園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)中能源綜合配置存在的問(wèn)題
我國(guó)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(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)集聚方面發(fā)揮了重要的載體和平臺(tái)作用, 有力推動(dòng)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展。園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的重要載體, 但同時(shí)也是集中的環(huán)境污染源。綠色、低碳、 高效發(fā)展對(duì)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(jì)基礎(chǔ)好、能源消耗大、產(chǎn)業(yè)集聚等特點(diǎn)成為了能源轉(zhuǎn)型與變革試點(diǎn)、示范的重要對(duì)象，是綜合能源服務(wù) 的“理想試驗(yàn)田”。
一直以來(lái)，我國(guó)園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)用戶(hù)用能方式多元化、電力消耗量也大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)七成的工業(yè)用能都集中在園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)。對(duì)于園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)而言，開(kāi)展綜合能源服務(wù)越來(lái)越有必要。綜合能源服務(wù)是適應(yīng)現(xiàn)代能源供應(yīng)體系和消費(fèi)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(yīng)進(jìn)行排列組合而形成的能源服務(wù)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(wèn)題急需解決，而綜合能源服務(wù)的職責(zé)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(guò)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(jì)性。
目前我國(guó)園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)的能源系統(tǒng)主要存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：
1、能源供應(yīng)安全保障不足，很多園區(qū)由于供電、供氣、供熱等能源供應(yīng)安全保障不足，影響其經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
2、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理，傳統(tǒng)能源的使用比例過(guò)高，給園區(qū)節(jié)能減排帶來(lái)巨大壓力。
3、管理方式粗放，管理平臺(tái)覆蓋率低，存在管控盲點(diǎn)。
4、新能源應(yīng)用比例不高，開(kāi)發(fā)利用可再生能源的意識(shí)不足。
5、管理方式粗放，數(shù)據(jù)變量大、屬性雜，對(duì)于能源的使用情況難以實(shí)時(shí)掌控和直觀呈現(xiàn)。
在園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)開(kāi)展一體化電冷熱(暖)供應(yīng)、多能協(xié)同供應(yīng)、綜合梯級(jí)利用，以及低品位余熱利用等綜合能源服務(wù)，可以有效解決園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)的能源利用問(wèn)題，越來(lái)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(wèn)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(yùn)營(yíng)精細(xì)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(xiàng)管理流程；運(yùn)用數(shù)字分析手段，整合及協(xié)調(diào)園區(qū)資源，促進(jìn)園區(qū)的產(chǎn)業(yè)推進(jìn)，創(chuàng)建園區(qū)科學(xué)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(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效的發(fā)展十分重要。綜合能源服務(wù)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(wù)方面具有天然的優(yōu)勢(shì),隨著我國(guó)能源變革進(jìn)程的不斷推進(jìn)，可以想見(jiàn)，未來(lái)園區(qū)的綜合能源服務(wù)市場(chǎng)將成為各類(lèi)市場(chǎng)參與主體開(kāi)展競(jìng)爭(zhēng)的重要領(lǐng)域。
我國(guó)工業(yè)園區(qū)中的能量流通過(guò)程包括能源生產(chǎn)、能量轉(zhuǎn)換、能量傳輸、能源儲(chǔ)存和能源消費(fèi)5個(gè)環(huán)節(jié)，包含風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、光熱電站、燃?xì)獍l(fā)電、燃?xì)庵茻?、電制冷、吸收式制冷等多種用能形式，用能種類(lèi)多、數(shù)量大，節(jié)能空間廣。常見(jiàn)的供能系統(tǒng)有冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)、風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)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(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，但能源結(jié)構(gòu)不合理，缺乏聯(lián)動(dòng)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(duì)各能源模塊實(shí)施控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)能源設(shè)備出力的自動(dòng)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(wù)推廣的技術(shù)研究和應(yīng)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(guò)程及工藝的節(jié)能改造，余熱、余能、廢水、廢渣回收利用，電動(dòng)汽車(chē)，儲(chǔ)能及信息化系統(tǒng)等，通過(guò)集成各種能量轉(zhuǎn)換裝置和節(jié)能優(yōu)化技術(shù)，將風(fēng)、光、氣、儲(chǔ)、地?zé)岬榷喾N分布式能源以信息網(wǎng)及電力網(wǎng)或熱力網(wǎng)的方式進(jìn)行高效互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)多能源互補(bǔ)、多供用能主體互聯(lián)互濟(jì)、資源設(shè)施共享，滿(mǎn)足多種用能需求，提高能源利用效率、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、可再生能源利用率，有效降低了系統(tǒng)運(yùn)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(wù)將實(shí)現(xiàn)多元化、多領(lǐng)域發(fā)展，可以進(jìn)一步拓展能源交易、需求響應(yīng)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(wù)提升經(jīng)濟(jì)效益、擴(kuò)大業(yè)務(wù)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(wù)層。物理層是物質(zhì)基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)、傳輸、供應(yīng)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(jìn)行數(shù)據(jù)的交互與共享、智慧用能控制、數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘等；服務(wù)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(wù)的商業(yè)模式是基于上述3個(gè)層次進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)與實(shí)施。
以石油、電力、天然氣等多種能源資源為供應(yīng)側(cè), 構(gòu)建分布式和集中式能源協(xié)調(diào)互補(bǔ)的供應(yīng)方式, 促進(jìn)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(yùn)用多種倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施及儲(chǔ)備方法滿(mǎn)足電力負(fù)荷、熱負(fù)荷、冷負(fù)荷等消費(fèi)側(cè)能源需求, 實(shí)現(xiàn)終端用戶(hù)的用能優(yōu)化。
針對(duì)各能源子系統(tǒng)建立動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心,實(shí)現(xiàn)用 戶(hù)側(cè)的能源生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)、共享等各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、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(shí)現(xiàn)對(duì)能源樞紐站、源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)、虛擬電廠、負(fù)荷側(cè)虛擬同步等的控制；構(gòu)建微功率無(wú)線(xiàn)通信、電力線(xiàn)通信、泛在智能無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)；在數(shù)據(jù)、控制、通信耦合集成基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)云平臺(tái)技術(shù)服務(wù)模塊、綜合能源服務(wù)互動(dòng)平臺(tái)。
在工業(yè)區(qū)規(guī)劃“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”能源體系，其中“源”著重以熱電項(xiàng)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(fēng)電和光伏等，形成多系統(tǒng)集成、多能互補(bǔ)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(luò)，成為聯(lián)系“源”與“荷”的重要紐帶；“荷”著重廣義負(fù)荷供應(yīng)(能源托管、節(jié)能服務(wù)和調(diào)頻調(diào)峰等)，此外做好典型用戶(hù)供能外同時(shí)兼顧新型用戶(hù)供能，同時(shí)規(guī)劃建設(shè)用戶(hù)端智能終端，實(shí)現(xiàn)“源”與“荷”深度關(guān)聯(lián)；“儲(chǔ)”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(wù),實(shí)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(chǔ)能及電動(dòng)汽車(chē)充電站的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)；構(gòu)建區(qū)域能源市場(chǎng)，形成公平、開(kāi)放的準(zhǔn)入機(jī)制，開(kāi)展能源零售與能源交易；針對(duì)用戶(hù)側(cè)海量能源數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)與挖掘,分析用戶(hù)個(gè)性化需求，開(kāi)展綜合能源套餐定制等增值服務(wù)。
園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)的能源消費(fèi)情況
園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)按其主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)類(lèi)型可分為綜合類(lèi)、行業(yè)類(lèi)和靜脈產(chǎn)業(yè)類(lèi)園區(qū)。綜合類(lèi)園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)集群程度較高, 行業(yè)類(lèi)別較多,資源消耗種類(lèi)也繁多復(fù)雜;行業(yè)類(lèi)園區(qū)工業(yè)地產(chǎn)一般以某一類(lèi)行業(yè)及其衍生行業(yè)為核心, 資源消耗種類(lèi)相對(duì)簡(jiǎn)單,靜脈產(chǎn)業(yè)類(lèi)園區(qū)主要從事再生資源回收、加工和利用, 其用能類(lèi)型也相對(duì)簡(jiǎn)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(fèi)面臨著諸多問(wèn)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(lèi)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(luò)調(diào)度技術(shù)等因素的限制, 導(dǎo)致清潔能源應(yīng)用比重不高等。
隨著“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源戰(zhàn)略思想, 能源生產(chǎn)和消費(fèi)轉(zhuǎn)型成為我國(guó)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(biāo)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(lèi)指導(dǎo)亟待加強(qiáng)
園區(qū)地域分布廣，資源稟賦差異大，個(gè)性共性兼具，園區(qū)間能耗總量和強(qiáng)度、碳排放總量和強(qiáng)度差異大。按照能源消耗總量和強(qiáng)度雙控向碳排放總量和強(qiáng)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(gè)優(yōu)先、如何來(lái)控，缺乏分類(lèi)指導(dǎo)。亟需加強(qiáng)園區(qū)綜合能效提升的分類(lèi)指導(dǎo)，推動(dòng)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(shí)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(dǎo)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(jì)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(dāng)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(wèn)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(duì)某典型精細(xì)化工園區(qū)進(jìn)行了專(zhuān)題研究(Tian et al., 2012)，分析了其八大類(lèi)5000臺(tái)存量電機(jī)設(shè)備，總?cè)萘?00 MW，單臺(tái)設(shè)備的平均容量約10 kW，其中單機(jī)容量大于15 kW以上的電機(jī)設(shè)備數(shù)量?jī)H占設(shè)備總數(shù)的35%，容量占81%，小規(guī)模電機(jī)的能效提升面臨較大挑戰(zhàn)，需要電機(jī)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(lái)，在節(jié)能減排約束性指標(biāo)的持續(xù)推動(dòng)下，重點(diǎn)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(guò)程節(jié)能向全過(guò)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(guó)2020年煉油企業(yè)能效水平優(yōu)于水平的產(chǎn)能約25%，同時(shí)有20%的產(chǎn)能其能效低于基準(zhǔn)水平。我國(guó)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(jìn)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(guó)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(xì)化管理短板明顯
《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》(國(guó)發(fā)〔2021〕23號(hào))要求“加強(qiáng)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(guò)程節(jié)能減污最直接措施，是推進(jìn)園區(qū)綜合能效提升的重要抓手。但實(shí)踐中，物質(zhì)流能量流管理最基礎(chǔ)的工作——三級(jí)計(jì)量體系建設(shè)尚存在明顯短板、弱項(xiàng)，特別是中小規(guī)模企業(yè)。
