Temburong 生态镇发电能量混合仿真研究

2© 东盟和东亚经济研究所 ， 2018 年 ERIA 研究项目 FY2017 年第 02 期发表于 2018 年 10 月All rights reserved. No part of this publication may be replicated, stored in a retrieval system, or transmitted in any form by any means electronic or mechanical without prior written notice to and permission from ERIA.在其各自章节中表达的发现，解释，结论和观点完全是作者 / 他们的观点，并不反映东盟和东亚经济研究所，其理事会，学术咨询委员会的观点和政策，或他们所代表的机构和政府。各章节中的任何内容或引用错误均由作者自行负责。本出版物中的材料可以自由引用或转载 ， 并附有适当的确认。除非另有说明 ， 否则本报告中的数字和表格来源均来自研究结果。 3前言2015 - 2016 年，东盟和东亚经济研究所 （ ERIA ） 对当前和未来适用于建筑物和道路运输的能源效率和节约技术以及智能电网技术进行了研究，以最大限度地提高可再生能源的渗透率，例如太阳能光伏 （ PV ） 和风能 （ 第一阶段研究 ） 。今年，ERIA 将第一阶段研究的主要成果应用于东盟地区的特定地区。它选择了 Tembrog 区作为生态城镇，这是文莱达鲁萨兰国正在进行的项目 （ 第二阶段研究 ） 。根据 Tembrog 地区的发展计划，将在该地区建造几种类型的建筑物 - 办公室，购物中心，酒店，医院，大学和住宅公寓。因此，ERIA 假定应用两种类型的建筑技术 ： （ i ） 普通技术和 （ ii ） 绿色技术或生态技术。参考马来西亚建筑标准规范，包括绿色建筑指数 （ GBI ），ERIA 估计了建筑物的两种电力需求 ： （ i ） 普通乡镇采用普通建筑能源强度 （ BEI ） 和 （ ii ） 绿色乡镇采用绿色 BEI 。Tembrog 有一个柴油发电站，安装 4 台 x 3 兆瓦 （ MW ） 的发电系统，为该地区的用户提供电力。此外，约 6MW 的太阳能光伏系统将很快安装。安装系统后，柴油站的发电量将减少。然而，一旦根据 Tembrog 地区的发展计划建造新建筑，将需要更多的太阳能光伏。2015 年和 2016 年，ERIA 在文莱达鲁萨兰国收集了气候数据 - 太阳辐射和降雨数据 - 以检查光伏系统安装造成的间歇性。在这方面，ERIA 应用了动态仿真方法来检查柴油发电，太阳能光伏系统和电力存储组合下的间歇性。模拟后，ERIA 以最小的成本提取了柴油，太阳能光伏和存储的最佳容量组合。生态城市或智慧城市是在住宅和商业部门促进能源效率和可再生能源的重要概念，东盟地区也有许多类似的计划。ERIA 将开始第三阶段的研究，以使用工程设计公司为 Tembrog 生态镇准备总体规划，该总体规划将在生态镇的蓝图中呈现，其中包括清洁电力供应。木村茂东盟和东亚能源事务经济研究所主席特别顾问 4Acknowledgements东盟和东亚经济研究所 （ ERIA ），文莱国家能源研究所 （ BNERI ） 以及建筑和智能电网技术领域的能源效率技术领域的两位专家编写了这份关于模拟研究的最佳组合的报告。如果没有许多人通过他们的意见，建议和咨询提供的宝贵支持和贡献，这项研究就不可能实现。我们想表达我们的感激之情 ：木村茂先生、穆罕默德 · 纳比 · 法赫里 · 马图辛先生、梁秀孟先生和池田雄一博士的技术投入 ；能源和工业部、总理府提供相关和有用的意见 ； 和ERIA 主编兼出版总监 Stefan Wesiak 先生及其编辑和出版人员团队帮助编辑报告并准备出版。 5项目成员木村茂： 东盟和东亚经济研究所 （ ERIA ） 能源事务总统特别顾问穆罕默德 · 纳比赫 · 法赫里 · 马图辛： 文莱达鲁萨兰国文莱国家能源研究所 （ BNERI ） 可再生和替代能源系研究员Ir Leong Siew Meng： 马来西亚绿色技术解决方案有限公司管理顾问池田雄一： 日本京都大学人类生存能力高级综合研究研究生院教授 6Contents数字列表viii表列表viii缩写列表x执行摘要xiiChapter 1数据收集1Chapter 2Temburong 生态镇电力需求预测7Chapter 3为 Temburong 生态镇寻求发电系统的最佳组合20Chapter 4Conclusion34参考文献36附件 1每小时太阳辐射38附件 22025 年 Temburong 区小时用电负荷曲线预测43附件 3关于 Temburong 生态镇电力供应的其他结果53 7列出数字图 1.1每月平均日太阳辐射文莱达鲁萨兰国 (2015 - 2016)11图 1.22015 年和 2016 年年平均每小时太阳辐射12图 1.3Temburong 区 Bangar 的降雨量数据 （ 2015 年和 2016 年 ）13图 1.4坦布龙总人口 （ 2002 - 2016 ）14图 1.5Temburong 人口的份额 by Mukim14图 1.6Bangar 镇15图 1.7Bangar 拟议土地利用16图 2.12016 年月平均用电负荷需求17图 2.22016 年月度峰值负荷需求18图 2.32016 年典型日负荷需求概况18图 2.4Belingus 电站 2016 年典型负荷需求24图 2.5生态乡镇发展的日常用电需求比较25VS 正常发展图 2.6正常乡镇发展的每月电力需求26（ 预测 2025 年 1 月至 12 月 ）图 2.7生态乡镇发展的月度用电需求26（ 预测 2025 年 1 月至 12 月 ）图 2.82025 年 1 月正常乡镇发展的预计日负荷概况27图 2.92025 年 1 月生态乡镇发展的预计日负荷概况28图 2.10每日电力负荷需求概况显示细目和总需求28为正常乡镇发展图 2.11每日电力负荷需求概况显示细目和总计29生态乡镇发展的需求图 3.1仿真模型的基本概念30图 3.2供应 D = 12MW ， PV = 24MW ， 存储 = 78MWh 的电力34正常需求图 3.3供电 D = 12MW ， PV = 4.8 MW ， 存储 = 48MWh34生态需求图 3.4为 D = 6MW ， PV = 120MW ， 存储 = 210MWh 的供电35正常需求 8图 3.5供电 D = 6MW ， PV = 72MW ， 存储 = 180MWh生态需求35图 3.6为正常需求提供 D = 0MW ， PV = 144MW ， 存储 = 540MWh 的电力36图 3.7为 D = 0MW ， PV = 120MW ， 存储 = 450MWh 的供电36生态需求图 3.8最佳功率混合时的柴油运转率40图 3.9最佳功率混合时的太阳能光伏负载系数40图 3.10最佳电源混合时的存储操作速率41图 3.11最佳功率混合时的初始投资成本42图 3.12最佳功率混合时的燃料成本42图 3.13LCOE 在最佳功率混合43 9表列表表 2.1节能建筑的建筑能源强度 （ BEI ） 目标值19Table 2.2待建建筑物的识别20表 2.3正常乡镇和生态乡镇发展的电力需求估算21表 3.1现有柴油发电机 (12MW) + 太阳能光伏 + 储能满足正常需求31表 3.2现有柴油发电机 (12MW) + 太阳能光伏 + 储能满足生态需求31表 3.3一半的柴油发电机 (6MW) + 太阳能光伏 + 储能满足正常需求31表 3.4一半的柴油发电机 (6MW) + 太阳能光伏 + 储能满足生态需求32表 3.5零柴油发电机 + 太阳能光伏 + 储能满足正常需求32表 3.6零柴油发电机 + 太阳能光伏 + 储能满足生态需求32表 3.7每个电源的成本假设32表 3.8正常需求 D = 12MW 的 LCOE （ 美元 / 兆瓦时 ）37表 3.9D = 12MW 的 LCOE 满足生态需求 （ 美元 / 兆瓦时 ）37表 3.10正常需求 D = 6MW 的 LCOE （ 美元 / 兆瓦时 ）38表 3.11D = 6MW 的 LCOE 满足生态需求 （ 美元 / 兆瓦时 ）38表 3.12正常需求 D = 0MW 的 LCOE （ 美元 / 兆瓦时 ）38表 3.13D = 0MW 的 LCOE 满足生态需求 （ 美元 / 兆瓦时 ）39表 3.14正常需求的最佳功率混合39表 3.15满足生态需求的最佳功率混合39 10缩写和首字母缩写光伏光伏BIA 文莱国际机场BDMD 文莱达鲁萨兰国气象部门 BEI 建筑能源强度DEPD 经济规划与发展部 GBI 绿色建筑指数公顷千瓦时LCOE 均衡的能源成本m2平方米毫米毫米MW 兆瓦兆瓦时国防部发展部 11执行摘要文莱达鲁萨兰国 Tembrog 区有一个生态城镇发展计划。生态城镇的概念是关于应用能效技术来实现较低的能源需求，特别是电力，供建筑物使用，以及太阳能光伏 （ PV ） 等可再生能源。应文莱达鲁萨兰国能源和工业部 （ MEI ） 的要求，ERIA 进行了一项研究。该研究根据发展部 （ MOD ） 城镇规划司制定的 Tembrog 区发展计划，测量了建筑节能技术的应用和安装带有电力存储的太阳能光伏作为供电系统的影响。对于建筑节能技术，ERIA 应用了两种类型的建筑能源强度 （ BEI ） ： （ i ） 普通乡镇 （ 普通 BEI ） 和 （ ii ） 生态乡镇 （ 绿色 BEI，如马来西亚的绿色建筑指数 ） 。在 Tembrog 区，将根据 Tembrog 区的规划建造几种类型的建筑物 - 办公室，酒店，购物中心，医院等。如果 MOD 可以应用生态乡镇 （ GBI ），则电力需求将比正常乡镇减少 30 ％，这是一个显着影响。通常，如果建筑物可以采用生态乡镇 （ GBI ），则建筑成本将高于正常乡镇，但由于电力需求较低，可以节省发电成本。专注于太阳能光伏和储能的初始成本，生态乡镇 （ GBI ） 将比普通乡镇减少约 1 亿美元。根据每小时的电力需求 （ 正常和生态 ） 和太阳辐射数据，ERIA 对使用柴油，太阳能光伏和电力存储的每小时供电进行了模拟研究。研究了三种情况 ： （ i ） 案例 1 ： 柴油 （ 12 兆瓦 [MW] ），太阳能光伏，存储 ； （ ii ） 案例 2 ： 柴油 （ 6MW ），太阳能光伏，存储 ； （ iii ） 案例 3 ： 仅太阳能光伏和存储。尽管案例 3 不涉及柴油动力，但所有方案均显示出可行的解决方案。但是，发电成本将很高，平均能源成本 （ LCOE ） 为 0.40 美元。该研究建议最初使用柴油发电，并逐步将发电组合转向更多地使用太阳能光伏和储能系统，从而降低太阳能光伏和储能的成本。根据 2016 年的每小时太阳辐射数据 ， 3 月至 5 月的夏季为多雨和多云 ， 因此太阳能光伏的运行率为 9 ％ - 13 ％ 。文莱达鲁萨兰国的太阳辐射状况数据比中东和加利福尼亚更难获得。 1第 1 章数据收集1.文莱达鲁萨兰国和 Temburong 区的气候文莱达鲁萨兰国位于赤道以北 4 度左右，享有赤道气候，一年四季都有充足的阳光，高温和降雨。这些参数影响太阳能研究计划的发展，其中可能包括太阳能光伏 （ PV ） 建模。在文莱达鲁萨兰国，只有三个气象站可用，文莱国际机场 （ BIA ） 气象站是主要的气象站。在本章中，将检查和分析有关太阳辐射和降雨的数据。1.1. 文莱达鲁萨兰国的气候和天气情况1.1.1. 太阳辐射2015 年和 2016 年的太阳辐射数据是从文莱达鲁萨兰国气象部门 （ BDMD ） 获得的，该部门是交通部下属的政府机构。BDMD 在 BIA 气象站记录太阳辐射数据，这是唯一能够测量太阳辐射和明亮日照时间的站。该站使用 Eppley 黑白测力计和 Campbel