“現(xiàn)在室外溫度18℃，但這里卻北風(fēng)呼嘯，大雪紛飛，只有零下21℃，儼然一番冬季之景。這就是北京市電力公司剛建成投運(yùn)的氣候仿真實(shí)驗(yàn)室。在這里，你可以感受到風(fēng)霜雨雪等各種極端天氣。”日前，在北京電力建設(shè)的電能替代專項(xiàng)科技研究實(shí)驗(yàn)室，北京電科院副院長及洪泉介紹。據(jù)了解，為解決居民、企業(yè)、政府在用能經(jīng)濟(jì)性、電力保障、支撐政策等方面面臨的問題，不斷加強(qiáng)科技創(chuàng)新，北京電力在北京電科院建設(shè)了目前我國第一所功能齊全的電能替代專項(xiàng)科技研究實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室自2016年6月開展可行性研究，2018年7月全面完工。

同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)室與中國電科院、天津市電力公司聯(lián)合申報(bào)為國家電網(wǎng)公司電能替代技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，于10月29日掛牌。實(shí)驗(yàn)室瞄準(zhǔn)電能替代領(lǐng)域科技前沿，主要開展試驗(yàn)檢測、仿真模擬、設(shè)備研發(fā)、系統(tǒng)集成等創(chuàng)新研究，集中展示電能替代的最新科研成果和工作成效。

實(shí)現(xiàn)3項(xiàng)自主創(chuàng)新

據(jù)了解，電能替代實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)領(lǐng)域氣候模擬全覆蓋、數(shù)據(jù)分析全業(yè)務(wù)、動(dòng)模仿真全場景3項(xiàng)自主創(chuàng)新。

我國不同地區(qū)氣候條件存在差異，居民需要根據(jù)當(dāng)?shù)靥鞖猓虻刂埔诉x擇電采暖設(shè)備，并開展采暖效果評(píng)估、配套電網(wǎng)研究等。實(shí)驗(yàn)室將大自然環(huán)境“搬”到室內(nèi)，并首次與民居建筑和焓差實(shí)驗(yàn)室互相嵌套使用，成為我國暖通領(lǐng)域容積最大、功能最全的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室能模擬雨、雪、風(fēng)等8種氣象元素，溫度可在-40℃到50℃范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)，基本覆蓋了全國所有天氣，為京津冀及周邊“2+26”個(gè)城市電采暖研究提供所需的氣候條件。除“煤改電”研究外，實(shí)驗(yàn)室還可以模擬海南、廣東等南方地區(qū)夏季高溫高濕天氣，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車與充電裝置在南方高溫以及漠河等北方極端低溫條件下的性能試驗(yàn)研究。

北京電科院電能替代技術(shù)專家李香龍介紹：“數(shù)據(jù)分析全業(yè)務(wù)就好比一個(gè)融合了數(shù)據(jù)采集通信功能的智能插座，能兼容不同種類、不同品牌的電采暖設(shè)備，并與用戶手機(jī)等移動(dòng)端數(shù)據(jù)通信互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)電采暖設(shè)備數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控智能服務(wù)。”北京電力開發(fā)的綜合能源服務(wù)平臺(tái)，能對“煤改電”用戶的室內(nèi)環(huán)境、用電負(fù)荷等重要信息進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)測和大數(shù)據(jù)分析，為用戶提供用能指導(dǎo)建議，讓用戶采暖省心、省力又省錢。

據(jù)悉，電能替代實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新利用電網(wǎng)和電采暖設(shè)備縮小版的實(shí)物模型，模擬電采暖設(shè)備接入后電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)行全部場景，仿真研究電采暖設(shè)備等接入電網(wǎng)后的運(yùn)行需求，保障電采暖設(shè)備能持續(xù)制熱，不讓用戶受凍;模擬分布式光伏等清潔能源，深入研究構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。

定制化服務(wù)“煤改電”用戶

電能替代技術(shù)實(shí)驗(yàn)室“讓百姓真正得實(shí)惠”的是，可以指導(dǎo)用戶選擇最優(yōu)電采暖設(shè)備、引導(dǎo)用戶有序用電節(jié)約采暖費(fèi)用、探索山區(qū)用戶“煤改電”技術(shù)方案。

在電采暖設(shè)備選型上，實(shí)驗(yàn)室研究成果可以指導(dǎo)用戶根據(jù)地理位置、房屋采暖面積、房屋保溫改造情況的不同，個(gè)性化定制最適合的電采暖設(shè)備。李香龍表示：“以北京通州地區(qū)采暖面積100平方米、已完成房屋保溫節(jié)能改造的用戶為例，為確保整個(gè)采暖季室內(nèi)溫度不低于18℃，熱負(fù)荷指標(biāo)應(yīng)按照每平方米60瓦計(jì)算，即電采暖設(shè)備的制熱功率應(yīng)不小于6千瓦，用戶可據(jù)此選配電采暖設(shè)備型號(hào)，以達(dá)到最優(yōu)的采暖效果，減少經(jīng)濟(jì)投入。”

在冬季特別冷的時(shí)段，居民基本會(huì)在同一時(shí)間集中采暖，電網(wǎng)面臨負(fù)荷激增的巨大壓力。經(jīng)調(diào)研得知，農(nóng)村采暖通常設(shè)定在14℃-16℃，因房屋本身有熱慣性，短時(shí)間內(nèi)減少熱量供應(yīng)或停暖，房屋能夠維持室溫。利用上述特性，通過“煤改電”智能服務(wù)平臺(tái)，在居民主動(dòng)參與下，電采暖可一鍵自主運(yùn)行，減小極端天氣下電采暖供電壓力，減少用戶采暖開支。

山區(qū)居民居住較為分散，電網(wǎng)建設(shè)較平原地區(qū)更為困難，投資也更大，因此一直是“煤改電”工程建設(shè)改造的難點(diǎn)。為此，實(shí)驗(yàn)室正從安全可靠供暖，同時(shí)減少采暖設(shè)備和配套電網(wǎng)投資、降低用戶采暖費(fèi)用的角度開展研究，在充分利用谷電、降低采暖費(fèi)用的同時(shí)，探索確保供暖可靠性的蓄熱方案。

提升供電可靠性

記者了解到，電能替代實(shí)驗(yàn)室精準(zhǔn)確定了最優(yōu)的“煤改電”戶均容量需求，研究出的“煤改電”戶均容量配置法已應(yīng)用于國網(wǎng)配電網(wǎng)“煤改電”建設(shè)改造技術(shù)原則，廣泛指導(dǎo)我國北方地區(qū)“煤改電”配電網(wǎng)建設(shè)改造，有效提升了配電網(wǎng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性。

面對冬季電采暖負(fù)荷激增導(dǎo)致配電網(wǎng)重過載問題，國網(wǎng)通常采用電網(wǎng)擴(kuò)容的方式來解決。而“煤改電”智能服務(wù)平臺(tái)開展電采暖需求側(cè)管理，向用戶提出錯(cuò)峰用電建議，在用戶主動(dòng)參與的情況下，可以降低負(fù)荷高峰時(shí)段電力需求，優(yōu)化電網(wǎng)資源配置，有效緩解電網(wǎng)擴(kuò)容壓力。

及洪泉介紹：“北京是全國‘煤改電’工程和電動(dòng)汽車推廣最早、應(yīng)用規(guī)模最大的地區(qū)，擁有多年的電能替代實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)、科研成果、工程施工及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，國網(wǎng)‘電能替代技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室(北京)’的投運(yùn)將進(jìn)一步推動(dòng)‘以電代煤、以電代油’多方面的資源整合，力爭在‘煤改電’技術(shù)路線、電動(dòng)汽車用戶智能服務(wù)等方面取得國際領(lǐng)先的創(chuàng)新成果，為我國北方地區(qū)清潔能源技術(shù)發(fā)展貢獻(xiàn)‘北京方案’。”