1園區工業地產中能源綜合配置存在的問題

一直以來，我國園區工業地產用戶用能方式多元化、電力消耗量也大。據統計，我國七成的工業用能都集中在園區工業地產。對于園區工業地產而言，開展綜合能源服務越來越有必要。綜合能源服務是適應現代能源供應體系和消費方式多樣化變革的需要，將供能側的多種供能方式和用能側的多種需求響應進行排列組合而形成的能源服務創新模式。

目前我國園區工業地產的能源系統主要存在以下幾點問題：

①能源供應安全保障不足，很多園區由于供電、供氣、供熱等能源供應安全保障不足，影響其經濟發展。

②能源消費結構不合理，傳統能源的使用比例過高，給園區節能減排帶來巨大壓力。

③管理方式粗放，管理平臺覆蓋率低，存在管控盲點。

④新能源應用比例不高，開發利用可再生能源的意識不足。

⑤管理方式粗放，數據變量大、屬性雜，對于能源的使用情況難以實時掌控和直觀呈現。

2園區工業地產綜合能源系統架構

我國工業園區中的能量流通過程包括能源生產、能量轉換、能量傳輸、能源儲存和能源消費5個環節，包含風力發電、光伏發電、光熱電站、燃氣發電、燃氣制熱、電制冷、吸收式制冷等多種用能形式，用能種類多、數量大，節能空間廣。常見的供能系統有冷熱電三聯供系統、熱泵系統、風光發電系統、儲能系統等。工業園區內普遍建設了用能監控管理系統，用于對工業生產過程進行監控，但能源結構不合理，缺乏聯動方式及策略，能源利用率偏低；其次，部分工業園區正在使用的用能監控管理系統只具備分析功能，不能對各能源模塊實施控制，無法實現能源設備出力的自動調節，使得工業園區整體能源效率偏低，提升空間巨大。

園區綜合能源系統架構包含物理層、信息層和服務層。物理層是物質基礎,實現能源生產、傳輸、供應等功能；信息層是數據與控制中心，利用能源數據與信息通信技術, 進行數據的交互與共享、智慧用能控制、數據價值挖掘等；服務層是管理樞紐, 基于綜合能源系統物理架構及數據、信息技術的支撐, 在清潔能源消納、能源效率提升、能源智慧管理等方面提供綜合能源的整體解決方案。園區綜合能源服務的商業模式是基于上述3個層次進行規劃、設計與實施。

3園區工業地產的能源消費情況

園區工業地產按其產業類型可分為綜合類、行業類和靜脈產業類園區。綜合類園區工業地產產業集群程度較高, 行業類別較多,資源消耗種類也繁多復雜；行業類園區工業地產一般以某一類行業及其衍生行業為核心, 資源消耗種類相對簡單,靜脈產業類園區主要從事再生資源回收、加工和利用, 其用能類型也相對簡單, 以電等二次能源為主。

除生產用能以外, 園區工業地產內的商業、居民建筑、園區交通等, 也是園區用能的重要組成。目前園區工業地產能源消費面臨著諸多問題, 如：能源消耗總量大, 溫室氣體排放量大；園區內電、水、熱等能源的耦合利用不足, 各類企業資源回收、余能利用不足, 能源綜合利用率不高；因本地資源稟賦、能源網絡調度技術等因素的限制, 導致清潔能源應用比重不高等。

4終端電氣化面臨規模數量成本綜合制約

終端電氣化是園區深化節能降碳的關鍵舉措。當前，園區大部分企業的裝備電氣化面臨單體規模小、數量多的問題，節能提效技術創新及裝備推廣存在投入成本高等短板。課題組對某典型精細化工園區進行了專題研究，分析了其八大類5000臺存量電機設備，總容量100 MW，單臺設備的平均容量約10kW，其中單機容量大于15kW以上的電機設備數量僅占設備總數的35%，容量占81%，小規模電機的能效提升面臨較大挑戰，需要電機技術的整體提升。

5園區工業地產綜合能源配置的商業模式

分布式能源具有靈活性高、排放低、就地利用等優勢，是園區能源利用的主要方式。分布式能源系統建設的業務方向包括:

①基礎設施服務，即能源基礎設施的建設、運行和維護，微能網的規劃、建設及運營，以及存量配電網向智能電網發展的改造等；

②區域性分布式發電廠的建設運營,如：園區大規模屋頂光伏和立面光伏系統的建設；

③虛擬電廠的建設，利用通信及控制技術,整合不同類型分布式能源，有機結合儲能側和需求側的可用負荷，實現對發售電側的協調運行；

④發電與其他行業的耦合，如：參與制氫、制甲烷等能源轉換過程。

位于江蘇無錫的紅豆工業園內有紡織服裝、橡膠輪胎、生物醫藥等多個產業，園區于2001年建設了自備熱電廠，同時滿足園區內客戶的用電及用熱需求。2012年起，利用廠房屋頂建設分布式光伏系統，并投建儲能電站，緩解園區電網調節壓力，平滑整體用電負荷，起到了削峰填谷，多能互補的作用。預計到2020年，園區整體清潔能源占比將提升至15%，單位產值能耗下降8%，綜合用能成本降低10%。 

6推進園區工業地產節能降碳重點工程

從系統工程和全局視角，推進園區經濟—能源—環境（“3E"）系統整體優化，實施園區節能降碳增效工程。鼓勵優先利用可再生能源，實施能—水統籌，強化節約、提效、開源，產業和能源結構雙優化、雙清潔化，優化資源要素配置；以園區基礎設施為重點，推動能源、環境基礎設施系統優化和循環共生；構建智慧管理平臺，推動能源管理與園區安全、環保、物流等一體化、智慧化。為此，園區節能降碳建議優先抓好以下重點工程：

①園區節能降碳分類指導能力建設工程

②園區三級計量精細化物質流能量流管理提升工程

③園區基礎設施共生節能減污降碳提效工程

④園區數智強鏈數字化電氣化工程

⑤園區綜合能效提升系統工程

7工業園區能源數字化系統構成

把一個工業園區的能源系統看成一個微網，這個能源微網可能由微電網、給/排水網、供冷/熱管網、燃氣管網等等組成。要提高園區的能源利用效率，管理者首先要實現對園區各類能源的精細化管理，實現多級能源計量和評估，這就需要建立一套園區能源的數字化系統，系統可以反饋整個園區能源的運行情況。能源數字化系統包括物理系統、感知系統和信息系統三個維度。

圖1 園區微電網數字化系統的三維構成

物理系統是能源的物質基礎,實現能源生產、傳輸、供應等功能，以微電網為例，包括市電、新能源(光伏、風力發電等)、變壓器、輸配電開關柜、儲能系統、用電負荷（空調、照明、電機等）、V2G充電樁等等。

很多物理系統不具備數字化通訊能力，需要配置感知設備實現對物理系統的數字化展現，主要為二次設備，其中包括保護控制裝置、監測和計量儀表、電量變送器、電能質量分析治理設備等，這些二次設備組成了園區能源數字化的感知系統。

最后還需要把感知系統的數據通過簡單易懂的界面展示給管理人員，并提供分析建議和控制策路以達到園區能源管理和節能降耗的目的。感知系統的大量數據通過邊緣計算網關采集并初步處理后傳輸給人機界面--信息系統，提供能源數據服務和控制、運維功能，網絡架構見圖2。

圖2 能源數字化建設網絡架構

8工業園區能源數字化系統功能

AcrelEMS工業園區能源管理系統幫助搭建工業園區的能源計量體系和能源管理，結合物聯網、大數據技術，可實現園區電網電力監控、能耗統計、負荷預測、照明控制、負荷監控、充電樁運營管理、分布式光伏監控、儲能控制管理、用水監測、暖通管網監測、環境監測、能源計費等功能，通過一套平臺實現園區能源數字化集中管理，達到可靠、安全、節約、高效、低碳用能的目的。

圖3 園區能源管理系統功能一覽圖

8.1 電力監控，提升園區電網運行安全

AcrelEMS對園區變電站、高低壓變配電系統的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償柜及電纜等配電相關設備的電氣參數、運行狀態、漏電電流、接點溫度進行實時監測和控制，監測園區電網主要回路的電能質量并進行治理，對故障及時處理并發出告警信息，提高園區供電可靠性。

圖4 電力監控和溫度監測

8.2 新能源接入，提升園區能源供應安全

AcrelEMS接入園區分布式光伏電站運行數據，包括逆變器、箱變、計量儀表及電能質量監測裝置，協助管理者進行光伏發電效率分析、發電量及收益統計，擴展園區供電容量，降低用電成本，減少碳排放。

圖5 光伏發電曲線對照分析

8.3儲能策略控制，提升新能源消納

AcrelEMS接入儲能系統（EMS）、電池管理系統(BMS)和儲能變流器(PCS)數據，為管理者提供運行模式監視和控制策略選擇，系統監測電芯電流、溫度、SOC、SOH，檢測直流系統絕緣狀況，并根據企業峰谷特點和電價波動以及上級平臺指令設置儲能系統的充放電策略，控制儲能系統充放電，實現削峰填谷，促進新能源消納，降低園區用電成本。

圖6 儲能系統PCS監測和電池監測

8.4能耗管理，搭建計量體系

AcrelEMS采集園區電、水、熱、燃氣等能源消耗，搭建三級能源計量體系，進行分類分項能耗統計，計算單位面積或單位產品的能耗數據以及趨勢，對標主要用能設備能效進行能效診斷，計算企業碳排放，為園區實現能源精細化管理，制定碳達峰、碳中和路線提供數據支持。

圖7 能耗分析

8.5負荷控制及計費，精細化管理降低能耗

AcrelEMS系統通過對園區建筑內部和公共照明的集中控制、感應控制、定時控制等方式節約照明能源，還可以幫助管理者更好地管理轉供電的能源收費，做到欠費提前通知、欠費控制以及支付對接，通過算法消納園區能耗公攤，避免不合理收費，保障能源收支平衡。

圖8 照明智能控制和能源預付費管理

8.6負荷預測，協調控制，保障園區供用平衡

AcrelEMS系統基于歷史負荷數據，結合天氣因素、園區生產計劃等，預測園區功率需求、光伏發電功率、充電需求，根據變壓器負載率和負荷變化，對園區可調可控設備進行統一協調控制，引導有序充電，調整儲能充放電計劃，為園區制定能源計劃、優化用能結構提供技術支持。

圖9 充電樁控制和功率預測

8.7能源數字化系統感知設備

園區能源數字化系統除了軟件外，還離不開安裝于現場的各類感知設備，包括高低壓配電保護控制裝置、監測和計量儀表、電量變送器、電能質量分析治理設備、照明控制器、有線/無線溫度傳感器、水表、燃氣表、能量表等各類產品，安科瑞可以為園區能源數字化系統建設提供一站式服務。

9工業園區能源數字化系統的建設意義

園區作為實體經濟主戰場，未來隨著經濟持續增長能耗總量和碳排放總量仍將繼續增長。要實現雙碳計劃，工業園區節能減排任務相當緊迫，碳排放評價試點產業園區也開始實施，如果我們還在依靠傳統的手段來管理園區的能源體系顯然是不可取的。主管部門陸續出臺政策推動產業園區數字化轉型，打造綠色低碳產業園區，因此園區的能源數字化管理系統也是勢在必行。

參考文獻

PPP產業大講堂.《產業園區中工業廠房的能源綜合配置》.