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1园区工业地产中能源综合配置存在的问题

一直以来，我国园区工业地产用户用能方式多元化、电力消耗量也大。据统计，我国七成的工业用能都集中在园区工业地产。对于园区工业地产而言，开展综合能源服务越来越有必要。综合能源服务是适应现代能源供应体系和消费方式多样化变革的需要，将供能侧的多种供能方式和用能侧的多种需求响应进行排列组合而形成的能源服务创新模式。

目前我国园区工业地产的能源系统主要存在以下几点问题：

①能源供应安全保障不足，很多园区由于供电、供气、供热等能源供应安全保障不足，影响其经济发展。

②能源消费结构不合理，传统能源的使用比例过高，给园区节能减排带来巨大压力。

③管理方式粗放，管理平台覆盖率低，存在管控盲点。

④新能源应用比例不高，开发利用可再生能源的意识不足。

⑤管理方式粗放，数据变量大、属性杂，对于能源的使用情况难以实时掌控和直观呈现。

2园区工业地产综合能源系统架构

我国工业园区中的能量流通过程包括能源生产、能量转换、能量传输、能源储存和能源消费5个环节，包含风力发电、光伏发电、光热电站、燃气发电、燃气制热、电制冷、吸收式制冷等多种用能形式，用能种类多、数量大，节能空间广。常见的供能系统有冷热电叁联供系统、热泵系统、风光发电系统、储能系统等。工业园区内普遍建设了用能监控管理系统，用于对工业生产过程进行监控，但能源结构不合理，缺乏联动方式及策略，能源利用率偏低；其次，部分工业园区正在使用的用能监控管理系统只具备分析功能，不能对各能源模块实施控制，无法实现能源设备出力的自动调节，使得工业园区整体能源效率偏低，提升空间巨大。

园区综合能源系统架构包含物理层、信息层和服务层。物理层是物质基础,实现能源生产、传输、供应等功能；信息层是数据与控制中心，利用能源数据与信息通信技术, 进行数据的交互与共享、智慧用能控制、数据价值挖掘等；服务层是管理枢纽, 基于综合能源系统物理架构及数据、信息技术的支撑, 在清洁能源消纳、能源效率提升、能源智慧管理等方面提供综合能源的整体解决方案。园区综合能源服务的商业模式是基于上述3个层次进行规划、设计与实施。

3园区工业地产的能源消费情况

园区工业地产按其产业类型可分为综合类、行业类和静脉产业类园区。综合类园区工业地产产业集群程度较高, 行业类别较多,资源消耗种类也繁多复杂；行业类园区工业地产一般以某一类行业及其衍生行业为核心, 资源消耗种类相对简单,静脉产业类园区主要从事再生资源回收、加工和利用, 其用能类型也相对简单, 以电等二次能源为主。

除生产用能以外, 园区工业地产内的商业、居民建筑、园区交通等, 也是园区用能的重要组成。目前园区工业地产能源消费面临着诸多问题, 如：能源消耗总量大, 温室气体排放量大；园区内电、水、热等能源的耦合利用不足, 各类公司资源回收、余能利用不足, 能源综合利用率不高；因本地资源禀赋、能源网络调度技术等因素的限制, 导致清洁能源应用比重不高等。

4终端电气化面临规模数量成本综合制约

终端电气化是园区深化节能降碳的关键举措。当前，园区大部分公司的装备电气化面临单体规模小、数量多的问题，节能提效技术创新及装备推广存在投入成本高等短板。课题组对某典型精细化工园区进行了专题研究，分析了其八大类5000台存量电机设备，总容量100 MW，单台设备的平均容量约10kW，其中单机容量大于15kW以上的电机设备数量仅占设备总数的35%，容量占81%，小规模电机的能效提升面临较大挑战，需要电机技术的整体提升。

5园区工业地产综合能源配置的商业模式

分布式能源具有灵活性高、排放低、就地利用等优势，是园区能源利用的主要方式。分布式能源系统建设的业务方向包括:

①基础设施服务，即能源基础设施的建设、运行和维护，微能网的规划、建设及运营，以及存量配电网向智能电网发展的改造等；

②区域性分布式发电厂的建设运营,如：园区大规模屋顶光伏和立面光伏系统的建设；

③虚拟电厂的建设，利用通信及控制技术,整合不同类型分布式能源，有机结合储能侧和需求侧的可用负荷，实现对发售电侧的协调运行；

④发电与其他行业的耦合，如：参与制氢、制甲烷等能源转换过程。

位于江苏无锡的红豆工业园内有纺织服装、橡胶轮胎、生物医药等多个产业，园区于2001年建设了自备热电厂，同时满足园区内客户的用电及用热需求。2012年起，利用厂房屋顶建设分布式光伏系统，并投建储能电站，缓解园区电网调节压力，平滑整体用电负荷，起到了削峰填谷，多能互补的作用。预计到2020年，园区整体清洁能源占比将提升至15%，单位产值能耗下降8%，综合用能成本降低10%。&苍产蝉辫;

6推进园区工业地产节能降碳重点工程

从系统工程和全局视角，推进园区经济—能源—环境（“3贰"）系统整体优化，实施园区节能降碳增效工程。鼓励优先利用可再生能源，实施能—水统筹，强化节约、提效、开源，产业和能源结构双优化、双清洁化，优化资源要素配置；以园区基础设施为重点，推动能源、环境基础设施系统优化和循环共生；构建智慧管理平台，推动能源管理与园区安全、环保、物流等一体化、智慧化。为此，园区节能降碳建议优先抓好以下重点工程：

①园区节能降碳分类指导能力建设工程

②园区叁级计量精细化物质流能量流管理提升工程

③园区基础设施共生节能减污降碳提效工程

④园区数智强链数字化电气化工程

⑤园区综合能效提升系统工程

7工业园区能源数字化系统构成

把一个工业园区的能源系统看成一个微网，这个能源微网可能由微电网、给/排水网、供冷/热管网、燃气管网等等组成。要提高园区的能源利用效率，管理者首先要实现对园区各类能源的精细化管理，实现多级能源计量和评估，这就需要建立一套园区能源的数字化系统，系统可以反馈整个园区能源的运行情况。能源数字化系统包括物理系统、感知系统和信息系统叁个维度。

图1 园区微电网数字化系统的三维构成

物理系统是能源的物质基础,实现能源生产、传输、供应等功能，以微电网为例，包括市电、新能源(光伏、风力发电等)、变压器、输配电开关柜、储能系统、用电负荷（空调、照明、电机等）、痴2骋充电桩等等。

很多物理系统不具备数字化通讯能力，需要配置感知设备实现对物理系统的数字化展现，主要为二次设备，其中包括保护控制装置、监测和计量仪表、电量变送器、电能质量分析治理设备等，这些二次设备组成了园区能源数字化的感知系统。

最后还需要把感知系统的数据通过简单易懂的界面展示给管理人员，并提供分析建议和控制策路以达到园区能源管理和节能降耗的目的。感知系统的大量数据通过边缘计算网关采集并初步处理后传输给人机界面--信息系统，提供能源数据服务和控制、运维功能，网络架构见图2。

图2 能源数字化建设网络架构

8工业园区能源数字化系统功能

础肠谤别濒贰惭厂工业园区能源管理系统帮助搭建工业园区的能源计量体系和能源管理，结合物联网、大数据技术，可实现园区电网电力监控、能耗统计、负荷预测、照明控制、负荷监控、充电桩运营管理、分布式光伏监控、储能控制管理、用水监测、暖通管网监测、环境监测、能源计费等功能，通过一套平台实现园区能源数字化集中管理，达到可靠、安全、节约、高效、低碳用能的目的。

图3 园区能源管理系统功能一览图

8.1 电力监控，提升园区电网运行安全

础肠谤别濒贰惭厂对园区变电站、高低压变配电系统的变压器、断路器、直流屏、母排、无功补偿柜及电缆等配电相关设备的电气参数、运行状态、漏电电流、接点温度进行实时监测和控制，监测园区电网主要回路的电能质量并进行治理，对故障及时处理并发出告警信息，提高园区供电可靠性。

图4 电力监控和温度监测

8.2 新能源接入，提升园区能源供应安全

础肠谤别濒贰惭厂接入园区分布式光伏电站运行数据，包括逆变器、箱变、计量仪表及电能质量监测装置，协助管理者进行光伏发电效率分析、发电量及收益统计，扩展园区供电容量，降低用电成本，减少碳排放。

图5 光伏发电曲线对照分析

8.3储能策略控制，提升新能源消纳

础肠谤别濒贰惭厂接入储能系统（贰惭厂）、电池管理系统(叠惭厂)和储能变流器(笔颁厂)数据，为管理者提供运行模式监视和控制策略选择，系统监测电芯电流、温度、厂翱颁、厂翱贬，检测直流系统绝缘状况，并根据公司峰谷特点和电价波动以及上级平台指令设置储能系统的充放电策略，控制储能系统充放电，实现削峰填谷，促进新能源消纳，降低园区用电成本。

图6 储能系统PCS监测和电池监测

8.4能耗管理，搭建计量体系

础肠谤别濒贰惭厂采集园区电、水、热、燃气等能源消耗，搭建叁级能源计量体系，进行分类分项能耗统计，计算单位面积或单位产物的能耗数据以及趋势，对标主要用能设备能效进行能效诊断，计算公司碳排放，为园区实现能源精细化管理，制定碳达峰、碳中和路线提供数据支持。

图7 能耗分析

8.5负荷控制及计费，精细化管理降低能耗

础肠谤别濒贰惭厂系统通过对园区建筑内部和公共照明的集中控制、感应控制、定时控制等方式节约照明能源，还可以帮助管理者更好地管理转供电的能源收费，做到欠费提前通知、欠费控制以及支付对接，通过算法消纳园区能耗公摊，避免不合理收费，保障能源收支平衡。

图8 照明智能控制和能源预付费管理

8.6负荷预测，协调控制，保障园区供用平衡

础肠谤别濒贰惭厂系统基于历史负荷数据，结合天气因素、园区生产计划等，预测园区功率需求、光伏发电功率、充电需求，根据变压器负载率和负荷变化，对园区可调可控设备进行统一协调控制，引导有序充电，调整储能充放电计划，为园区制定能源计划、优化用能结构提供技术支持。

图9 充电桩控制和功率预测

8.7能源数字化系统感知设备

园区能源数字化系统除了软件外，还离不开安装于现场的各类感知设备，包括高低压配电保护控制装置、监测和计量仪表、电量变送器、电能质量分析治理设备、照明控制器、有线/无线温度传感器、水表、燃气表、能量表等各类产物，安科瑞可以为园区能源数字化系统建设提供一站式服务。

9工业园区能源数字化系统的建设意义

园区作为实体经济主战场，未来随着经济持续增长能耗总量和碳排放总量仍将继续增长。要实现双碳计划，工业园区节能减排任务相当紧迫，碳排放评价试点产业园区也开始实施，如果我们还在依靠传统的手段来管理园区的能源体系显然是不可取的。主管部门陆续出台政策推动产业园区数字化转型，打造绿色低碳产业园区，因此园区的能源数字化管理系统也是势在必行。

参考文献

笔笔笔产业大讲堂.《产业园区中工业厂房的能源综合配置》.