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“規模—效率"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。

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。

     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。

     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。

     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。

     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。

     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 。

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。

     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。

     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。

     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。

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。

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。

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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。