淺談智慧能源管理係統在工業園區的應用

更新時間：2023-01-10 | 點擊率：629

摘要：國網江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司以新建工業園區作為重點布局，將高負荷用電區域作為選擇，開展以電為中心的綜合能源服務，促進多能互補，實現“源、網、荷、儲"全麵協調發展，“電、氣、熱"互聯互通，建設“交互式智聯網絡、在線化智能運營、友好型智享服務"能源管理平台，構建物理能源網、信息物聯網、能源互聯網，實施供能係統能源綜合梯級利用改造，形成規模效應，降低企業成本，提升多元化清潔能源消納和供應能力，推動“互聯網+智慧能源"戰略在蘇州落地。

關鍵詞：智慧能源；互聯網；綜合能源服務；規模效益

0引言

蘇州工業(ye) 園區位於(yu) 曆史名城蘇州古城區東(dong) 麵，地處中國沿海經濟開放區與(yu) 長江三角洲經濟發展帶交匯處，土地麵積占蘇州市的3.4%，人口占5.2%，工業(ye) 用電量占7%，二氧化硫排放量占1%，COD排放量占2%，創造了蘇州市近15%的經濟總量，連續多年名列“中國城市具競爭(zheng) 力開發區"排序前列。從(cong) 園區能源消費結構來看，電力是園區主要的能源消費類型，占園區全社會(hui) 能源消費總量的55%以上，工業(ye) 用電量占比在70%以上。園區積極推廣清潔能源、電動汽車、綠色建築、需求響應，開展能源互聯網試點示範建設，以實現未來綠色園區的目標。

1實施背景

1.1 “互聯網+"智慧能源國家發展戰略的需要

為(wei) 深入推進能源革命，提高能源利用效率，國務院頒發了《關(guan) 於(yu) 積極推進“互聯網+"行動的指導意見》，提出構建智慧能源係統，統籌能源與(yu) 通信等基礎設施網絡建設，建設“源網荷"協調發展、集成互補的能源互聯網的發展要求，提高能源綠色、低碳、智能發展水平。國家逐步深化“互聯網+"理念，強調可再生能源接入、多類能源互補組合利用，並提出多種運營方式、政府支持等各種優(you) 惠政策，在區域、城市、跨區等範圍積極探索多種形式的能源互聯網關(guan) 鍵技術和建設模式，開展能源互聯網建設實踐。

1.2 供電企業角色轉型、跨越發展的需要

開展綜合能源管理推動供電公司由傳(chuan) 統電力供應商向綜合能源供應商轉型，挖掘電網潛在功能和商業(ye) 價(jia) 值，充分發揮清潔能源供應、商業(ye) 平台構建、生態環境治理、信息交互體(ti) 驗等作用，將綜合能源服務業(ye) 務作為(wei) 除輸配業(ye) 務外的二主業(ye) ，培育新的市場業(ye) 務，打造能源互聯網背景下電網企業(ye) 的核心競爭(zheng) 力。

1.3 多元化能源服務需求的需要

綜合能源服務利益相關(guan) 方主要有政府、供電公司、用能用戶、能源供應商、能源服務商、軟硬件設備供應商、谘詢機構、金融機構等，這些主體(ti) 共同構成了能源產(chan) 業(ye) 鏈的生態體(ti) 係。不同主體(ti) 在綜合能源服務價(jia) 值鏈中的訴求既有部分統一性，又有差異性，利益相關(guan) 方對綠電使用、節能改造、能效服務、綜合供能、能源數據價(jia) 值挖掘提出了更高的需求。

2主要做法

在蘇州工業(ye) 園區構建高效、清潔、環保、能源互聯、信息互通、金融互享的能源互聯格局是必要和緊要的。供電企業(ye) 聯合能源相關(guan) 企業(ye) ，依托物聯網和互聯網技術，構建能源數據中心，融合共享用能數據，橫向為(wei) 客戶提供電、水、熱、氣、建築節能等綜合用能解決(jue) 方案；縱向實現分布式發電、電能替代、儲(chu) 能、設備運行方式優(you) 化、需求響應、區域能源共享等全鏈條用能解決(jue) 方案，降低用戶用能成本，提升電能在終端能源消費領域占有率，滿足新一代電力客戶對綜合能源服務需求旺盛、服務需求多樣化的要求。

2.1 搭建三層級架構，實施“一站式"智慧能源服務

根據蘇州工業(ye) 園區熱、電、冷使用情況及負荷特性，規劃建設天然氣分布式能源項目、屋頂光伏項目，完善發電基礎設施。同時，引導落實需求側(ce) 管理，充電樁分布，能源監控與(yu) 儲(chu) 能管理，終實現向蘇州工業(ye) 園區工商企業(ye) 提供冷熱電3種能源，降低園區內(nei) 尖峰負荷，提供獨立可靠高質量的清潔能源。依托局域能源互聯網，構建物理能源網、信息物聯網和互聯服務網，降低輸配電線路和供配電設備的投資，打造全國能源互聯網示範區，綜合能效、多能互補滲透率和融合率高的能源互聯網示範區，清潔能源比例和自供比例高的示範區，建立與(yu) 現代工業(ye) 相適應的能源體(ti) 製示範區。

2.1.1 交互式智聯網絡

采用能流圖的宏觀方式展示區域能流全景。清晰呈現園區能源供應總量、能源類型、損耗情況、消費使用情況數據，並與(yu) 經濟數據結合，得到區域能效關(guan) 鍵指標數據，作為(wei) 政府監管決(jue) 策依據。實現水、電、氣、熱能源類型全覆蓋，實現關(guan) 口、回路、設備網絡節點全覆蓋，實現遙測、遙信、遙控參數類型全覆蓋以及實時、分鍾、小時、月度時間尺度全覆蓋。

2.1.2 在線化智能運營

提升能源網絡設施日常運營管理水平能力。展現園區內(nei) 源、網、儲(chu) 、荷各類能源設施實時運行動態，包括燃氣電站、儲(chu) 能電站、分布式光伏、能源中心、充電樁、用能企業(ye) 等，掌握能源供需關(guan) 係，及時獲得安全、能效、環保等數據。

2.1.3 友好型智享服務

為(wei) 企業(ye) 提供一鍵能效體(ti) 檢服務。企業(ye) 能效指標按區域、行業(ye) 進行對標分析，通過用戶畫像等大數據算法實現機會(hui) 準確推介，縮短決(jue) 策鏈條，創造綜合能源服務市場價(jia) 值。“蘇州友好型2.5智能產(chan) 業(ye) 園區"的建成創造性地進行了落地實證應用。該係統設計了覆蓋園區級能源互聯網功能的公共信息模型，實現了信息模型標準化；建設了園區多類型儲(chu) 能係統建設示範工程，實現園區用能協調、細化管理。

2.2 構建物理能源網，實現多能互補，源、網、荷、儲協調發展

在園區能源供給側(ce) 提供電網能源和清潔能源（分布式光伏、分布式天然氣等），在能源需求側(ce) 開展智能交通（電動汽車、充電樁）、智能社區、智能建築、智能微網（產(chan) 業(ye) 園、企業(ye) ）建設，滿足政府部門、用能企業(ye) 、能源服務商、社會(hui) 公眾(zhong) 等各方需求，優(you) 化園區能源產(chan) 業(ye) 鏈、價(jia) 值鏈生態。

2.2.1 源端低碳

在園區內(nei) 因地製宜地建設光伏、風電、燃氣三聯供等清潔、高效的電源係統，熱泵、太陽能集熱、電鍋爐、電空調、燃氣鍋爐等熱源係統。使用零碳可再生能源電能替代方式，替代部分汙染較高、效率較低的電源、熱源、氣源係統，提高園區清潔電力比例，實現源端低碳化。

2.2.2 網端優化

對於(yu) 存量電網、熱網、氣網開展設備節能優(you) 化改造和網架結構優(you) 化，減少“跑、冒、滴、漏"，實現降損降耗。對於(yu) 增量部分，在規劃階段即統籌考慮節能設備應用，落地實施時一步到位予以執行。

2.2.3 荷端節能

對於(yu) 存量電、熱、氣負荷，根據負荷性質不同（工業(ye) 、商業(ye) 、居民等）、用熱形式不同（蒸汽、熱水、供暖）、用氣用途不同（供熱、烹飪等），采用不同的節能改造方案，減少能源浪費，提高能效。對於(yu) 增量部分，在規劃階段即統籌考慮采用不同的節能建設方案和優(you) 化替代方案。

2.2.4 儲端互動

在園區內(nei) 建設電、熱、氣儲(chu) 能係統，包括源側(ce) 配套儲(chu) 能、網側(ce) 配套儲(chu) 能與(yu) 荷側(ce) 配套儲(chu) 能，同時通過氣—電—熱轉換，增強園區電力、熱力、燃氣係統內(nei) 部與(yu) 外部係統的互動響應能力。

2.3 構建信息物聯網，實現全景感知、全域聯通

通過開發區域能效全景類、企業(ye) 能效監測分析類、綜合能源管理類、綜合能源線上商城類、社會(hui) 公共服務類、能源互聯網平台運營類等六大類應用功能，建成多能互補智慧能源係統，形成“能源監測—數據挖掘—交易撮合—數據運營"全過程、端到端的服務能力，實現綠色能源供應基礎建設、信息物理融合、多能互補柔性調度，推動區域綜合能源市場蓬勃發展。

2.3.1 終端感知

按照源、網、荷、儲(chu) 4個(ge) 部分（每個(ge) 部分又細分為(wei) 電、熱、水、氣等類型），部署各類采集終端、控製終端、計量終端與(yu) 其他終端，實現園區綜合能源物理網絡係統的全景感知。將用能監測從(cong) 用電關(guan) 口延伸至客戶內(nei) 部設施，實現能源數據的集中采集和深度挖掘，為(wei) 各類能源服務和購售電服務提供數據支撐。

2.3.2 網端聯通

建設接入層網絡、匯聚層網絡、核心層網絡，選擇合適的通信方式、通信協議和組網模式，實現信息高效流通。優(you) 化利用取得過網絡資源，打通各環節間信息壁壘。

2.3.3 雲端集成

建設園區能源互聯網綜合管控雲(yun) 平台，將源、網、荷、儲(chu) 各側(ce) 獨立平台接入該平台，實現源網荷儲(chu) 互動。儲(chu) 能電站預留接口，具備友好互動（秒級）的負荷控製響應能力；在電網高峰負荷和應急情況下，通過自動需求響應係統提供調峰和緊急功率支持等服務；發揮分布式儲(chu) 能係統孤網運行能力，提供事故備用、黑啟動、孤網運行等服務，保障園區重要負荷電力供應。

2.4 構建能源互聯網，實現靈活電能交易

以互聯網為(wei) 載體(ti) ，將能源係統中分散化的用戶、差異化的能源、多元化的商業(ye) 主體(ti) 緊密聯係起來，擴大市場成員的交互範圍與(yu) 頻度，降低交易成本，顯著提高市場成員參與(yu) 能源交易的便利性與(yu) 存在感。通過多種能源形式的耦合和互聯網精神的滲透催生一個(ge) 競爭(zheng) 充分、多邊對等、主動參與(yu) 的全新的能源係統生態圈。園區政府層麵的應用主要包括決(jue) 策分析服務、能效監管服務、節能減排服務、電能交易服務；麵向社會(hui) 層麵的應用包括綠色能源交易服務、綠色認證服務、碳排放交易服務等；麵向企業(ye) 層麵的應用則包括配售電服務、智慧用電服務、電能交易服務、微小用能直供服務等。

2.4.1 控製靈活

能源互聯網綜合管控雲(yun) 平台，強調設備智能、多能協同、信息對稱、供需分散、係統扁平、交易開放等關(guan) 鍵特征，開展靈活化的局域能源互聯網運行監控、優(you) 化調度，提高能源係統運行的安全性、可靠性、靈活性、高效性。

2.4.2 服務多元

能源互聯網綜合管控雲(yun) 平台開展多元化的“互聯網+"增值能源服務，支持在能源設施規劃、設計、建設、運營全過程中提升能源效率，積極開展電能替代、節能改造、能效管理、需求響應、變配電設施集中運維、同業(ye) 用能比較等能效服務。

2.4.3 交易便捷

能源互聯網綜合管控雲(yun) 平台對接園區外部交易平台，協助各市場主體(ti) 參與(yu) 電力交易、輔助服務交易、熱交易、氣交易、碳交易、組合交易等多種交易類型，實現園區能源便捷交易全覆蓋，還原能源商品屬性，激活園區能源市場，提高市場運行效率。

3 實施效果

蘇州智慧能源管理係統整體(ti) 覆蓋蘇州工業(ye) 園區，是一個(ge) 多能互補智慧能源係統，該係統實現了綠色能源供應基礎設施、信息物理融合、多能互補柔性調度的目標，成為(wei) 政府機構的參謀助手、社會(hui) 公眾(zhong) 的節能導師、園區企業(ye) 的能源診療醫生，滿足了電力客戶對綠電使用、節能改造、能效服務、綜合供能、能源數據價(jia) 值挖掘的迫切需求。

3.1 經濟效益

通過對配電網、分布式電源、多樣性負荷的協調優(you) 化控製，可以在原有新能源基礎上，提高新能源發電的消納能力。可實現分布式電源功率預測、柔性負荷預測、可調度容量分析、協調控製策略優(you) 化，提高設備利用率，間接增加供電能力，提升電網的安全可靠運行水平和經濟性。

3.1.1 儲能電站

通過分布式能源參與(yu) 配電網削峰填穀、負荷就地平衡，降低產(chan) 業(ye) 園夏季峰穀差占大負荷比例20%，提供1 MW的調峰容量，從(cong) 而減少調峰電源投資。在園區產(chan) 業(ye) 園內(nei) 建設1座250 kWh磷酸鐵鋰電池儲(chu) 能電站，電池價(jia) 格為(wei) 94.6萬(wan) 元。按照執行穀電價(jia) （峰時電價(jia) 1.1元/kWh，平時電價(jia) 0.67元/kWh，穀時電價(jia) 0.32元/kWh）計算，該儲(chu) 能電站（250 kW/1 000 kWh）每天2次循環，可消納穀電21.9萬(wan) kWh，即消納綠色電力（可再生能源）21.9萬(wan) kWh。該電池淘汰後，由電池製造商負責回收，價(jia) 格為(wei) 電池價(jia) 格的10%，即9.46萬(wan) 元，解決(jue) 了廢舊電池處理帶來的環境保護問題。

3.1.2 蓄熱鍋爐

在園區產(chan) 業(ye) 園建設1台100kW的電蓄熱鍋爐。園區產(chan) 業(ye) 園“一般工商業(ye) 及其它用電"價(jia) 格為(wei) 0.8183元/kWh，蓄熱鍋爐享受分時電價(jia) ，即0：00～8：00按0.37元/kWh計算，每年節約費用：（0.818 3~0.37）元/kWh×261 kWh/天×365天=4.28萬(wan) 元。

3.1.3 公交充電站

工業(ye) 園區內(nei) 25個(ge) 公交充電站年充電量可超過1500萬(wan) kWh，是用電穩定、營收可觀的綜合能源服務項目。

3.1.4 分布式光伏

分布式光伏裝機總容量39 MWp，分散布置於(yu) “蘇州2.5"產(chan) 業(ye) 園、中節能（蘇州）環保科技產(chan) 業(ye) 園、耐世特汽車係統（蘇州）有限公司內(nei) 的各個(ge) 建築的屋頂，分布式光伏發電係統平均每年發電量為(wei) 7840萬(wan) kWh，累計25年可發電量為(wei) 19.6億(yi) kWh。

3.1.5 網源荷協調控製

通過柔性直流互聯技術手段，高可靠性示範區內(nei) 花瓣型網架結構並實現花瓣間的合環，供電可靠性由目前的99.9994%提高到99.9999%以上。電網合理規劃對供電可靠性的提高相當於(yu) 每年多銷售電量130.575萬(wan) kWh，以每千瓦時電對國民生產(chan) 總值的貢獻值10.847元估算，提高供電可靠性可對社會(hui) 貢獻產(chan) 值達1416.347萬(wan) 元。

3.2 管理效益

通過建設一批規模大、效益好、可複製、可推廣的重點示範項目，大化地實現工業(ye) 領域用能大戶的能源高效集約利用，創新能源服務與(yu) 交易模式，有效助推區域綠色轉型與(yu) 智慧升級。完成“園區分布式儲(chu) 能協調管理係統"申請，分布式儲(chu) 能電站設備的遠程監視、協調控製和統計分析，實現對多種能源協調控製、充分消納新能源、電力需求快速響應以及部分替代應急柴油發電機組的目標。打破園區能源產(chan) 業(ye) 鏈、價(jia) 值鏈業(ye) 務壁壘，產(chan) 生互補共贏、開放共享的協同效應，新能源比重明顯提高。

3.3 社會效益

科技部《公民節能減排手冊(ce) 》中對1kWh電所產(chan) 生的能源消耗做了如下說明：每節約1kWh電，就相當於(yu) 省下了0.4kg標準煤和4 L淨水，與(yu) 此同時，還減少了0.272 kg 碳粉塵、0.997 kg二氧化碳、0.03 kg二氧化硫，0.015 kg氮氧化物等汙染物。到2020年，園區通過建設改造，規劃範圍內(nei) 可降低理論線損0.01個(ge) 百分點，折合電量0.105億(yi) kWh。規劃區內(nei) 主要以火力發電為(wei) 主，相當於(yu) 節約 1.26萬(wan) tce、12.6萬(wan) t水，減少0.8565萬(wan) t碳粉塵，3.141萬(wan) t二氧化碳，0.0945萬(wan) t二氧化硫以及0.04725萬(wan) t氮氧化物的排放。以國內(nei) 碳排放交易價(jia) 格67.738元/t計算，減排的二氧化碳量又可為(wei) 企業(ye) 創造相當於(yu) 213萬(wan) 元的利潤。

4安科瑞企業能源管控係統解決方案

4.1係統方案

Acrel-7000企業(ye) 能源管控係統釆用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(ye) 的生產(chan) 、輸配和消耗環節實行的動態監控和數據化管理，監測企業(ye) 電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘，幫助企業(ye) 針對各種能源需求及實際用能情況、產(chan) 品能源單耗、工序能耗、重點設備用能等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、用能預測、碳排分析，為(wei) 企業(ye) 加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、為(wei) 節能評估、能源審計提供基礎數據。

4.2應用場所

適用於(yu) 新建或者改建的能源供給企業(ye) 、高耗能企業(ye) 和離散製造企業(ye) 廠房、工業(ye) 園區、集團公司等不同行業(ye) 的能耗監測與(yu) 管理的係統設計、施工和運行維護。在具體(ti) 工程中可結合當地政府部門要求和企業(ye) 管理需求，在係統軟硬件配置上優(you) 化調整，滿足各類工程能耗監測與(yu) 管理的要求。

4.3係統結構