安科瑞 馬香霞

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，kaifa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kaifa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、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，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。

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，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biaogan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zhengfu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，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，利用先進的通信及控制技術,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zhengfu的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較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kaifa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zhengfu“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。承包商需利用先進的技術為客戶提供用能服務；集中式供能的核心則是能源分配和利用，以減少能源消耗、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kaifa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。

2.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。

Zui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

3.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、低碳用能的目的。