經過近40年的發展,園區在區域經濟發展和產業集聚方面發揮了重要的載體和平臺作用,有效地促進了我國社會經濟的高質量發展。園區工業地產是國民經濟發展的重要載體,但也是環境污染的集中來源。綠色、低碳、高效的發展對園區工業地產尤為重要。園區迫切需要建立一個新的清潔、低碳、安全、高效的能源系統。園區因其良好的經濟基礎、能耗大、產業集聚等特點,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,我國園區工業地產用戶能耗模式多樣化,電力消耗量大。據統計,我國70%的工業能源集中在園區工業地產上。對于園區工業地產來說,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新模式,是適應現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,園區工業地產能源系統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濟性。
目前,我國園區工業地產能源系統主要存在以下問題:
1、能源供應安全保障不足,許多園區由于供電、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,傳統能源使用比例過高,給園區節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,可再生能源開發利用意識不足。
5、管理模式廣泛,數據變量大,屬性雜,能源使用難以實時控制和直觀呈現。
園區工業房地產綜合電冷熱(加熱)供應、多能源協同供應、綜合梯級利用、低品位余熱利用等綜合能源服務,可有效解決園區工業房地產能源利用問題,越來越多的能源互聯網企業解決園區工業房地產能源利用問題,多年來一直深入這方面。幫助園區工業房地產能源利用:精細操作、數據可視化、多維管理。全面、多層次完善園區整體管理流程,利用數字分析手段整合協調園區資源,促進園區產業發展,創建園區科學管理體系。
園區工業地產綜合能源系統架構架構
工業園區是中國經濟發展的重要組成部分,如何實現經濟、環境保護和高效發展非常重要。綜合能源服務可實現多能源綜合利用,提高能源利用率,提高可再生能源消耗能力,成為節能減排的有效途徑。園區工業地產在綜合能源服務的發展中具有自然優勢。隨著我國能源改革進程的不斷推進,可以想象,未來園區綜合能源服務市場將成為各市場參與者競爭的重要領域。
我國工業園區的能源循環過程包括能源生產、能源轉換、能源傳輸、能源儲存和能源消費五個環節,包括風力發電、光伏發電、光熱電站、燃氣發電、燃氣加熱、電制冷、吸收制冷等能源形式,能源種類多、數量大、節能空間廣。常見的能源供應系統包括冷熱電三供應系統、熱泵系統、風景發電系統、儲能系統等。工業園區一般建立能源監控管理系統,監控工業生產過程,但能源結構不合理,缺乏聯動方式和策略,能源利用率低;其次,部分工業園區使用的能源監控管理系統只具有分析功能,不能控制各能源模塊,不能實現能源設備的自動調節,使工業園區整體能源效率低,改進空間巨大。
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、生產工藝和工藝節能改造、余熱、余能、廢水、廢渣回收、電動汽車、儲能和信息系統等。通過整合各種能源轉換裝置和節能優化技術,通過信息網、電力網或熱網高效連接風、光、氣、儲能、地熱等分布式能源,實現多能源互補、多供能主體互聯互濟、資源設施共享,滿足各種能源需求,提高能源利用效率、經濟運行、可再生能源利用率,有效降低系統運行成本和環境壓力。未來,工業園區綜合能源業務將實現多元化、多領域發展,進一步擴大能源交易、需求響應、現貨交易等新業態,成為支持能源互聯網建設的重要領域,也是綜合能源服務提高經濟效益、擴大業務范圍的主要地位。
園區綜合能源系統架構包括物理層、信息層和服務層。物理層是實現能源生產、傳輸、供應功能的物質基礎;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交互與共享、智能能源控制、數據價值挖掘等;服務層是管理樞紐。在綜合能源系統物理架構、數據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。園區綜合能源服務的商業模式是基于上述三個層次進行規劃、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調互補供應模式,促進電網、石油管網、天然氣網、加熱網等資源管網耦合整合,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,實現終端用戶能源優化。
建立各能源子系統動態數據中心,實現能源生產、傳輸、存儲、共享的數據監控、分析、挖掘,提供能源智能管理策略;基于能源數據和信息通信技術控制能源樞紐站、源網存儲協調、虛擬發電廠、負荷側虛擬同步;建立微功率無線通信、電力線通信、普遍智能無線網絡等通信網絡;在數據、控制、通信耦合集成的基礎上,開發云平臺技術服務模塊和綜合能源服務互動平臺。
在工業區規劃“源網與儲存一體化"能源系統中,“源"以熱電項目和外部可再生能源電量為基礎,整合工業區分布式風電和光伏,形成多系統集成、多功能互補能源供應系統;“網絡"重點建設增量配電網、區域微電網、熱網等形式的能源網絡,成為連接“源"與“荷"的重要聯系;“荷"注重廣泛的負荷供應(能源托管、節能服務、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,同時規劃和建設用戶端智能終端,實現“源"與“荷"的深度關聯;“儲存"一方面注重傳統的調頻調峰功能,另一方面更注重一體化供能系統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據進行分類挖掘,分析用戶個性化需求,開展綜合能源包定制等增值服務。
園區工業地產能源消費情況
園區工業地產按其工業類型可分為綜合、工業和靜脈工業園區。綜合園區工業地產產業集群高,產業類別多,資源消耗復雜;工業園區工業地產一般以某一產業及其衍生產業為核心,資源消耗相對簡單。靜脈工業園區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。
除生產能源外,園區工業房地產中的商業、住宅建筑、園區交通也是園區能源消費的重要組成部分。目前,園區工業房地產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;園區電、水、熱能耦合利用不足,各類企業資源回收利用不足,能源綜合利用率低;由于當地資源稟賦、能源網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"能源戰略理念的發展,能源生產和消費轉型已成為我國可持續發展的重要命題。園區工業房地產能源系統的低碳、高效、多能、智能發展已成為不可避免的發展方向。工業園區綜合能效提升的五大挑戰面臨著雙碳戰略目標和減污降碳協調效率提升的總體要求。工業園區仍面臨著全面深化能效提升的若干重要挑戰。
急需加強園區綜合能效提升分類指導
公園區域分布廣泛,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,不同地區和公園差異較大,能源控制和碳控制優先,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,促進綠色低碳發展。
園區能源基礎設施規模效率結構性鎖定
園區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產能源基礎設施,但同時呈現“規模效率"結構鎖定,以化石能源為主的傳統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。園區基礎設施的節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優化。
終端電氣化面臨規模、數量、成本的綜合制約
終端電氣化是園區深化節能降碳的關鍵舉措。目前,園區內大多數企業的設備電氣化面臨著單體規模小、數量多的問題。節能提效技術創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進行了專題研究,分析了其8類5000臺現有電機設備,總容量100MW,單臺設備平均容量約10kW。其中,單機容量超過15kW的電機設備數量僅占設備總數的35%,容量占81%。小型電機的能效提高面臨著巨大的挑戰,需要電機技術的整體提高。
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不斷推動下,重點用能行業節能挖潛日益困難,迫切需要平衡局部有效性和系統整體有效性,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,2020年煉油企業能效水平優于25%左右,20%的能效低于基準水平。我國火力發電、鋼鐵、化工、垃圾焚燒熱電聯產能效較高,但與周邊城市和社區進一步挖掘余熱利用潛力巨大。研究表明,我國北方工業余熱供熱潛力約為區域熱需求的1.4倍。
安科瑞侯文莉