園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)中能源綜合配置存在的問題
 

　　我國園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)建設(shè)已歷經(jīng)近40年的發(fā)展, 園區(qū)在區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)集聚方面發(fā)揮了重要的載體和平臺作用, 有力推動了我國社會經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展。園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)是國民經(jīng)濟的發(fā)展的重要載體, 但同時也是集中的環(huán)境污染源。綠色、低碳、 高效發(fā)展對園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)尤為重要,園區(qū)迫切需要構(gòu)建全新的清潔、低碳、安全、高效的能源體系。園區(qū)因其經(jīng)濟基礎(chǔ)好、能源消耗大、產(chǎn)業(yè)集聚等特點成為了能源轉(zhuǎn)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(qū)工業(yè)地產(chǎn)用戶用能方式多元化、電力消耗量也大。據(jù)統(tǒng)計，我國七成的工業(yè)用能都集中在園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)。對于園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)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(xiàn)代能源供應體系和消費方式多樣化變革的需要，將供能側(cè)的多種供能方式和用能側(cè)的多種需求響應進行排列組合而形成的能源服務創(chuàng)新模式。
 

　　發(fā)展至今，園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)的能源系統(tǒng)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(qū)工業(yè)地產(chǎn)的能源生成、消耗、輸配等，通過系統(tǒng)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(jīng)濟性。
 

　　目前我國園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)的能源系統(tǒng)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(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(jié)構(gòu)不合理，傳統(tǒng)能源的使用比例過高，給園區(qū)節(jié)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(fā)利用可再生能源的意識不足。
 

　　5、管理方式粗放，數(shù)據(jù)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(xiàn)。
 

　　在園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)開展一體化電冷熱(暖)供應、多能協(xié)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(qū)工業(yè)地產(chǎn)的能源利用問題，越來越多的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，比如“能源e+”等，為解決園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)用能問題，已在這方面深耕多年。
 

　　幫助園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)在用能方面：運營精細化、數(shù)據(jù)可視化、管理多維化。多層次完善園區(qū)整體及各項管理流程；運用數(shù)字分析手段，整合及協(xié)調(diào)園區(qū)資源，促進園區(qū)的產(chǎn)業(yè)推進，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(gòu)
 

　　工業(yè)園區(qū)是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分，如何實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)保、高效的發(fā)展十分重要。綜合能源服務能夠?qū)崿F(xiàn)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(jié)能減排的有效方式。園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)在發(fā)展綜合能源服務方面具有天然的優(yōu)勢,隨著我國能源變革進程的不斷推進，可以想見，未來園區(qū)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(lǐng)域。
 

　　我國工業(yè)園區(qū)中的能量流通過程包括能源生產(chǎn)、能量轉(zhuǎn)換、能量傳輸、能源儲存和能源消費5個環(huán)節(jié)，包含風力發(fā)電、光伏發(fā)電、光熱電站、燃氣發(fā)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(shù)量大，節(jié)能空間廣。常見的供能系統(tǒng)有冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)、風光發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)等。工業(yè)園區(qū)內(nèi)普遍建設(shè)了用能監(jiān)控管理系統(tǒng)，用于對工業(yè)生產(chǎn)過程進行監(jiān)控，但能源結(jié)構(gòu)不合理，缺乏聯(lián)動方式及策略，能源利用率偏低；其次，部分工業(yè)園區(qū)正在使用的用能監(jiān)控管理系統(tǒng)只具備分析功能，不能對各能源模塊實施控制，無法實現(xiàn)能源設(shè)備出力的自動調(diào)節(jié)，使得工業(yè)園區(qū)整體能源效率偏低，提升空間巨大。
 

　　目前園區(qū)綜合能源業(yè)務推廣的技術(shù)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)過程及工藝的節(jié)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(tǒng)等，通過集成各種能量轉(zhuǎn)換裝置和節(jié)能優(yōu)化技術(shù)，將風、光、氣、儲、地熱等多種分布式能源以信息網(wǎng)及電力網(wǎng)或熱力網(wǎng)的方式進行高效互聯(lián)，實現(xiàn)多能源互補、多供用能主體互聯(lián)互濟、資源設(shè)施共享，滿足多種用能需求，提高能源利用效率、運行經(jīng)濟性、可再生能源利用率，有效降低了系統(tǒng)運行成本和環(huán)境壓力。今后工業(yè)園區(qū)的綜合能源業(yè)務將實現(xiàn)多元化、多領(lǐng)域發(fā)展，可以進一步拓展能源交易、需求響應和現(xiàn)貨交易等新型業(yè)態(tài)，成為支撐能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重要領(lǐng)域，也是綜合能源服務提升經(jīng)濟效益、擴大業(yè)務范圍的主要陣地。
 

　　園區(qū)綜合能源系統(tǒng)架構(gòu)包含物理層、信息層和服務層。物理層是物質(zhì)基礎(chǔ),實現(xiàn)能源生產(chǎn)、傳輸、供應等功能；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(shù), 進行數(shù)據(jù)的交互與共享、智慧用能控制、數(shù)據(jù)價值挖掘等；服務層是管理樞紐, 基于綜合能源系統(tǒng)物理架構(gòu)及數(shù)據(jù)、信息技術(shù)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(qū)綜合能源服務的商業(yè)模式是基于上述3個層次進行規(guī)劃、設(shè)計與實施。
 

　　以石油、電力、天然氣等多種能源資源為供應側(cè), 構(gòu)建分布式和集中式能源協(xié)調(diào)互補的供應方式, 促進電網(wǎng)、石油管網(wǎng)、天然氣網(wǎng)、供熱網(wǎng)等多種資源管網(wǎng)耦合集成，運用多種倉儲設(shè)施及儲備方法滿足電力負荷、熱負荷、冷負荷等消費側(cè)能源需求, 實現(xiàn)終端用戶的用能優(yōu)化。
 

　　針對各能源子系統(tǒng)建立動態(tài)數(shù)據(jù)中心,實現(xiàn)用 戶側(cè)的能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、共享等各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)監(jiān)測、分析、挖掘，提供能源智慧管理策略；基于能源數(shù)據(jù)與信息通信技術(shù)實現(xiàn)對能源樞紐站、源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)、虛擬電廠、負荷側(cè)虛擬同步等的控制；構(gòu)建微功率無線通信、電力線通信、泛在智能無線專網(wǎng)等通信網(wǎng)絡；在數(shù)據(jù)、控制、通信耦合集成基礎(chǔ)上開發(fā)云平臺技術(shù)服務模塊、綜合能源服務互動平臺。
 

　　在工業(yè)區(qū)規(guī)劃“源網(wǎng)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(chǔ)，并集成工業(yè)區(qū)內(nèi)分布式風電和光伏等，形成多系統(tǒng)集成、多能互補供能系統(tǒng)；“網(wǎng)”著重搭建增量配電網(wǎng)、區(qū)域微電網(wǎng)、熱網(wǎng)及其他形式的能源網(wǎng)絡，成為聯(lián)系“源”與“荷”的重要紐帶；“荷”著重廣義負荷供應(能源托管、節(jié)能服務和調(diào)頻調(diào)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(guī)劃建設(shè)用戶端智能終端，實現(xiàn)“源”與“荷”深度關(guān)聯(lián)；“儲”一方面注重常規(guī)的調(diào)頻、調(diào)峰功能，另一方面更加注重一體化供能系統(tǒng)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(xiàn)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(shè)與運營；構(gòu)建區(qū)域能源市場，形成公平、開放的準入機制，開展能源零售與能源交易；針對用戶側(cè)海量能源數(shù)據(jù)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(qū)工業(yè)地產(chǎn)的能源消費情況
 

　　園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)按其主導產(chǎn)業(yè)類型可分為綜合類、行業(yè)類和靜脈產(chǎn)業(yè)類園區(qū)。綜合類園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)集群程度較高, 行業(yè)類別較多,資源消耗種類也繁多復雜;行業(yè)類園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)一般以某一類行業(yè)及其衍生行業(yè)為核心, 資源消耗種類相對簡單,靜脈產(chǎn)業(yè)類園區(qū)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(chǎn)用能以外, 園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)內(nèi)的商業(yè)、居民建筑、園區(qū)交通等, 也是園區(qū)用能的重要組成。 目前園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)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(qū)內(nèi)電、水、熱等能源的耦合利用不足, 各類企業(yè)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(wǎng)絡調(diào)度技術(shù)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(zhàn)略思想, 能源生產(chǎn)和消費轉(zhuǎn)型成為我國可持續(xù)發(fā)展的重要命題。園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)能源系統(tǒng)的低碳、高效、多能、智能發(fā)展已成為必然的發(fā)展方向。
 

　　工業(yè)園區(qū)綜合能效提升的五大挑戰(zhàn)面向雙碳戰(zhàn)略目標以及減污降碳協(xié)同增效總要求，全面深化能效提升，工業(yè)園區(qū)仍面臨若干重要挑戰(zhàn)。
 

　　園區(qū)綜合能效提升分類指導亟待加強
 

　　園區(qū)地域分布廣，資源稟賦差異大，個性共性兼具，園區(qū)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(zhuǎn)變的要求，不同地域不同園區(qū)差異很大，控能控碳哪個優(yōu)先、如何來控，缺乏分類指導。亟需加強園區(qū)綜合能效提升的分類指導，推動綠色低碳發(fā)展。
 

　　園區(qū)能源基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模效率結(jié)構(gòu)性鎖定
 

　　園區(qū)廣泛推行基礎(chǔ)設(shè)施共享，以熱定電為特征的集中式熱電聯(lián)產(chǎn)能源基礎(chǔ)設(shè)施普及推廣，但同時又呈現(xiàn)出“規(guī)模—效率”結(jié)構(gòu)性鎖定，以及以化石能源為主的傳統(tǒng)能源與新能源供給結(jié)構(gòu)失衡，導致溫室氣體排放結(jié)構(gòu)性鎖定。目前，大部分基礎(chǔ)設(shè)施服役未到設(shè)計壽命的一半，園區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)能降碳改造需要解決好成本收益的平衡，能源加工轉(zhuǎn)化效率及系統(tǒng)優(yōu)化亟待提升(Guo et al., 2021)。
 

　　終端電氣化面臨規(guī)模數(shù)量成本綜合制約
 

　　終端電氣化是園區(qū)深化節(jié)能降碳的關(guān)鍵舉措。當前，園區(qū)大部分企業(yè)的裝備電氣化面臨單體規(guī)模小、數(shù)量多的問題，節(jié)能提效技術(shù)創(chuàng)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(qū)進行了專題研究(Tian et al., 2012)，分析了其八大類5000臺存量電機設(shè)備，總?cè)萘?00 MW，單臺設(shè)備的平均容量約10 kW，其中單機容量大于15 kW以上的電機設(shè)備數(shù)量僅占設(shè)備總數(shù)的35%，容量占81%，小規(guī)模電機的能效提升面臨較大挑戰(zhàn)，需要電機技術(shù)的整體提升。
 

　　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持續(xù)推動下，重點用能行業(yè)節(jié)能挖潛難度日益加大，亟待平衡好局部有效和系統(tǒng)整體有效，并從局部過程節(jié)能向全過程、全鏈條、全系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能轉(zhuǎn)變。以煉油行業(yè)為例，全國2020年煉油企業(yè)能效水平優(yōu)于水平的產(chǎn)能約25%，同時有20%的產(chǎn)能其能效低于基準水平。我國火力發(fā)電、鋼鐵、化工產(chǎn)業(yè)和垃圾焚燒熱電聯(lián)產(chǎn)自身的能效已較高，但進一步與周邊城市和社區(qū)協(xié)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(qū)工業(yè)余熱供暖潛力約為區(qū)域熱需求的1.4 倍(Zheng et al., 2020)。
 

　　園區(qū)物質(zhì)流能量流精細化管理短板明顯
 

　　《國務院關(guān)于印發(fā)2030年前碳達峰行動方案的通知》(國發(fā)〔2021〕23號)要求“加強園區(qū)物質(zhì)流管理”，這里物質(zhì)流是廣義的概念，既包括生產(chǎn)原料也包括能源。園區(qū)物質(zhì)流能量流管理是全過程節(jié)能減污最直接措施，是推進園區(qū)綜合能效提升的重要抓手。但實踐中，物質(zhì)流能量流管理最基礎(chǔ)的工作——三級計量體系建設(shè)尚存在明顯短板、弱項，特別是中小規(guī)模企業(yè)。