經(jīng)過近40年的發(fā)展,園區(qū)在區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)集聚方面發(fā)揮了重要的載體和平臺作用,有效地促進了我國社會經(jīng)濟的高質量發(fā)展。園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要載體,但也是環(huán)境污染的集中來源。綠色、低碳、高效的發(fā)展對園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)尤為重要。園區(qū)迫切需要建立一個新的清潔、低碳、安全、高效的能源系統(tǒng)。園區(qū)因其良好的經(jīng)濟基礎、能耗大、產(chǎn)業(yè)集聚等特點,成為能源轉型改革試點示范的重要對象,是綜合能源服務的“理想試驗場"。
長期以來,我國園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)用戶能耗模式多樣化,電力消耗量大。據(jù)統(tǒng)計,我國70%的工業(yè)能源集中在園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)上。對于園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)來說,開展綜合能源服務越來越必要。綜合能源服務是一種能源服務創(chuàng)新模式,是適應現(xiàn)代能源供應體系和消費模式多元化變化的需要,對能源供應側的各種能源供應模式和能源供應側的各種需求響應進行排列組合。
到目前為止,園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)能源系統(tǒng)仍存在一些亟待解決的問題,綜合能源服務的職責之一是通過系統(tǒng)充分利用可再生能源,降低化石能源消耗,提高能源利用效率和經(jīng)濟性。
目前,我國園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)能源系統(tǒng)主要存在以下問題:
1、能源供應安全保障不足,許多園區(qū)由于供電、供氣、供熱等能源供應安全保障不足,影響其經(jīng)濟發(fā)展。
2、能源消費結構不合理,傳統(tǒng)能源使用比例過高,給園區(qū)節(jié)能減排帶來巨大壓力。
3、管理模式廣泛,管理平臺覆蓋率低,存在管控盲點。
4、新能源應用比例不高,可再生能源開發(fā)利用意識不足。
5、管理模式廣泛,數(shù)據(jù)變量大,屬性雜,能源使用難以實時控制和直觀呈現(xiàn)。
園區(qū)工業(yè)房地產(chǎn)綜合電冷熱(加熱)供應、多能源協(xié)同供應、綜合梯級利用、低品位余熱利用等綜合能源服務,可有效解決園區(qū)工業(yè)房地產(chǎn)能源利用問題,越來越多的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)解決園區(qū)工業(yè)房地產(chǎn)能源利用問題,多年來一直深入這方面。幫助園區(qū)工業(yè)房地產(chǎn)能源利用:精細操作、數(shù)據(jù)可視化、多維管理。全面、多層次完善園區(qū)整體管理流程,利用數(shù)字分析手段整合協(xié)調園區(qū)資源,促進園區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,創(chuàng)建園區(qū)科學管理體系。
園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)綜合能源系統(tǒng)架構架構
工業(yè)園區(qū)是中國經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分,如何實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)境保護和高效發(fā)展非常重要。綜合能源服務可實現(xiàn)多能源綜合利用,提高能源利用率,提高可再生能源消耗能力,成為節(jié)能減排的有效途徑。園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)在綜合能源服務的發(fā)展中具有自然優(yōu)勢。隨著我國能源改革進程的不斷推進,可以想象,未來園區(qū)綜合能源服務市場將成為各市場參與者競爭的重要領域。
我國工業(yè)園區(qū)的能源循環(huán)過程包括能源生產(chǎn)、能源轉換、能源傳輸、能源儲存和能源消費五個環(huán)節(jié),包括風力發(fā)電、光伏發(fā)電、光熱電站、燃氣發(fā)電、燃氣加熱、電制冷、吸收制冷等能源形式,能源種類多、數(shù)量大、節(jié)能空間廣。常見的能源供應系統(tǒng)包括冷熱電三供應系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)、風景發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)等。工業(yè)園區(qū)一般建立能源監(jiān)控管理系統(tǒng),監(jiān)控工業(yè)生產(chǎn)過程,但能源結構不合理,缺乏聯(lián)動方式和策略,能源利用率低;其次,部分工業(yè)園區(qū)使用的能源監(jiān)控管理系統(tǒng)只具有分析功能,不能控制各能源模塊,不能實現(xiàn)能源設備的自動調節(jié),使工業(yè)園區(qū)整體能源效率低,改進空間巨大。
目前,園區(qū)綜合能源業(yè)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(qū)域集中供冷、供熱、生產(chǎn)工藝和工藝節(jié)能改造、余熱、余能、廢水、廢渣回收、電動汽車、儲能和信息系統(tǒng)等。通過整合各種能源轉換裝置和節(jié)能優(yōu)化技術,通過信息網(wǎng)、電力網(wǎng)或熱網(wǎng)高效連接風、光、氣、儲能、地熱等分布式能源,實現(xiàn)多能源互補、多供能主體互聯(lián)互濟、資源設施共享,滿足各種能源需求,提高能源利用效率、經(jīng)濟運行、可再生能源利用率,有效降低系統(tǒng)運行成本和環(huán)境壓力。未來,工業(yè)園區(qū)綜合能源業(yè)務將實現(xiàn)多元化、多領域發(fā)展,進一步擴大能源交易、需求響應、現(xiàn)貨交易等新業(yè)態(tài),成為支持能源互聯(lián)網(wǎng)建設的重要領域,也是綜合能源服務提高經(jīng)濟效益、擴大業(yè)務范圍的主要地位。
園區(qū)綜合能源系統(tǒng)架構包括物理層、信息層和服務層。物理層是實現(xiàn)能源生產(chǎn)、傳輸、供應功能的物質基礎;信息層是數(shù)據(jù)與控制中心,利用能源數(shù)據(jù)與信息通信技術進行數(shù)據(jù)交互與共享、智能能源控制、數(shù)據(jù)價值挖掘等;服務層是管理樞紐。在綜合能源系統(tǒng)物理架構、數(shù)據(jù)和信息技術的支持下,在清潔能源消耗、能源效率提高、能源智能管理等方面提供綜合能源的整體解決方案。園區(qū)綜合能源服務的商業(yè)模式是基于上述三個層次進行規(guī)劃、設計和實施。
以石油、電力、天然氣等能源資源為供應側,構建分布式集中能源協(xié)調互補供應模式,促進電網(wǎng)、石油管網(wǎng)、天然氣網(wǎng)、加熱網(wǎng)等資源管網(wǎng)耦合整合,利用各種倉儲設施和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(xiàn)終端用戶能源優(yōu)化。
建立各能源子系統(tǒng)動態(tài)數(shù)據(jù)中心,實現(xiàn)能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、共享的數(shù)據(jù)監(jiān)控、分析、挖掘,提供能源智能管理策略;基于能源數(shù)據(jù)和信息通信技術控制能源樞紐站、源網(wǎng)存儲協(xié)調、虛擬發(fā)電廠、負荷側虛擬同步;建立微功率無線通信、電力線通信、普遍智能無線網(wǎng)絡等通信網(wǎng)絡;在數(shù)據(jù)、控制、通信耦合集成的基礎上,開發(fā)云平臺技術服務模塊和綜合能源服務互動平臺。
在工業(yè)區(qū)規(guī)劃“源網(wǎng)與儲存一體化"能源系統(tǒng)中,“源"以熱電項目和外部可再生能源電量為基礎,整合工業(yè)區(qū)分布式風電和光伏,形成多系統(tǒng)集成、多功能互補能源供應系統(tǒng);“網(wǎng)絡"重點建設增量配電網(wǎng)、區(qū)域微電網(wǎng)、熱網(wǎng)等形式的能源網(wǎng)絡,成為連接“源"與“荷"的重要聯(lián)系;“荷"注重廣泛的負荷供應(能源托管、節(jié)能服務、調頻調峰等。),除了典型的用戶能源供應外,還考慮到新的用戶能源供應,同時規(guī)劃和建設用戶端智能終端,實現(xiàn)“源"與“荷"的深度關聯(lián);“儲存"一方面注重傳統(tǒng)的調頻調峰功能,另一方面更注重一體化供能系統(tǒng)冷熱電源供應的可靠性和安全功能。
提供多元化的綜合能源服務,實現(xiàn)清潔能源的有效利用,提高分布式能源、儲能、電動汽車充電站等能源利用的整體效率;構建區(qū)域能源市場,形成公平開放的準入機制,開展能源零售和能源交易;對用戶側海量能源數(shù)據(jù)進行分類挖掘,分析用戶個性化需求,開展綜合能源包定制等增值服務。
園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)能源消費情況
園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)按其工業(yè)類型可分為綜合、工業(yè)和靜脈工業(yè)園區(qū)。綜合園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)集群高,產(chǎn)業(yè)類別多,資源消耗復雜;工業(yè)園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)一般以某一產(chǎn)業(yè)及其衍生產(chǎn)業(yè)為核心,資源消耗相對簡單。靜脈工業(yè)園區(qū)主要從事可再生資源的回收、加工和利用,能源類型相對簡單,主要是電力等二次能源。
除生產(chǎn)能源外,園區(qū)工業(yè)房地產(chǎn)中的商業(yè)、住宅建筑、園區(qū)交通也是園區(qū)能源消費的重要組成部分。目前,園區(qū)工業(yè)房地產(chǎn)能源消費面臨著能源消耗總量大、溫室氣體排放大等諸多問題;園區(qū)電、水、熱能耦合利用不足,各類企業(yè)資源回收利用不足,能源綜合利用率低;由于當?shù)刭Y源稟賦、能源網(wǎng)絡調度技術等因素的限制,清潔能源的應用比例不高。
隨著“四革命、一合作"能源戰(zhàn)略理念的發(fā)展,能源生產(chǎn)和消費轉型已成為我國可持續(xù)發(fā)展的重要命題。園區(qū)工業(yè)房地產(chǎn)能源系統(tǒng)的低碳、高效、多能、智能發(fā)展已成為不可避免的發(fā)展方向。工業(yè)園區(qū)綜合能效提升的五大挑戰(zhàn)面臨著雙碳戰(zhàn)略目標和減污降碳協(xié)調效率提升的總體要求。工業(yè)園區(qū)仍面臨著全面深化能效提升的若干重要挑戰(zhàn)。
急需加強園區(qū)綜合能效提升分類指導
公園區(qū)域分布廣泛,資源稟賦差異大,個性共同,能耗總量和強度、碳排放總量和強度差異大。根據(jù)能耗總量和強度雙重控制向碳排放總量和強度雙重控制轉變的要求,不同地區(qū)和公園差異較大,能源控制和碳控制優(yōu)先,如何控制,缺乏分類指導。迫切需要加強公園綜合能源效率提高的分類指導,促進綠色低碳發(fā)展。
園區(qū)能源基礎設施規(guī)模效率結構性鎖定
園區(qū)廣泛實施基礎設施共享,推廣以熱定電為特色的集中式熱電聯(lián)產(chǎn)能源基礎設施,但同時呈現(xiàn)“規(guī)模效率"結構鎖定,以化石能源為主的傳統(tǒng)能源與新能源供應結構失衡,導致溫室氣體排放結構鎖定。目前,大部分基礎設施的使用壽命還不到設計壽命的一半。園區(qū)基礎設施的節(jié)能降碳改造需要解決成本收益的平衡,需要提高能源加工轉化效率和系統(tǒng)優(yōu)化。
終端電氣化面臨規(guī)模、數(shù)量、成本的綜合制約
終端電氣化是園區(qū)深化節(jié)能降碳的關鍵舉措。目前,園區(qū)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)的設備電氣化面臨著單體規(guī)模小、數(shù)量多的問題。節(jié)能提效技術創(chuàng)新和設備推廣存在投資成本高的不足。研究小組對典型精細化工園區(qū)進行了專題研究,分析了其8類5000臺現(xiàn)有電機設備,總容量100MW,單臺設備平均容量約10kW。其中,單機容量超過15kW的電機設備數(shù)量僅占設備總數(shù)的35%,容量占81%。小型電機的能效提高面臨著巨大的挑戰(zhàn),需要電機技術的整體提高。
能效局部有效和系統(tǒng)整體有效需要平衡
“十一五"以來,在節(jié)能減排約束性指標的不斷推動下,重點用能行業(yè)節(jié)能挖潛日益困難,迫切需要平衡局部有效性和系統(tǒng)整體有效性,從局部過程節(jié)能向全過程、全鏈條、全系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能轉變。以煉油行業(yè)為例,2020年煉油企業(yè)能效水平優(yōu)于25%左右,20%的能效低于基準水平。我國火力發(fā)電、鋼鐵、化工、垃圾焚燒熱電聯(lián)產(chǎn)能效較高,但與周邊城市和社區(qū)進一步挖掘余熱利用潛力巨大。研究表明,我國北方工業(yè)余熱供熱潛力約為區(qū)域熱需求的1.4倍。
安科瑞侯文莉