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“现在室外温度18℃，但这里却北风呼啸，大雪纷飞，只有零下21℃，俨然一番冬季之景。这就是北京市电力公司刚刚建成投运的气候仿真实验室。在这里，你可以感受到风霜雨雪等各种极端天气。”国网北京电科院副院长及洪泉介绍说。
为解决居民、企业、政府在用能经济性、电力保障、支撑政策等方面面临的问题，不断加强科技创新，北京市电力公司建设了目前我国第一所功能齐全的电能替代专项科技研究实验室，为电网高质量、绿色、协调发展及政府出台电能替代产业发展政策提供数据支持。
电能替代实验室位于北京市电力公司电力科学研究院，自2016年6月开展可行性研究，2018年7月全面完工，整体建设进程历时近两年。实验室与中国电科院、天津市电力公司联合申报为国家电网公司“电能替代技术联合实验室”，于10月29日正式挂牌投运。实验室占地面积3300多平方米，包括气候仿真、电动汽车、数据分析、配电网动模4个实验室，18大平台，同时打造通州崔家楼等5个实景实验基地。该实验室瞄准电能替代领域科技前沿，主要开展试验检测、仿真模拟、设备研发、系统集成等创新研究，集中展示电能替代的最新科研成果和工作成效，代表了国内电能替代技术研究领域的领先研究水平，强有力支撑并引领能源转型。
实现国内三项自主创新
记者了解到电能替代实验室实现了国内实验室建设领域气候模拟全覆盖、数据分析全业务、动模仿真全场景三项自主创新。
我国不同地区气候条件存在差异，居民需要根据当地天气，因地制宜选择电采暖设备，并开展采暖效果评估、配套电网研究等。气候仿真实验室将大自然环境“搬”到室内，并首次与民居建筑和焓差实验室互相嵌套使用，成为我国暖通领域容积最大、功能最全的环境模拟实验室。该实验室能模拟雨、雪、风、雾等八种气象元素，温度可在-40℃到50℃范围内自由调节，基本覆盖了全国所有天气，为京津冀及周边“2+26”个城市电采暖研究提供所需气候条件。除‘煤改电’研究外，实验室还可以模拟海南、广东等南方地区夏季高温高湿天气，实现电动汽车与充电装置在南方高温以及漠河等北方极端低温条件下性能试验研究。
国网北京电科院电能替代技术专家李香龙介绍说：“简单地理解，数据分析全业务就好比一个融合了数据采集通信功能的智能插座，能兼容不同种类、不同品牌的电采暖设备，并与用户手机等移动端数据通信互联，实现电采暖设备数据采集及远程监控智能服务。”北京电力开发的综合能源服务平台，能对“煤改电”用户的室内环境、用电负荷等重要信息进行24小时监测和大数据分析，为用户提供用能指导建议，让用户的采暖省心、省力又省钱。
据悉，电能替代实验室创新利用电网和电采暖设备缩小版的实物模型，模拟电采暖设备接入后电网建设运行全部场景，仿真研究电采暖设备等接入电网后的运行需求，保障电采暖设备能持续制热，不让用户受冻；模拟分布式光伏等清洁能源，深入研究构建清洁低碳、安全高效能源体系。
定制化服务“煤改电”用户
电能替代实验室“让百姓真正得实惠”的是可以指导用户选择最优电采暖设备、引导用户有序用电节约采暖费用、探索山区用户“煤改电”技术方案。
在电采暖设备选型上，电能替代实验室研究成果可以指导用户根据地理位置、房屋采暖面积、房屋保温改造情况的不同，个性化定制最适合的电采暖设备。李香龙表示：“以北京通州地区采暖面积100平方米、已完成房屋保温节能改造的用户为例，为确保整个采暖季室内温度不低于18℃，热负荷指标应按照每平方米60瓦计算，即电采暖设备的制热功率应不小于6千瓦，用户可据此选配电采暖设备型号，以达到最优的采暖效果，减少经济投入。”
在冬季特别冷的时段，居民基本会在同一时间集中采暖，电网面临着负荷激增的巨大压力。经调研得知，农村采暖通常设定在14℃～16℃，因房屋本身有热惯性，短时间内减少热量供应或停暖，房屋能够维持室温。利用上述特性，通过“煤改电”智能服务平台，在居民主动参与下，电采暖可一键自主运行，减小极端天气下电采暖供电压力，有效提升供电服务水平，减少用户采暖开支。
山区居民居住较为分散，电网建设较平原地区更为困难，投资也更大，山区一直是“煤改电”工程建设改造的难点。目前，实验室正从安全可靠供暖，同时减少采暖设备和配套电网投资、降低用户采暖费用的角度开展研究，在充分利用谷电，降低采暖费用的同时，探索确保供暖可靠性的蓄热方案。
提升供电可靠性
记者获悉，电能替代实验室精准确定了最优的“煤改电”户均容量需求，研究出的“煤改电”户均容量配置法已应用于国家电网公司配电网“煤改电”建设改造技术原则，广泛指导我国北方地区“煤改电”配电网的建设改造，有效提升了配电网运行效率和经济性。
面对冬季电采暖负荷激增导致配电网重过载问题，国家电网公司通常采用电网扩容的方式解决。“煤改电”智能服务平台开展电采暖需求侧管理，向用户提出错峰用电建议，在用户主动参与的情况下，可降低负荷高峰时段电力需求，优化电网资源配置，有效缓解电网扩容压力。
“北京是全国‘煤改电’工程和电动汽车推广最早、应用规模最大的地区，拥有多年的电能替代实际运行数据、科研成果、工程施工及运行经验，国家电网公司‘电能替代技术联合实验室（北京）’的投运将进一步推动‘以电代煤、以电代油’多方面资源的整合，力争在“煤改电”技术路线、电动汽车用户智能服务等方面取得国际领先的创新成果，为我国北方地区清洁能源技术发展贡献‘北京方案’。”及洪泉副院长介绍。
