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解决园区能耗问题,建设绿色低碳能源系统

更新时间:2023-12-19 点击次数:184

经过近40年的发展,园区在区域经济发展和产业集聚方面发挥了重要的载体和平台作用,有效地促进了我国社会经济的高质量发展。园区工业地产是国民经济发展的重要载体,但也是环境污染的集中来源。绿色、低碳、高效的发展对园区工业地产尤为重要。园区迫切需要建立一个新的清洁、低碳、安全、高效的能源系统。园区因其良好的经济基础、能耗大、产业集聚等特点,成为能源转型改革试点示范的重要对象,是综合能源服务的“理想试验场"。


长期以来,我国园区工业地产用户能耗模式多样化,电力消耗量大。据统计,我国70%的工业能源集中在园区工业地产上。对于园区工业地产来说,开展综合能源服务越来越必要。综合能源服务是一种能源服务创新模式,是适应现代能源供应体系和消费模式多元化变化的需要,对能源供应侧的各种能源供应模式和能源供应侧的各种需求响应进行排列组合。


到目前为止,园区工业地产能源系统仍存在一些亟待解决的问题,综合能源服务的职责之一是通过系统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经济性。


目前,我国园区工业地产能源系统主要存在以下问题:


1、能源供应安全保障不足,许多园区由于供电、供气、供热等能源供应安全保障不足,影响其经济发展。


2、能源消费结构不合理,传统能源使用比例过高,给园区节能减排带来巨大压力。


3、管理模式广泛,管理平台覆盖率低,存在管控盲点。


4、新能源应用比例不高,可再生能源开发利用意识不足。


5、管理模式广泛,数据变量大,属性杂,能源使用难以实时控制和直观呈现。


园区工业房地产综合电冷热(加热)供应、多能源协同供应、综合梯级利用、低品位余热利用等综合能源服务,可有效解决园区工业房地产能源利用问题,越来越多的能源互联网企业解决园区工业房地产能源利用问题,多年来一直深入这方面。帮助园区工业房地产能源利用:精细操作、数据可视化、多维管理。全面、多层次完善园区整体管理流程,利用数字分析手段整合协调园区资源,促进园区产业发展,创建园区科学管理体系。


园区工业地产综合能源系统架构架构


工业园区是中国经济发展的重要组成部分,如何实现经济、环境保护和高效发展非常重要。综合能源服务可实现多能源综合利用,提高能源利用率,提高可再生能源消耗能力,成为节能减排的有效途径。园区工业地产在综合能源服务的发展中具有自然优势。随着我国能源改革进程的不断推进,可以想象,未来园区综合能源服务市场将成为各市场参与者竞争的重要领域。


我国工业园区的能源循环过程包括能源生产、能源转换、能源传输、能源储存和能源消费五个环节,包括风力发电、光伏发电、光热电站、燃气发电、燃气加热、电制冷、吸收制冷等能源形式,能源种类多、数量大、节能空间广。常见的能源供应系统包括冷热电三供应系统、热泵系统、风景发电系统、储能系统等。工业园区一般建立能源监控管理系统,监控工业生产过程,但能源结构不合理,缺乏联动方式和策略,能源利用率低;其次,部分工业园区使用的能源监控管理系统只具有分析功能,不能控制各能源模块,不能实现能源设备的自动调节,使工业园区整体能源效率低,改进空间巨大。


目前,园区综合能源业务推广的技术研究和应用方向主要包括可再生能源利用、区域集中供冷、供热、生产工艺和工艺节能改造、余热、余能、废水、废渣回收、电动汽车、储能和信息系统等。通过整合各种能源转换装置和节能优化技术,通过信息网、电力网或热网高效连接风、光、气、储能、地热等分布式能源,实现多能源互补、多供能主体互联互济、资源设施共享,满足各种能源需求,提高能源利用效率、经济运行、可再生能源利用率,有效降低系统运行成本和环境压力。未来,工业园区综合能源业务将实现多元化、多领域发展,进一步扩大能源交易、需求响应、现货交易等新业态,成为支持能源互联网建设的重要领域,也是综合能源服务提高经济效益、扩大业务范围的主要地位。


园区综合能源系统架构包括物理层、信息层和服务层。物理层是实现能源生产、传输、供应功能的物质基础;信息层是数据与控制中心,利用能源数据与信息通信技术进行数据交互与共享、智能能源控制、数据价值挖掘等;服务层是管理枢纽。在综合能源系统物理架构、数据和信息技术的支持下,在清洁能源消耗、能源效率提高、能源智能管理等方面提供综合能源的整体解决方案。园区综合能源服务的商业模式是基于上述三个层次进行规划、设计和实施。


以石油、电力、天然气等能源资源为供应侧,构建分布式集中能源协调互补供应模式,促进电网、石油管网、天然气网、加热网等资源管网耦合整合,利用各种仓储设施和储备方法满足电力负荷、热负荷、冷负荷等消费侧能源需求,实现终端用户能源优化。


建立各能源子系统动态数据中心,实现能源生产、传输、存储、共享的数据监控、分析、挖掘,提供能源智能管理策略;基于能源数据和信息通信技术控制能源枢纽站、源网存储协调、虚拟发电厂、负荷侧虚拟同步;建立微功率无线通信、电力线通信、普遍智能无线网络等通信网络;在数据、控制、通信耦合集成的基础上,开发云平台技术服务模块和综合能源服务互动平台。


在工业区规划“源网与储存一体化"能源系统中,“源"以热电项目和外部可再生能源电量为基础,整合工业区分布式风电和光伏,形成多系统集成、多功能互补能源供应系统;“网络"重点建设增量配电网、区域微电网、热网等形式的能源网络,成为连接“源"与“荷"的重要联系;“荷"注重广泛的负荷供应(能源托管、节能服务、调频调峰等。),除了典型的用户能源供应外,还考虑到新的用户能源供应,同时规划和建设用户端智能终端,实现“源"与“荷"的深度关联;“储存"一方面注重传统的调频调峰功能,另一方面更注重一体化供能系统冷热电源供应的可靠性和安全功能。


提供多元化的综合能源服务,实现清洁能源的有效利用,提高分布式能源、储能、电动汽车充电站等能源利用的整体效率;构建区域能源市场,形成公平开放的准入机制,开展能源零售和能源交易;对用户侧海量能源数据进行分类挖掘,分析用户个性化需求,开展综合能源包定制等增值服务。


园区工业地产能源消费情况


园区工业地产按其工业类型可分为综合、工业和静脉工业园区。综合园区工业地产产业集群高,产业类别多,资源消耗复杂;工业园区工业地产一般以某一产业及其衍生产业为核心,资源消耗相对简单。静脉工业园区主要从事可再生资源的回收、加工和利用,能源类型相对简单,主要是电力等二次能源。


除生产能源外,园区工业房地产中的商业、住宅建筑、园区交通也是园区能源消费的重要组成部分。目前,园区工业房地产能源消费面临着能源消耗总量大、温室气体排放大等诸多问题;园区电、水、热能耦合利用不足,各类企业资源回收利用不足,能源综合利用率低;由于当地资源禀赋、能源网络调度技术等因素的限制,清洁能源的应用比例不高。


随着“四革命、一合作"能源战略理念的发展,能源生产和消费转型已成为我国可持续发展的重要命题。园区工业房地产能源系统的低碳、高效、多能、智能发展已成为不可避免的发展方向。工业园区综合能效提升的五大挑战面临着双碳战略目标和减污降碳协调效率提升的总体要求。工业园区仍面临着全面深化能效提升的若干重要挑战。


急需加强园区综合能效提升分类指导


公园区域分布广泛,资源禀赋差异大,个性共同,能耗总量和强度、碳排放总量和强度差异大。根据能耗总量和强度双重控制向碳排放总量和强度双重控制转变的要求,不同地区和公园差异较大,能源控制和碳控制优先,如何控制,缺乏分类指导。迫切需要加强公园综合能源效率提高的分类指导,促进绿色低碳发展。


园区能源基础设施规模效率结构性锁定


园区广泛实施基础设施共享,推广以热定电为特色的集中式热电联产能源基础设施,但同时呈现“规模效率"结构锁定,以化石能源为主的传统能源与新能源供应结构失衡,导致温室气体排放结构锁定。目前,大部分基础设施的使用寿命还不到设计寿命的一半。园区基础设施的节能降碳改造需要解决成本收益的平衡,需要提高能源加工转化效率和系统优化。


终端电气化面临规模、数量、成本的综合制约


终端电气化是园区深化节能降碳的关键举措。目前,园区内大多数企业的设备电气化面临着单体规模小、数量多的问题。节能提效技术创新和设备推广存在投资成本高的不足。研究小组对典型精细化工园区进行了专题研究,分析了其8类5000台现有电机设备,总容量100MW,单台设备平均容量约10kW。其中,单机容量超过15kW的电机设备数量仅占设备总数的35%,容量占81%。小型电机的能效提高面临着巨大的挑战,需要电机技术的整体提高。


能效局部有效和系统整体有效需要平衡


“十一五"以来,在节能减排约束性指标的不断推动下,重点用能行业节能挖潜日益困难,迫切需要平衡局部有效性和系统整体有效性,从局部过程节能向全过程、全链条、全系统优化节能转变。以炼油行业为例,2020年炼油企业能效水平优于25%左右,20%的能效低于基准水平。我国火力发电、钢铁、化工、垃圾焚烧热电联产能效较高,但与周边城市和社区进一步挖掘余热利用潜力巨大。研究表明,我国北方工业余热供热潜力约为区域热需求的1.4倍。


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