B(yǎng)殖場(chǎng)的屋頂有了光伏發(fā)電，動(dòng)物的糞便可以用來(lái)沼氣發(fā)電，還建設(shè)了水源熱泵、儲(chǔ)能等設(shè)施，不僅提高了能源自給率、可靠性和利用效率，還解決了養(yǎng)殖場(chǎng)的環(huán)境污染問(wèn)題?！焙喂鹦壅f(shuō)，希望這種技術(shù)可以在鄉(xiāng)村廣泛推廣，促進(jìn)鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)綠色可持續(xù)發(fā)展。
技術(shù)升級(jí)，一個(gè)仿真系統(tǒng)模擬一個(gè)能源站
“現(xiàn)在我們構(gòu)建了2臺(tái)燃?xì)鉄崴仩t、6臺(tái)離心式冷水機(jī)組、2臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)、2臺(tái)溴化鋰吸收式制冷機(jī)、2套蓄冷（熱）裝置，將它們連接構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，然后運(yùn)行綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化策略?！痹诰C合能源仿真與測(cè)試平臺(tái)上，陳洪銀用一臺(tái)電腦就模擬出了上海世博B片區(qū)能源站的綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行工況。
上海世博B片區(qū)能源站主要為片區(qū)內(nèi)各央企總部辦公樓及附屬商業(yè)建筑供能，供能總面積為64.7萬(wàn)平方米，實(shí)現(xiàn)了對(duì)冷熱電氣等多種能源進(jìn)行綜合控制和調(diào)配，使得該片區(qū)綜合能源效率在供冷、供暖季分別提升9.11%和8.79%，構(gòu)建了多種能源低碳環(huán)保、節(jié)能經(jīng)濟(jì)、無(wú)縫高效的綜合利用與服務(wù)體系。
綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行策略還能優(yōu)化嗎？能源利用率可否再提升？這是陳洪銀格外關(guān)注的事兒。
“在工程實(shí)踐中，綜合能源系統(tǒng)新的運(yùn)行策略難以在系統(tǒng)中投運(yùn)、嘗試，這種未經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的優(yōu)化策略在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害?！标惡殂y和同事們研發(fā)的綜合能源仿真與測(cè)試平臺(tái)就是為了解決這個(gè)問(wèn)題。在該平臺(tái)上，陳洪銀可以模擬出一個(gè)能源站的運(yùn)行系統(tǒng)，各項(xiàng)參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行中保持一致，并且在運(yùn)行優(yōu)化策略后，可以像設(shè)備實(shí)際運(yùn)行一樣輸出各種能源流，為綜合能源系統(tǒng)運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析優(yōu)化效果、制定科學(xué)的運(yùn)行策略提供參考。
綜合能源仿真與測(cè)試平臺(tái)面向園區(qū)、工業(yè)企業(yè)、建筑樓宇等用能場(chǎng)景，提供集物理模擬、數(shù)字仿真、實(shí)物驗(yàn)證于一體的在線閉環(huán)仿真能力，為綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、優(yōu)化運(yùn)行、智慧運(yùn)維、輔助服務(wù)、技術(shù)裝備研發(fā)等提供全過(guò)程仿真能力支撐，對(duì)提高綜合能源服務(wù)水平和競(jìng)爭(zhēng)力，助力國(guó)家電網(wǎng)綜合能源業(yè)務(wù)發(fā)展具有重要意義。
如今，用電與能效研究所在綜合能源利用、電網(wǎng)節(jié)能及用戶(hù)側(cè)節(jié)能、智能用電、電動(dòng)汽車(chē)充放電等方面積累了豐富的技術(shù)積累和研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，共計(jì)承擔(dān)國(guó)家、地方、國(guó)家電網(wǎng)等各類(lèi)項(xiàng)目百余項(xiàng)，累計(jì)獲得國(guó)家專(zhuān)利授權(quán)80余項(xiàng)，取得軟件著作權(quán)140余項(xiàng)，出版論著17部，獲得國(guó)家、省部級(jí)等科技獎(jiǎng)勵(lì)70余項(xiàng)，累計(jì)完成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)49項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)29項(xiàng)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)48項(xiàng)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)75項(xiàng)及修訂地方標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)。一項(xiàng)項(xiàng)科研項(xiàng)目的扎實(shí)落地，為我國(guó)節(jié)能減排事業(yè)提供了技術(shù)寶庫(kù)。
