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    產業園區中工業廠房的能源綜合配置——工業園區綜合能源數字化系統建設方案
    點擊次數:441 更新時間:2023-10-26

    安科瑞電氣股份有限公司 201801

    以下內容轉自微信公眾號:PPP產業大講堂,《產業園區中工業廠房的能源綜合配置》。

    園區工業地產中能源綜合配置存在的問題

    我國園區工業地產建設已歷經近40年的發展, 園區在區域經濟發展、產業集聚方面發揮了重要的載體和平臺作用, 有力推動了我國社會經濟的高質量發展。園區工業地產是國民經濟的發展的重要載體, 但同時也是集中的環境污染源。綠色、低碳、高效發展對園區工業地產尤為重要,園區迫切需要構建全新的清潔、低碳、安全、高效的能源體系。園區因其經濟基礎好、能源消耗大、產業集聚等特點成為了能源轉型與變革試點、示范的重要對象,是綜合能源服務的“理想試驗田"。 

    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。

    發展至今,園區工業地產的能源系統依然存在一些問題急需解決,而綜合能源服務的職責之一就是要將園區工業地產的能源生成、消耗、輸配等,通過系統充分利用可再生能源、降低化石能源的消耗,提升用能效率和經濟性。

    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。

    在園區工業地產開展一體化電冷熱(暖)供應、多能協同供應、綜合梯級利用,以及低品位余熱利用等綜合能源服務,可以有效解決園區工業地產的能源利用問題,越來越多的能源互聯網企業為解決園區工業地產用能問題,已在這方面深耕多年。幫助園區工業地產在用能方面:運營精細化、數據可視化、管理多維化。多層次完善園區整體及各項管理流程;運用數字分析手段,整合及協調園區資源,促進園區的產業推進,創建園區科學管理體系。

    園區工業地產綜合能源系統架構

    工業園區是我國經濟發展的重要組成部分,如何實現經濟、環保、高效的發展十分重要。綜合能源服務能夠實現多能綜合利用,提高能源利用率,增加可再生能源消納能力,成為節能減排的有效方式。園區工業地產在發展綜合能源服務方面具有天然的優勢,隨著我國能源變革進程的不斷推進,可以想見,未來園區的綜合能源服務市場將成為各類市場參與主體開展競爭的重要領域。

    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。

    目前園區綜合能源業務推廣的技術研究和應用方向,主要包括可再生能源利用,區域集中供冷、供熱,生產過程及工藝的節能改造,余熱、余能、廢水、廢渣回收利用,電動汽車,儲能及信息化系統等,通過集成各種能量轉換裝置和節能優化技術,將風、光、氣、儲、地熱等多種分布式能源以信息網及電力網或熱力網的方式進行高效互聯,實現多能源互補、多供用能主體互聯互濟、資源設施共享,滿足多種用能需求,提高能源利用效率、運行經濟性、可再生能源利用率,有效降低了系統運行成本和環境壓力。今后工業園區的綜合能源業務將實現多元化、多領域發展,可以進一步拓展能源交易、需求響應和現貨交易等新型業態,成為支撐能源互聯網建設的重要領域,也是綜合能源服務提升經濟效益、擴大業務范圍的主要陣地。

    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。

     以石油、電力、天然氣等多種能源資源為供應側, 構建分布式和集中式能源協調互補的供應方式, 促進電網、石油管網、天然氣網、供熱網等多種資源管網耦合集成,運用多種倉儲設施及儲備方法滿足電力負荷、熱負荷、冷負荷等消費側能源需求, 實現終端用戶的用能優化。

    針對各能源子系統建立動態數據中心,實現用戶側的能源生產、傳輸、存儲、共享等各環節的數據監測、分析、挖掘,提供能源智慧管理策略;基于能源數據與信息通信技術實現對能源樞紐站、源網荷儲協調、虛擬電廠、負荷側虛擬同步等的控制;構建微功率無線通信、電力線通信、泛在智能無線專網等通信網絡;在數據、控制、通信耦合集成基礎上開發云平臺技術服務模塊、綜合能源服務互動平臺。

    在工業區規劃“源網荷儲一體化"能源體系,其中“源"著重以熱電項目和外域可再生能源電量為基礎,并集成工業區內分布式風電和光伏等,形成多系統集成、多能互補供能系統;“網"著重搭建增量配電網、區域微電網、熱網及其他形式的能源網絡,成為聯系“源"與“荷"的重要紐帶;“荷"著重廣義負荷供應(能源托管、節能服務和調頻調峰等),此外做好典型用戶供能外同時兼顧新型用戶供能,同時規劃建設用戶端智能終端,實現“源"與“荷"深度關聯;“儲"一方面注重常規的調頻、調峰功能,另一方面更加注重一體化供能系統冷熱電供能可靠性和安全性功能。

    提供多元化的綜合能源服務,實現清潔能源有效利用, 提升能源利用整體效率,如:分布式能源、儲能及電動汽車充電站的建設與運營;構建區域能源市場,形成公平、開放的準入機制,開展能源零售與能源交易;針對用戶側海量能源數據進行分類與挖掘,分析用戶個性化需求,開展綜合能源套餐定制等增值服務。

    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。

     隨著“四個革命、一個合作"能源戰略思想, 能源生產和消費轉型成為我國可持續發展的重要命題。園區工業地產能源系統的低碳、高效、多能、智能發展已成為必然的發展方向。工業園區綜合能效提升的五大挑戰面向雙碳戰略目標以及減污降碳協同增效總要求,全面深化能效提升,工業園區仍面臨若干重要挑戰。

    園區綜合能效提升分類指導亟待加強

    園區地域分布廣,資源稟賦差異大,個性共性兼具,園區間能耗總量和強度、碳排放總量和強度差異大。按照能源消耗總量和強度雙控向碳排放總量和強度雙控轉變的要求,不同地域不同園區差異很大,控能控碳哪個優先、如何來控,缺乏分類指導。亟需加強園區綜合能效提升的分類指導,推動綠色低碳發展。

    園區能源基礎設施規模效率結構性鎖定

    園區廣泛推行基礎設施共享,以熱定電為特征的集中式熱電聯產能源基礎設施普及推廣,但同時又呈現出“規?!?結構性鎖定,以及以化石能源為主的傳統能源與新能源供給結構失衡,導致溫室氣體排放結構性鎖定。目前,大部分基礎設施服役未到設計壽命的一半,園區基礎設施節能降碳改造需要解決好成本收益的平衡,能源加工轉化效率及系統優化亟待提升。

    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。

    能效局部有效和系統整體有效需要平衡

    “十一五"以來,在節能減排約束性指標的持續推動下,重點用能行業節能挖潛難度日益加大,亟待平衡好局部有效和系統整體有效,并從局部過程節能向全過程、全鏈條、全系統優化節能轉變。以煉油行業為例,全國2020年煉油企業能效水平優于水平的產能約25%,同時有20%的產能其能效低于基準水平。我國火力發電、鋼鐵、化工產業和垃圾焚燒熱電聯產自身的能效已較高,但進一步與周邊城市和社區協同挖掘余熱利用方面,尚有較大潛力。研究顯示,中國北方地區工業余熱供暖潛力約為區域熱需求的1.4 倍。

    園區物質流能量流精細化管理短板明顯

    《國務院關于印發2030年前碳達峰行動方案的通知》(國發〔2021〕23號)要求“加強園區物質流管理",這里物質流是廣義的概念,既包括生產原料也包括能源。園區物質流能量流管理是全過程節能減污*直接、*有效、*經濟的措施,是推進園區綜合能效提升的重要抓手。但實踐中,物質流能量流管理*基礎的工作——三級計量體系建設尚存在明顯短板、弱項,特別是中小規模企業。

    園區工業地產綜合能源配置的商業模式

    園區的綜合能源服務商業模式的構建在于針對園區及行業用戶的實際情況和發展階段特征,研究推出高效率、低成本、具有清晰盈利模式和豐富社會價值的綜合能源服務解決方案。一個成熟的商業模式需要在市場環境中接受檢驗并進行實踐, 這既需要各類市場相關方不斷創新創造,也需要政府部門通過政策進行引導與約束,保障用戶及各市場主體的基本權益,培育新的利益相關方,促進綜合能源市場開放競爭、健康良好地發展。

    消除行政壁壘,能源配置由行政化轉向市場化。推進能源資源領域的供給側結構性改革,加快油氣、熱力、電力等領域體制改革,破除行業壁壘,強化市場競爭,促進能源流、信息流的自由流動,完善制度體系保障各種能源實現橫向多能互補、縱向梯級利用。

    按照市場化改革方向,推行有利于提高系統效率的價格機制。實施峰谷價格、季節價格兩部制價格等科學價格制度,推廣落實氣、電價格聯動等價格機制,引導電力、天然氣用戶主動參與需求側管理。 

    鼓勵創立專業化信息和技術服務提供商, 提供跨行業、跨領域的科技、政策、管理等專業信息,擴充市場參與者信息獲取渠道,提高市場信息 公開透明度,消減信息不對稱,降低交易成本,推廣技術升級,提高智慧能源體系效率,降低生產成本。 

    發揮市場在資源配置中的決定性作用,推動建立公平競爭、開放有序的能源市場交易體系。建立健全能源市場的準入制度,鼓勵第三方資本、小微型企業等新興市場主體參與市場,促進各類所有制企業的平等、協同發展。加快電力、油氣行業市場體系建設,建立市場化交易機制和價格形成機制,有效引導供需。允許市場主體自主協商或通過交易平臺集中競價等多種方式開展能源商品及靈活性資源等能源衍生品的服務交易,*大限度地激發市場力。 

    鼓勵互聯網企業和能源企業合作,實現能源大數據的集成、共享和交易,促進應用創新,加強安全監管。

    在國家發布的能源發展指導意見的推動下, 園區綜合能源系統建設及綜合能源服務業態發展得到了有力的推動,改變了傳統能源系統互相獨立的產供消方式,構建 “電、熱、冷、氣"橫向多能耦合、“源-網-荷-儲"縱向多能協同、以及能源生產、傳輸、存儲、消費都靈活高效的綜合能源系統。這也改變了傳統能源系統“條塊分割"的情況,有利于培育新的市場主體。 

    充分了解園區產業結構、用能需求特征和綜合能源服務資源稟賦,建設分布式與集中式供應相結合的綜合能源系統,開展針對傳統能源利用方面的項目規劃建設與投資運營。通過降低能源消費成本、提升能源利用效率獲得收益,同時對優化能源需求、降低終端能耗、減少氣體排放有積極影響。

    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%。 

    綜合能源系統中,終端用戶除了是能源消費者外,也可以通過建設分布式能源系統成為能源供應者,但光伏、風電系統的建設對一般用戶來說存在技術壁壘、供應安全、能源管理、投資風險等諸多方面的困難,能源社區的運營模式則可以解決上述問題。能源社區是由運營商、工業用戶、商業用戶及個人用戶等組成的集合體,社區中的風、光、儲等設備可以由用戶自建或由社區運營商提供,用戶在滿足自身用能需求的基礎上,可以選擇存儲多余的能源或供給社區網絡;運營商擁有社區能源網絡及相 應公共設施資產,可為社區用戶供能,或在需要時有償供應給外部公共網絡。能源社區中所有的能源交換均通過數字化的智能系統準確記錄和計算,運營商及用戶均可通過能源供應等活動獲得收益。

     通過政策約束、價格激勵等方式引導客戶參與到園區的負荷調控,推動分布式和集中式能源供應的共同發展,優化能源消費結構,增強系統運行的靈活性,提高能源利用率,實現園區內能源網絡的經濟、高效和穩定運行。

    需求響應主要是指通過政策或經濟手段挖掘用戶的響應潛力,促進各方互動以達到削峰填谷、緩解電力缺額等調控目標。對于電網側來說,網絡運營商可與客戶或負荷聚合商簽訂合作協議或形成標準化服務模式,在電網有平衡需求時發出信號,由用戶側調節柔性負荷來增減產量及能源的消耗量,從而調節電網穩定性,用戶則可獲得相應的補償。對于用戶側來說,需求響應可提高用戶用電的經濟性。

    在大力推動以及各項優惠政策的扶持下,我國已逐漸發展成為全球*大的新能源汽車消費國。與我國新能源汽車的發展嚴重不匹配的是充電基礎設施的建設嚴重滯后,而針對充電設施的建設與運營模式的探索也將成為推動新能源汽車發展的動力之一。

    充電站的建設服務包括:初期的規劃設計、土木工程和電網接入、硬件設施的安裝與調試、電量電費的計量核算等。除了常規的建設運營服務之外,通過應用軟件提供附加服務也將成為一個重要的價值創造方向。針對充電站的運營 商開發能源管理智能平臺軟件,提供運行監測、數據管理、需求分析與預測等服務;針對車主提供用戶版的智能充電管理軟件,提供附近站點忙閑信息、車輛充電數據、充電需求預判與站點等服務。

    在充電站建設與運營服務中,提供軟硬件結合的綜合服務,以硬件設施的規劃建設質量為基本, 以軟件服務的智能性與靈活性為增值。蘇州園區工業地產建設的區域級充電基礎設施公共服務平臺于2018年上線運行,已基本實現園區內公共充電樁的覆蓋以及實時監控,可為用戶實現充電地圖、設備篩選、位置導航、充電控制、費用支付等功能。

    以德國能源市場為例說明。企業可根據可再生能源的資源情況調整生產計劃,當可再生能源資源充足時,實時電價相對較低,在資源欠缺時則相反,企業可據此調節其生產計劃,以降低用能成本,提高其生產經濟效益。德國RegModHarz項目是德國“E-Energy"計劃支持的項目之一,通過制定統一的數據傳輸標準,將風能、抽水蓄能、太陽能、生物質能等能源系統連接起來,并為用能客戶安裝能源管理系統,對發電端和用電端實施雙向管理,基于日前和日內市場的價格調控用戶的用電時間和用電量。

    項目為客戶提供供熱、供冷項目的規劃設計、建設、運營等服務,并提供專家服務以實現客戶項目實施過程中的成本控制,在此過程中,客戶能夠專注于其專業領域內,而將能源相關的技術問題交給專業人員處理,為其實現降低用能成本、能源高效利用的目的。服務內容包括但不限于:

    ① 能源傳輸、基礎設施分析、需求優化等方面的咨詢和規劃;

    ②供熱、供冷設備設施的建設及后續運營、維護和故障處理;

    ③冷、熱管網的建設與運維管理;

    ④能源審計服務等。

    其主要的服務模式包括2種: 合同能源管理與集中式供能。合同能源管理的重點是高效用能,承包商需利用技術為客戶提供高效用能服務;集中式供能的重點則是高效的能源分配和利用,以*大限度地減少能源消耗、降低成本,服務對象越多則分攤成本越低,提高整體運營效率。

    針對園區內高能耗、粗放型的能源消費方式, 有必要促進其能源精細管理和循環利用,提高資源配置效率,形成節約高效的能源消費體系。

    拓展園區工業地產的綜合能源增值服務

    工業園區的人地關系調控是園區綠色發展的重要科學問題。園區尺度上,“人"主要體現為經濟活動,“地"即園區的資源環境基礎,主要表現為能源、水資源、土地資源、環境影響等。經濟、能源、水、土地、環境構成了工業園區人地系統中*重要的子系統,各子系統之間存在著許多聯系與作用。能源、水、土地資源開發利用既對園區經濟發展及其生態環境有直接作用,又對更大尺度的生態環境問題產生影響。

    工業園區人地關系的內涵就是系統認識園區“人"“地"各子系統的發展演變及相互作用的機制規律,實踐中需要深入理解工業園區人地關系,進而科學設計園區“人"“地"各子系統的協同關系,實現融合發展。工業園區人地關系是園區綠色發展的關鍵科學問題,是園區綠色發展的核心,工業園區人地關系研究的重點是識別各子系統之間的相互作用關系及人地關系協調發展的優化調控。針對工業園區這一類特殊的微區域人地系統開展綜合研究,科學揭示能源—水—土地—環境等多要素協同的工業園區綠色發展戰略取向,對于進入“不惑之年"的中國工業園區創新綠色發展、實現高質量跨越提供決策支撐,具有重要的意義。

    開展代理售電服務。鼓勵專業能源公司積極開展售電服務,作為工業區企業售電代理商探索電力市場交易、多能源交易品種和交易方式,拓展電力市場交易業務范圍,統籌整合園區用電企業,參與當地電力市場交易。通過規?;皩I化服務降低園區企業的用電成本,為工業區企業提供更實惠、安全、有保障的售電服務。

    開展光儲充一體化建設。綜合考慮工業區周邊建設條件以及交通運輸條件,規劃布局光儲充一體化項目,作為“源網荷儲一體化"的典型實施類型之一。初期在工業區建設一個示范項目,積累運行經驗,并逐漸在工業區全面推廣,助力工業區綠色交通產業發展。

    其他能源增值服務。在工業區積極開展能效提升、節能改造和用能托管等服務,對中小型用能企業的能源購進、存儲、使用等環節優化改良,對企業用能設備效率、用能方式、節能考核等方面進行專業管理,進而達到節能和節約能源費用的目的。同時提供設備檢修、智慧運維及集中供銷等增值服務,通過規模效應,減少企業在檢修、維護、采購等環節中的成本。

    能源管理服務主要是指在企業的能源采購、資源管理、生產計劃、設備維護等生產全周期內,提供能耗監測、能源消費分析、能源效率咨詢以及能源管理系統等服務,發現企業級、部門級以及特定環 節中的能耗問題,發掘企業節能降耗的潛力,從而實現提高能源效率、降低用能成本的目的。通常的實施步驟為:

    ①對能源供應、負荷曲線、能量平衡、投資收益等進行協同分析;

    ②針對具體的問題提出管理措施,制定解決方案;

    ③制定關鍵績效指標,管控能源管理方案的實施過程;

    ④分析能源系統整體運行情況,優化能源采購、系統運營等管理方式,不斷降低用戶整體成本。 

    蘇州園區工業地產獨墅湖科教創新區于2015年上線的區域性智慧能源管理平臺,對區域內各單位所有的用能情況進行采集傳輸、在線監測、動態分析及集中管理,開展能耗核算或效能評估,并在此基礎上提出能效管理與提升建議,平均每年為園區減少電力消耗約700萬kWh,減少二氧化碳排放約6979t 。 

    在當前能源市場蓬勃發展的形勢下,能源的生產、傳輸、轉化、存儲、消費等各個環節逐漸被打通, 能源市場將變得更加公平、開放、透明,能源的商品屬性越發清晰,市場將催生新的商業模式,并挖掘出新的效益增長點。 

    在園區內,能源零售商可以根據不同用戶的用能特性和利益訴求,考慮其用能質量要求、用能時間段、用能需求量等,制定涵蓋不同價格機制的個性化綜合能源零售套餐。在用能側,運營商為用戶提供靈活、經濟的用能套餐,根據實際需求調整 能源配比、用能時間、價格機制等,滿足用戶多樣化 的需求;同時通過對不同用戶的能源需求進行合理分配及預測,實現整體用能效率的優化。

    在產能側,運營商可以與不同的能源供應商或上下游相關 企業進行業務合作,通過聯合采購保障能源成本, 通過提高能源利用率降低運營成本,通過聯合管理 降低人力成本,提高管理效率。小型的能源運營商 可以通過這種業務合作產生的協同效應保障其能 源零售服務的品質,利用其服務的靈活性和定制 化,吸引對用能服務有更多需求的客戶,從而與傳 統能源企業共同競爭。

     Mainova AG是德國*大的能源零售公司之一, 為大約100萬人供應電力、天然氣、熱力和用水等, 也為德國各地的許多小型區域能源供應商和工業客戶提供電力和天然氣。此外,Mainova在其供應區域內運營能源運輸管網,并可為第三方提供網絡接入服務,如:分布式光伏、充電設施等,其收益來源除能源零售外,還包括各類能源相關的衍生產品及服務。

    園區的綜合能源服務商可以為區域內的分布式能源和終端用戶提供能源批發市場的代理服務:

     ①為各類服務對象建立標準化市場交易流程,提供能源產品評價、交易政策制定與市場分析等服務;

    ②針對能源交易需求較小的“小微用戶",通過 項目組合管理的方式集成多個用戶的用能負荷,使原本不滿足市場交易條件的用戶也能享受優惠的市場價格;

    ③對于自身能源需求較大的用戶,基于市場風險管控手段提供價格穩定、用能可靠的交易服務。

    此外,未來能源交易平臺將朝著獨立、開放、多元的新型交易平臺發展,這也將催生以信息技術、數據服務以及安全服務為主的能源信息服務市 場,使能源交易的開展更加輕松便捷。美國區塊鏈初創公司LO3Energy于2016年推出區塊鏈項目TransActive Grid,當地居民可以將過剩的電力通過一種區塊鏈原型進行出售。2017年該公司與歐洲電力交易所達成合作意向,利用區塊鏈技術來推動點對點的能源傳輸,實現本地分布式能源網絡與 能源批發市場的對接,提供更為便利的電力銷售。

    園區綜合能源規劃的定量分析離不開經濟性測算結果。常規的經濟性測算工具主要針對單種能源系統,當開展綜合能源系統規劃時將面臨不同的稅收優惠政策、不同的財政補貼方式、不同的項目評價周期及不同的可變成本系數。同時,園區綜合能源規劃的經濟性評價結果需覆蓋系統全壽命階段,不僅考慮設備初始投資,還包括運行期內的外購燃料成本及運維檢修成本。

    園區綜合能源規劃的經濟性測算也跟采用的商業模式息息相關,采用常規銷售模式時,能源收入就是能源量乘以能源單價。采用節能量分成時,能源收入就變成了節能收益的分成比例。采用能源托管方式時,能源收入可能就變成了一個固定量。因此,建議在開展園區綜合能源規劃經濟性測算時需要多種等效方式,比如將不同周期的能源設備更替作為分階段規劃的一個節點,或者將部分設備的更替費用折算成更大的運維費用放入經濟性評價。同時,園區綜合能源規劃需要及時更新稅收優惠、補貼政策,確保園區綜合能源規劃經濟性測算更加真實可信。

    園區工業地產綜合能源配置的投融資

    通過調控工業園區人地關系,解決園區經濟發展與資源能源、環境系統的矛盾,是支撐園區綠色發展的根本目的。園區的人地關系內涵、子系統相互作用定量關系及綠色發展目標建立后,如何實現基于經濟、資源、能源、環境等多要素協同的工業園區人地關系調控綜合決策亟待開展研究。

    綜合能源服務作為一種新型的能源供應、轉換和利用方式,將成為工業園區實現綠色轉型與低碳發展的重要手段之一。近年來,隨著分布式供能技術、互聯網相關技術在國際國內的發展,以及我國新一輪電力體制改革的深入推進,新興能源業態層出不斷,集大成者當屬綜合能源系統,其融合能源互聯網、多能互補、分布式能源、智能電網、微電網、天然氣冷熱電三聯供等多種形式。

    在能源“十三五"規劃及“互聯網+智慧能源"的指導下,園區綜合能源系統建設及綜合能源服務業態發展得到了有力的推動,構建起“電、熱、冷、氣"橫向多能耦合、“源-網-荷-儲"縱向多能協同、以及能源生產、傳輸、存儲、消費都靈活高效的綜合能源系統。這也改變了傳統能源系統“條塊分割"的情況,有利于工業園區內能源的高效利用與宏觀整合。

    工業園區項目主要可分為設計、招標、建設、運營四個階段,工業園區綜合能源服務的商業模式可分為建設前期工業園區的開發模式和運營階段工業園區的盈利模式。因此,對資金的大量需求一般發生在建設階段,項目公司承接委托或招標后對園區進行綜合能源服務改造。

    在“碳中和"政策設計和框架路線下,綜合能源服務與碳減排具有很強的正相關性,是園區實現碳排放盡早達到峰值的重要途徑。在大量園區進行綜合能源服務建設的同時,必然需要強大的資金支持,預計2020-2025年綜合能源服務的市場潛力將從0.5-0.6萬億元增長到0.8-1.2萬億元。

    在綜合能源服務產業下,節能服務的投資需求仍將維持在較高水平。作為較為成熟的綜合能源服務細分市場,節能服務產業在“十三五"期間實現了快速增長。

    在“十四五"時期,預計全國需要完成的五年期定比節能量將超過8億tce,全社會技術和管理節能投資需求估計超過1萬億元;其中,節能服務投資占有相當大的比重,投資需求將主要來自工業節能領域。當前我國70%的工業用能集中在工業園區,因此工業園區的節能服務“碳達峰、碳中和"宏偉戰略目標下,工業園區減碳潛力巨大。

    此外,綜合供能服務市場投資需求將呈現高增長態勢?!笆奈?能源發展初步規劃、各類分布式供能技術進步帶來的經濟性和商業價值提升,以及終端用能加速電氣化、清潔化、低碳和零碳化等因素,綜合供能服務市場投資需求可能超過同時期節能服務市場投資需求。熱源開發將更為多元,工業余熱開發利用、生物質能供熱、核能供熱的市場規模有可能擴大

    另外,智慧能源服務市場投資需求成長性。具體來看,全社會能源生產、加工轉換、儲存、流通、消費等環節都有越來越大的智慧能源服務市場需求,年均投資需求有可能在千億元級的水平;智慧園區、智慧工廠、智慧樓宇、智慧能源基地等的建設,將共同貢獻智慧能源服務市場的重大需求。

    總的來看,“十四五"時期,綜合能源服務市場投資總需求有望達到數萬億元的水平,產業發展前景廣闊。而隨著大量工業園區進行綜合能源服務改造,其對于市場投融資的需求越來越大,所需要的金融支持急劇增加。

    園區工業地產能源配置的金融解決方案

    以工業園區人地關系為核心,研究其綠色發展,具有重大現實意義和應用前景,并可進一步豐富不同區域尺度的人地關系研究,豐富以人地關系為主線的區域可持續發展的理論體系和研究范式。特別地,對工業園區土地、能源、水、環境這幾個關鍵發展要素及其相互關系科學認識,是進一步支撐綠色發展體制機制創新的重要基礎。

    雖然綠色金融的支持范圍及力度不斷擴大,但工業園區綜合能源服務領域仍存在大量資金缺口。目前直接融資市場能夠給予綠色領域的支持力度明顯不夠,綠色債券總體規模本身尚不足萬億元,綠色信貸仍是綠色金融的主力。但按照工業節能占比5%的數據來算,工業節能領域獲得的綠色信貸規模僅為5500億元。綜合能源服務只是節能領域中的一種模式,其市場規模卻已經超出綠色信貸支持規模。由此推斷,工業園區綜合能源服務融資需要更多途徑來得到滿足,因此需要進一步擴大綠色和綠色債券的規模,增加融資的可獲得性,為工業園區綜合能源服務建設提供資金來源。

    另外在工業園區綜合能源服務所包含的具體模式上,因受制于資金、技術等方面壓力,能源服務商對大幅提升能效的集成式業務投入熱情較低。更傾向于發展分布式能源、設備節能改造等技術要求相對較低、模式相對成熟的單體式綜合能源服務業務。對于多能協同一體化供應、綠色能源系統等技術要求高、模式尚不成熟,但卻能夠大幅提升終端能源系統能效的集成式業務投入熱情較低。因此,進一步擴大資金支持,用金融力量去推動技術發展,是完善工業能源服務模式,推動園區節能減排的重要途徑。

    工業園區的綜合能源服務是未來綠色金融支持的重要方向。碳中和的實現在于棕色企業、棕色資產的綠色轉型。棕色資產是主要碳排放源,只有實現棕色項目有序轉型,才能有效推動碳達峰和碳中和目標的實現。而工業園區的綜合能源服務正是推動原有的棕色資產進行綠色轉型的重要途徑,能夠為實現工業節能減排,降低能源消耗起到至關重要的作用。

    此外,不同于大型綜合能源服務商有較強的客戶、技術、資金等優勢,中小型能源服務商難以具備全技術、全環節服務能力,導致行業壁壘難以打破,制約綜合能源服務質量進一步提升。加上園區的能效提升項目一般屬于重資產投資,具有初始投資大、回收周期長等特點,更是對中小型服務商形成了制約作用。而在面臨申請或者發行債券時,因自身的規模和背景限制,往往面臨更高的成本。所以,在園區綜合能源服務領域,對中小服務商提供多種金融途徑支持,例如針對中小型企業的數據+信貸業務,設備融資租賃業務,以及結合企業能效、排放數據的環責保險業務等等,能夠有效分散各方風險,推動園區綜合能源服務的發展。

    綠色金融可為園區綜合能源服務賦能,拓寬其融資途徑,為節能發展提供金融支持。綠色金融是指為支持環境改善、應對氣候變化、生態系統保護和資源節約高效利用等經濟活動,即對環保、節能、清潔能源、綠色交通、綠色建筑等領域的項目投融資、項目運營、風險管理等所提供的金融服務。

    綠色金融支持工業園區綜合能源服務建設可以在三個方面發揮作用:降低融資成本,增加融資的可獲得性,創造新的交易市場。其落實到具體形式上可以分為綠色,綠色債券,融資租賃,以及碳交易市場等。

    綠色為綠色項目提供優惠性的低利率,降低融資成本,是支持工業園區綜合能源服務投融資的重要途徑。到2020年,中國的綠色信貸規模約為11萬億元,占社會融資比重約為7%。綠色債券規模約為1萬億元。根據銀保監會的數據,綠色信貸所流向的領域包括綠色交通(37%)、新興產業(約21%)、可再生能源(約20%)和工業節能(約5%)。其中工業園區綜合能源服務可以獲得部分工業節能領域的綠色。

    綠色債券方面,近年來我國綠色債券不斷發展,相關政策逐漸加大支持力度,為節能建設提供動力?!躲y行業金融機構綠色金融評價方案》正式實施后,將綠色信貸和綠色債券納入了銀行定性指標考核范圍。2016年以來發行的綠色債券中,59%為多用途(覆蓋交通運輸、能源生產和節能等),13%則專門用于清潔能源項目,另有11%用于清潔交通。數據顯示,2021年前5個月,中國綠色債券累計發行數量達到150只,累計募資金額1924.95億元,同比分別大幅增長56.25%與82.72%。綠色債券的子品種碳中和債更是異軍突起。

    相比一般的綠色債券,碳中和債募集資金專項用于具有碳減排效益的綠色項目,主要用于清潔能源、清潔交通、綠色建筑等具有碳減排效益的綠色項目。從項目角度來看,高效節能裝備制造,工業節能改造,用電設施節能,工業園區污染治理,工業園區資源綜合利用等都屬于綠色債券支持項目范疇。

    融資租賃是為中小型服務商在面對工業園區規模的綜合能源服務建設時提供的新的融資方式。在綜合能源服務領域具有融資能力的服務商只是少數,面對工業園區綜合能源服務的系統建設等重資產運營類項目時,大部分中小型服務商仍需要融資租賃來提升交付能力。作為眾多商務模式中的一種,融資租賃模式應用于綜合能源服務項目中,相較于銀行、發行企業債券等傳統融資模式,提供了一種新的融資方式,通過專業化分工,縮短決策流程,降低決策風險,是一種適合項目快速落地的商務模式。

    碳排放權交易市場為工業園區綜合能源服務建設提供了強大激勵。全國碳排放權交易市場已于2021年7月16日正式啟動。在一定量的碳排放配額的激勵下,碳排放量的市場化交易有望為工業園區進行綜合能源服務建設提供強大動力。在工業園區進行綜合能源服務改造后,園區企業通過減少碳排放量,碳排放配額的剩余額度可在市場出售,從而獲得額外的經濟利益。碳排放交易是綠色金融支持工業園區綜合能源服務的新的重要方式。

    多數產業園區都通過完善的基礎能源配套降低園區企業建設周期,加快企業投產,降低企業運營風險,因此終端能源價格就成為招商引資的談判關鍵點之一。金屬冶煉、電子信息、化工造紙、食品加工等企業對能源單價敏感度高,多數投資方邀請筆者編制能源規劃的原因均離不開降低能源價格。

    通常園區工業地產運營以電能或燃氣作為主要能源,通過建設光伏發電、地源熱泵、蓄冷等多種能源進行輔助。綜合能源規劃有利于園區基礎配套的一次成型,更有利于系統優化、提高用能效率,降低能源設施建設運營的總成本。同時,綜合能源規劃可以幫助園區和能源投資企業測算在合理收益邊界條件下的能源單價,設計更加合理的商業模式,不僅保障投資方的合理訴求,也可以為園區產業導入中能源價格的談判提供依據。

    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。

    園區節能降碳分類指導能力建設工程

    “一園一策",研究制定園區分類管理方法。從綠色發展水平、經濟規模、產業特征、能源結構、能源效率、碳排放等維度,對園區分級分類;從產業結構優化、生態產業鏈網、能源系統優化、基礎設施升級等方面,明確各類園區能效提升重點。

    總體來看,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。針對園區能源消耗及碳排放特點,課題組提出“以地定產、以產見能(碳)、以能(碳)優產"的碳達峰方略,將園區綜合能效提升作為關鍵,系統有序推進產業結構優化、能效提升、能源結構轉型、碳捕集等四大措施,深化工業園區節能降碳。

    研究顯示,通過有序實施上述四類減排措施,2015-2035年和2035-2050年期間,全生命周期碳排放量可分別減排28%和51%?,F階段園區應優先實施產業結構調整與能效提升減碳工程,挖掘其*大減排潛力;其次是提高園區非化石能源占比和增加CCUS應用。從時間維度分析,2035-2050年期間通過產業結構優化、能效提升、能源結構轉型的減排潛力基本釋放,進一步深度減排則需要依靠工業生產的系統優化、產業空間布局優化和必要的CCUS。

    推動園區能源結構優化,可著力生活垃圾、生物質和污泥能源化,并輔以工藝過程余熱高效回收,“一園一策"發展風、光、氫能等能源。已有研究顯示,2035年后預期對園區碳減排貢獻較大的途徑主要為氫能、風電和光伏,到2050年其潛在減排貢獻率約為73%~81%,其中氫能在2015-2035年期間有望減碳36%~37%,預期2035-2050年達到46%~50%,將對園區深度減碳起到積極作用。

    園區三級計量精細化物質流能量流管理提升工程

    完善企業三級計量,是“加強園區物質流管理"的重要支撐。推動園區深入開展精細化數字化計量工程,配齊能、水、料三級計量監測設施,實現數據驅動管理;全面推行數字化智能化計量工作,建立實時數據驅動的智慧化物質流管理系統。

    設立園區及企業能效專職崗位,推動用能、用水量大的企業配全三級計量設備,并適當超前配備數字化智能化儀表,逐步實現園區全覆蓋,實時采集能量流、物質流信息并接入園區智慧化管理平臺,建立多源時間序列數據驅動的園區智能分析和精細管理決策,做好園區能源和物質平衡管理,在此基礎上建立數字化碳管理系統。

    通過完善園區企業用戶側分時三級計量表計的建設改造,自下而上厘清園區多產品、多元素、多層級的物質能量代謝結構、路徑、過程等特征,定量揭示全生命周期的環境影響,提出靶向減污降碳調控措施,推動企業內、企業間、產業間物料閉路循環,并持續循環迭代優化。

    園區基礎設施共生節能減污降碳提效工程

    針對工業園區能源基礎設施的三大特點,課題組建立了年份—存量減碳模型,研究了五種主要技術措施的減碳潛力及成本效益,主要包括:天然氣替代燃煤熱電聯產、垃圾焚燒熱電聯產替代燃煤、抽凝/純凝式汽輪機升級為背壓式汽輪機、將小容量燃煤機組用大容量機組替代、發展天然氣聯合循環機組替代燃煤小機組。研究發現,通過五種措施綜合應用,溫室氣體可減排8%~16%,同時能減排SO2 24%~31%、減排NOx 10%~14%,并有34%~39%的節水潛力。五種措施綜合作用情景下,可獲得519元/噸CO2當量收益(按2015年可比價)。

    園區能源基礎設施和環境基礎設施之間建立余熱利用、污水深度處理資源化、污泥能源化等為主的能—水耦合共生系統,可同時實現節能節水減污。課題組研究表明,全國80%的園區有集中式能源環境基礎設施,72%的園區有集中式污水處理廠,園區水環境基礎設施和能源基礎設施之間建立能--水耦合的共生關系是減污降碳的重要舉措。

    針對級經開區的研究顯示,210余家園區可建立518條共生關系,其中239條基于能源交換,279條基于水資源交換;通過共生,能源和水資源節約潛力分別為7%和73%,可獲得的節水潛力、節能潛力、降碳潛力分別為12.8億立方米/年、90.9萬噸標煤/年、572萬噸CO2當量/年。

    園區數智強鏈數字化電氣化工程

    推動數字要素、智能制造加快向園區集聚發展,促進企業層面和園區層面數字化、智能化、綠色化融合發展,強化電力管理智能化,提升產業鏈、供應鏈、創新鏈協同配套能力,提高產業鏈韌性,增強產業鏈安全性,催生“產業化+數字化+智能制造"新業態;加強園區企業生產計劃、工藝技術、物料配送、設備監控維護、質量管控以及能量流物質流智能化跟蹤管理。

    搭建數據驅動的園區節能降碳決策支撐平臺,設計開發園區基礎數據庫,并定期動態更新,由專業機構和科研單位聯合運維并開展數據挖掘研究,支撐管理決策。

    加強園區電氣化建設。針對園區海量中低壓小容量電力用戶,開發終端智控裝置和資源群控平臺,建立碎片資源喚醒聚合互動新模式,以“小裝置"全面感知、柔性調節、本地控制用戶多類型設備,以“大平臺"聚合可調資源,智能輔助決策,開展分層分級響應;以“強服務"注重用戶無感體驗,拓展節能降費增值服務,實現政府、用戶、電網多方共贏。

    加強園區電力資源配置優化。通過能源系統綜合規劃、多用戶互動、電網協調控制及智能化改造,實現冷熱電氣協同、源網荷儲集群聯控;通過優化負荷和儲能有功控制及電力電子設備無功調控對沖有功和無功沖擊,提升園區電能質量;通過智慧電務,基于設備級用能數據,開展精細化綜合能源服務。

    園區綜合能效提升系統工程

    立足園區產業結構和用能特點,加強工業園區能源系統建設,突出系統優化和全生命周期思想,著力三個轉變:一是橫向多能互補,從單一能源向綜合能源轉變;二是縱向建立“源、網、荷、儲"協調,形成多樣化能源的供給、需求及儲能調節的動態平衡;三是集中與分布式相協調。

    以化工園區為例,首先,針對園區能源生產—能源供應—化工生產等多系統,綜合運用生產工藝綠色化、電網系統優化、電機設備升級、余熱回收等推進園區系統性節能和效率提升。其次,強化生產過程—產業鏈接—基礎設施—安全環境管理協同,抓住綠色化學與綠色化工技術集成的關鍵,加強短流程原子經濟合成技術開發,實現源頭減污和源頭節能,通過多產品多過程共生耦合,實現園區整體性能效提升和減污降碳。

    當前,中國經濟發展的重點仍在工業,工業發展重在以工業地產為載體的產業園區。作為工業化和城鎮化快速發展的載體,工業園區和園區工業地產的綠色發展是中國經濟發展和生態文明建設的重要組成。揭示工業園區人地關系的內涵,協同優化工業園區人地關系,是化解園區工業地產中園區與環境的矛盾、推進園區綠色發展的必然選擇。

    --以上內容轉自微信公眾號:PPP產業大講堂,2023年5月23日《產業園區中工業廠房的能源綜合配置》。

    1. 文章解讀

    文章指出當前園區工業地產能源配置存在的主要問題,包括能源供應保障不足、傳統能源比例過高、能源管理方式粗放、新能源利用比例偏低、對多種能源的使用情況無法實時掌握等。通過園區綜合能源架構:物理層、信息層、服務層三個層次進行園區綜合能源的規劃、設計與實施,推進園區工業地產節能降碳重點工程包括五個方面:園區節能降碳分類指導能力建設工程、園區三級計量精細化物質流能量流管理提升工程、園區基礎設施共生節能減污降碳提效工程、園區數智強鏈數字化電氣化工程和園區綜合能效提升系統工程。

    近三年來,多部門發文均有提及針對工業園區節能減排工作指導意見,要求提升工業園區能源利用效率,加快園區能源數字基礎設施建設,利用數字技術構建智慧能源體系,打造綠色低碳型工業園區。

    時間

    發文部門

    文件

    內容

    2021年2月

    國務院

    《關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》

    提升產業園區和產業集群循環化水平。推進既有產業園區和產業集群循環化改造,推動公共設施共建共享、能源梯級利用、資源循環利用和污染物集中安全處置等。鼓勵建設電、熱、冷、氣等多種能源協同互濟的綜合能源項目。

    2021年10月

    生態環境部

    《關于在產業園區規劃環評中開展碳排放評價試點的通知》

    江蘇、浙江、山西、陜西、重慶等省市的7個產業園區為批在規劃環評中開展碳排放評價試點產業園區。

    2022年1月

    國務院

    《“十四五"數字經濟發展規劃》

    推動產業園區和產業集群數字化轉型。引導產業園區加快數字基礎設施建設,利用數字技術提升園區管理和服務能力。積極探索平臺企業與產業園區聯合運營模式,豐富技術、數據、平臺、供應鏈等服務供給,提升線上線下相結合的資源共享水平,引導各類要素加快向園區集聚。

    2022年1月

    國家能源局

    《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》

    完善工業領域綠色能源消費支持政策。鼓勵建設綠色用能產業園區和企業,發展工業綠色微電網,支持在自有場所開發利用清潔低碳能源,建設分布式清潔能源和智慧能源系統。加強新型電力系統頂層設計。推動互聯網、數字化、智能化技術與電力系統融合發展,推動新技術、新業態、新模式發展,構建智慧能源體系。

    2022年8月

    工業和信息化部、國家發展改革委、生態環境部

    《工業領域碳達峰實施方案》

    加快工業綠色微電網建設;建設綠色低碳工廠;打造綠色低碳工業園區;主動推進工業領域數字化轉型;推進“工業互聯網+綠色低碳"等。

    1. 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。

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    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。

    *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

    1. 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

    3.1 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。

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    圖4 電力監控和溫度監測

    3.2 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。

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    圖5 光伏發電曲線對照分析

    3.3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。

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    圖6 儲能系統PCS監測和電池監測

    3.4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。

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    圖7 能耗分析

    3.5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。

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    圖8 照明智能控制和能源預付費管理

    3.6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。

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    圖9 充電樁控制和功率預測

    1. 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。

    1. 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。


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