摘要：制造工厂、数据中心、医疗保健设施、商业综合体和大学校园是商业和工业 （C&I） 实体的一部分，他们正在寻找通过现场发电来改善运营的方法。它可以是一种热能选择，利用化石燃料热电联产厂;来自太阳能、风能或地热的可再生能源;或从燃料电池或电池储能接收电力。至少有一所
商业和工业 （C&I） 实体希望确保在需要时有电。企业在安装自己的发电系统时，还将可持续性、脱碳和控制能源成本作为因素，这些发电系统可能利用各种技术。
制造工厂、数据中心、医疗保健设施、商业综合体和大学校园是商业和工业 （C&I） 实体的一部分，他们正在寻找通过现场发电来改善运营的方法。它可以是一种热能选择，利用化石燃料热电联产厂;来自太阳能、风能或地热的可再生能源;或从燃料电池或电池储能接收电力。至少有一所美国大学也在考虑使用小型模块化反应堆 （SMR） 核技术，并已讨论将其作为为偏远地区供电的方法。
“我们看到的一个趋势是，全国各地的 C&I 企业都选择控制他们的能源生产并实施发电系统，”专注于制冷的科技公司 Therma 的创始人兼首席执行官 Manik Suri 说。“根据一些估计，80% 的公司认为，到 2025 年，其能源生产的四分之一将来自现场资源。”
能源领域的知名和新兴公司提供了一系列硬件和软件技术可用于构建 C&I 电力系统。运营经理可能希望获得更好的可靠性和弹性，并更好地控制其能源成本，或者重点可能放在脱碳以及环境、社会和治理 （ESG） 目标上。
“环境、社会和治理 [举措] 正在成为各地区的主要考虑因素，”加拿大电池充电解决方案提供商 Delta-Q Technologies 的高级产品经理 Mourad Chergui 说。“推动 C&I 组织电力系统 ESG 变化的两个因素是消费者需求和政府法规。例如，消费者对拥有更清洁环境的需求不断增加，这让公司承担了更多的社会责任来改善可持续发展实践。在许多地方，政府还通过颁布有利于可再生能源和清洁能源的法规，在减少排放方面发挥着关键作用。
“自发电能源是规避未来能源价格上涨的有效方法，”EnTech Solutions 的项目经理 Jacob Feutz 说，EnTech Solutions 是一个设计可随业务需求发展的能源解决方案的集团。“随着世界从化石燃料过渡到电气化应用，控制发电方面的运营成本对所有类型的企业都很重要。”
Suri 告诉 POWER：“第一步是实施简单的改变，使您的企业更加节能，例如安装高效的照明/HVAC [供暖、通风、空调] 并在整个公司文化中推广可持续实践。清洁操作为选择最佳的现场发电系统奠定了基础。
“从发电的角度来看，未来主要会提高现有类型资产的效率和生产，”Feutz 说。“储能领域出现了重要的新技术，这将进一步提高现场发电的财务和弹性优势。能源成本似乎始终是电力系统项目的主要驱动因素，但弹性和可持续性的次要目标在项目完成方面发挥着非常重要的作用。如果企业出于成本或弹性原因需要现场生成，他们也应该借此机会实现其可持续发展目标。
C&I 客户在选择发电系统时需要考虑许多问题。该系统的规模和技术、位置、许可以及运营和维护协议都是制定有效且高效的电力、供暖、制冷等战略的一部分。
“一个经常被忽视的因素是考虑系统的日常和紧急维护，”Feutz 告诉 POWER。“一个系统可能在所有其他方面看起来都不错，但如果它经常需要维修或维护成本高昂，它就无法提供它旨在为公司提供的财务利益：稳定的电能。”Feutz 补充说，企业不仅需要考虑他们今天的需求是什么，还需要考虑他们的需求将如何随着时间的推移而扩展。“随着 EV [电动汽车] 需求的增加和电气化的普遍加速，您未来的能源需求会是什么样子？您今天部署的资产将如何扩展以满足这些扩展的需求？
Chergui 告诉 POWER：“对于拥有现有发电装置的企业和园区等 C&I 客户来说，最大的挑战之一是管理不断增长的电力需求。电网的电力有限。因此，随着对更多电力需求的增加，他们必须考虑可用的解决方案，有三种常见的选择。首先，企业和园区可以通过转向更高效的系统来为照明或空调供电来减少需求。C&I 客户可以利用需求增长的机会，从太阳能电池板等更清洁的选择中增加补充可再生能源。第二种选择是考虑使用更清洁、本地化的可再生能源进行本地发电，以发电并补充所需的电力。第三种选择是调峰，这涉及安装大型电池组以在非高峰时段储存能量。这种方法有助于处理峰值电力需求，并降低安装更多电力线的成本。
电能质量是 C&I 电力系统的重要组成部分，可以指几种不同的电气系统特性之间的异常程度。这些特性可以包括电压的频率和幅度、多相系统上的相位平衡以及波形的失真水平。重要的特性以及可接受的电能质量水平因设施而异。
较旧的机电设备通常能够处理与电能质量相关的小问题，而对操作的影响很小或没有影响。但随着负载从机电转向电子负载，电能质量已成为所有类型企业越来越关注的问题。电力可靠性以及电力质量是缓解设备故障、过程控制丧失和数据损坏等问题的优先事项。
“一波新技术正在进入商业和工业领域，包括并远远超越传统的发电资产。这些技术可以分为脱碳、去中心化和数字化，“苏里说，他告诉 POWER，可再生能源技术不仅可以取代”重排放的电力来源“，还可以”使发电机会民主化”。
Suri 引用了现场太阳能，并指出：“电力转换效率不断提高，成本不断下降，新技术不断涌现。C&I 需要关注的一些趋势包括建筑一体化光伏 [BIPV] 和轻质甚至柔性太阳能电池板在不久的将来。简而言之，我们可以期待看到更高效、集成更好的太阳能电池阵列，生产出比以往任何时候都更清洁、更便宜的太阳能电池板。
Suri 还提到了燃料电池，并指出美国能源部正在“优先开发氢燃料电池技术，该技术将应用于商业和工业部门。这项技术在电气化不可行的难以减排的行业中尤其重要，例如工业加工、化工、制造和重商业行业。Suri 还表示，现场风电具有增长潜力，因为“新的涡轮机设计可以增加其在现场商业和工业设施周围的潜在应用。这些设计包括一系列更垂直和更注重空间的替代方案，例如 Windspire [图 1]，以及无叶片选项，例如由纽约 Atelier DNA 设计的风杆。
选择正确的技术是任何 C&I 电力系统的主要考虑因素，虽然许多企业都在寻找可再生能源，但对高效热基产品的需求仍然存在。三菱重工 （Mitsubishi Heavy Industries） 旗下的三菱动力 （Mitsubishi Power） 最近收到了两台 H-25 燃气轮机的订单，每台燃气轮机的发电量为 32 MW，用于乌兹别克斯坦共和国首都塔什干正在建造的天然气热电联产厂。该工厂将由 JSC Tashkent HPP 运营，JSC Tashkent HPP 是一家为该市及其企业提供服务的热电联产企业运营商，计划于 2024 年投入使用。
麻省理工学院 （MIT） 在最近的一个多年项目中升级了其中央公用事业工厂 （CUP）。CUP（图 2）是一个利用热能和电能的校园设施。该项目涉及用新涡轮机替换一台老化的 22 MW 燃气轮机，同时增加第二台 22 MW 燃气轮机，每台燃气轮机都配有热回收蒸汽发生器。此外，麻省理工学院还与总部位于弗吉尼亚州的公用事业公司 Dominion Resources 签订了购电协议，从北卡罗来纳州的一个阵列接收太阳能。
印第安纳州的普渡大学正在与该州最大的公用事业公司杜克能源公司合作开展一个项目，该项目将使用 SMR 技术为学校校园供电，并为当地电网供电。爱达荷州国家实验室最近表示，它正在探索现场核反应堆，作为其在爱达荷福尔斯设施实现净零排放的努力的一部分，并指出该反应堆可能是校园微电网的一部分。
软件对 C&I 系统的重要性日益增加，特别是随着更多分布式能源 （DER） 的集成。IBM 旗下公司 Envizi 提供能源管理软件，使 C&I 企业能够“透明地实时了解能效项目、太阳能光伏和计量资产的执行情况，从而确定优先级并管理减少能源消耗和排放的举措。该公司表示，其能源效率管理软件可以“提高建筑物能源使用模式的可见性，通过能源浪费警报降低能源成本，并使用数据驱动的分析来确定能源效率计划的重点。
施耐德电气的 EcoStruxure Power 具有电表和电能表以及管理软件以及电能质量监控功能，利用“数字化、连接性和高级分析......需要提供改善资产管理、可靠性、运营效率和可持续性所需的相关信息。Schneider 指出，“智能配电是智能建筑或园区的核心。统一平台为操作员和居住者提供了更高水平的可见性和可操作的信息。
Albireo Energy 总部位于新泽西州爱迪生，是建筑技术解决方案的全球供应商，“优化性能、降低成本、提高可靠性和减少能源使用”。其服务包括集成可编程逻辑控制器 （PLC），旨在与使用物联网 （IoT）、机器人、视觉系统等的设备集成。
Albireo 表示，PLC “是专用的、经过强化的计算机设备，可以连接不同的单元，使它们能够以协调的方式工作”。PLC“有两个程序，操作系统 （OS） 和用户程序。操作系统自动运行任务和程序。用户程序是 PLC 的一部分，允许操作员键入他们需要的输出，这些输出可以存储在 PLC 的内存中。这些程序协同工作以处理关键任务。
总部位于德克萨斯州的太阳能设备供应商 Yotta Energy 与微型逆变器技术制造商 AP Systems 合作开发双功率逆变器 （DPI），这是一种可在太阳能和储能之间互换的电源转换系统。该公司表示，DPI“提供了最大的灵活性，并以与组串式逆变器相当的成本带来了微型逆变器的所有优势。该系统的额定功率为 1.2 kW，是一个四端口微型逆变器，“能够容纳多达四个高容量光伏组件 [每个高达 440 W]，并且直接与 Yotta 的 SolarLeaf SL1000 [图 3] 储能技术兼容。
Yotta 的技术将用于拉斯维加斯附近内利斯空军基地 （Nellis Air Force Base） 的新型太阳能加储能微电网。“Yotta Energy 是该计划的绝佳候选者，”国防部环境技术示范和验证计划 ESTCP 或环境安全技术认证计划的项目经理 Timothy Tetreault 说。Tetreault 表示，Yotta 的系统很有价值，“因为该技术为军事设施的不同用例提供了分布式和灵活的解决方案。我们很高兴在内利斯空军基地实施这项技术，因为我们努力通过有弹性和可持续的解决方案让我们的军队面向未来。
联邦能源监管委员会 （FERC） 于 2020 年发布了 2222 号命令，基本上向 DER 开放了电力批发市场。能源分析师表示，该订单为投资者拥有的公用事业公司提供了一个机会，可以设计一种专注于客户需求的分布式能源运营模式。
CPower 是一家为数千客户提供服务并在北美管理超过 5.3 GW 的 DER 容量的公司，其监管事务高级副总裁 Ken Schisler 告诉 POWER，“在 2000 年代初期，区域输电运营商 [RTO]/独立系统运营商 [ISO] 为需求响应 [DR] 创造了市场机会，现在 DER 作为供应资源参与市场竞争发电资源。这使客户能够通过提供灵活性直接获得报酬，而不是在需求方参与，这意味着将自己暴露在更多的定价风险中，以期从灵活性中节省一些成本。
Schisler 说：“事实证明，这种供应方方法是全球部署 DR 和 DER 最成功的模式。这项政策创新带来了数千兆瓦的新电力，以参与可能无法实现的灵活性计划。需求方方法（如按时定价等）本身并没有什么问题。但它们显然不如供应侧方法受客户欢迎。
Schisler 表示，2222 号令“使 DER 聚合商能够开发更多样化的投资组合，这些投资组合对系统来说比其单个 DER 的总和更有价值。随着太阳能电池板、电池、能源管理系统和其他 DER 等许多技术的价格进一步下降，我们的客户对电网边缘技术的需求不断增长。通过消除 DER 聚合的障碍，FERC 开辟了收入潜力，这将使更多能源用户更容易投资 DER。
一些市场比其他市场行动得更快，以激励使用 DER 的 C&I 电力系统，无论是作为脱碳计划的一部分还是建立虚拟发电厂 （VPP）。“我们开始看到更多的一个趋势是公用事业公司对位于 C&I 客户的发电和存储资产的兴趣，”Feutz 说。“他们感兴趣的是能够为客户 [节能、调峰需求、弹性] 以及公用事业 [降低峰值负载、电压/频率支持、减少配电升级需求] 带来好处的系统。我认为我们将继续看到这个等式的两边对这类资产的双重兴趣。
Suri 说：“软件和数据分析是推动上述许多能源创新的引擎。专家认为，更智能的电网对于达到美国及其他地区所需的脱碳水平至关重要。C&I 行业，尤其是那些电力需求量大的行业，应该可以预期会看到大量解决方案涌入，这些解决方案可以节省能源费用，促进将多余的电力卖回电网，并支持向更清洁、更便宜的电力的更广泛转变。
来源：陈讲运清洁能源
