安科瑞 马香霞

园区工业地产中能源综合配置存在的问题

我国园区工业地产建设已历经近40年的发展, 园区在区域经济发展、产业集聚方面发挥了重要的载体和平台作用, 有力推动了我国社会经济的高质量发展。园区工业地产是国民经济的发展的重要载体, 但同时也是集中的环境污染源。绿色、低碳发展对园区工业地产尤为重要,园区迫切需要构建全新的清洁、低碳、安全的能源体系。园区因其经济基础好、能源消耗大、产业集聚等特点成为了能源转型与变革试点、示范的重要对象，是综合能源服务的“理想试验田”。

一直以来，我国园区工业地产用户用能方式多元化、电力消耗量也大。据统计，我国七成的工业用能都集中在园区工业地产。对于园区工业地产而言，开展综合能源服务越来越有必要。综合能源服务是适应现代能源供应体系和消费方式多样化变革的需要，将供能侧的多种供能方式和用能侧的多种需求响应进行排列组合而形成的能源服务创新模式。

发展至今，园区工业地产的能源系统依然存在一些问题急需解决，而综合能源服务的职责之一就是要将园区工业地产的能源生成、消耗、输配等，通过系统充分利用可再生能源、降低化石能源的消耗，提升用能效率和经济性。

目前我国园区工业地产的能源系统主要存在以下几点问题：

1、能源供应安全保障不足，很多园区由于供电、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，传统能源的使用比例过高，给园区节能减排带来巨大压力。

3、管理方式粗放，管理平台覆盖率低，存在管控盲点。

4、新能源应用比例不高，kaifa利用可再生能源的意识不足。

5、管理方式粗放，数据变量大、属性杂，对于能源的使用情况难以实时掌控和直观呈现。

在园区工业地产开展一体化电冷热（暖）供应、多能协同供应、综合梯级利用，以及低品位余热利用等综合能源服务，可以有效解决园区工业地产的能源利用问题，越来越多的能源互联网企业为解决园区工业地产用能问题，已在这方面深耕多年。帮助园区工业地产在用能方面：运营精细化、数据可视化、管理多维化。多层次完善园区整体及各项管理流程；运用数字分析手段，整合及协调园区资源，促进园区的产业推进，创建园区科学管理体系。

园区工业地产综合能源系统架构

工业园区是我国经济发展的重要组成部分，如何实现经济、环保的发展十分重要。综合能源服务能够实现多能综合利用，提高能源利用率，增加可再生能源消纳能力，成为节能减排的有效方式。园区工业地产在发展综合能源服务方面具有天然的优势,随着我国能源变革进程的不断推进，可以想见，未来园区的综合能源服务市场将成为各类市场参与主体开展竞争的重要领域。

我国工业园区中的能量流通过程包括能源生产、能量转换、能量传输、能源储存和能源消费5个环节，包含风力发电、光伏发电、光热电站、燃气发电、燃气制热、电制冷、吸收式制冷等多种用能形式，用能种类多、数量大，节能空间广。常见的供能系统有冷热电三联供系统、热泵系统、风光发电系统、储能系统等。工业园区内普遍建设了用能监控管理系统，用于对工业生产过程进行监控，但能源结构不合理，缺乏联动方式及策略，能源利用率偏低；其次，部分工业园区正在使用的用能监控管理系统只具备分析功能，不能对各能源模块实施控制，无法实现能源设备出力的自动调节，使得工业园区整体能源效率偏低，提升空间巨大。

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，生产过程及工艺的节能改造，余热、余能、废水、废渣回收利用，电动汽车，储能及信息化系统等，通过集成各种能量转换装置和节能优化技术，将风、光、气、储、地热等多种分布式能源以信息网及电力网或热力网的方式进行互联，实现多能源互补、多供用能主体互联互济、资源设施共享，满足多种用能需求，提高能源利用效率、运行经济性、可再生能源利用率，有效降低了系统运行成本和环境压力。今后工业园区的综合能源业务将实现多元化、多领域发展，可以进一步拓展能源交易、需求响应和现货交易等新型业态，成为支撑能源互联网建设的重要领域，也是综合能源服务提升经济效益、扩大业务范围的主要阵地。

园区综合能源系统架构包含物理层、信息层和服务层。物理层是物质基础,实现能源生产、传输、供应等功能；信息层是数据与控制中心，利用能源数据与信息通信技术, 进行数据的交互与共享、智慧用能控制、数据价值挖掘等；服务层是管理枢纽, 基于综合能源系统物理架构及数据、信息技术的支撑, 在清洁能源消纳、能源效率提升、能源智慧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3个层次进行规划、设计与实施。

以石油、电力、天然气等多种能源资源为供应侧, 构建分布式和集中式能源协调互补的供应方式, 促进电网、石油管网、天然气网、供热网等多种资源管网耦合集成，运用多种仓储设施及储备方法满足电力负荷、热负荷、冷负荷等消费侧能源需求, 实现终端用户的用能优化。

针对各能源子系统建立动态数据中心,实现用户侧的能源生产、传输、存储、共享等各环节的数据监测、分析、挖掘，提供能源智慧管理策略；基于能源数据与信息通信技术实现对能源枢纽站、源网荷储协调、虚拟电厂、负荷侧虚拟同步等的控制；构建微功率无线通信、电力线通信、泛在智能无线专网等通信网络；在数据、控制、通信耦合集成基础上kaifa云平台技术服务模块、综合能源服务互动平台。

在工业区规划“源网荷储一体化”能源体系，其中“源”着重以热电项目和外域可再生能源电量为基础，并集成工业区内分布式风电和光伏等，形成多系统集成、多能互补供能系统；“网”着重搭建增量配电网、区域微电网、热网及其他形式的能源网络，成为联系“源”与“荷”的重要纽带；“荷”着重广义负荷供应（能源托管、节能服务和调频调峰等），此外做好典型用户供能外同时兼顾新型用户供能，同时规划建设用户端智能终端，实现“源”与“荷”深度关联；“储”一方面注重常规的调频、调峰功能，另一方面更加注重一体化供能系统冷热电供能可靠性和安全性功能。

提供多元化的综合能源服务,实现清洁能源有效利用, 提升能源利用整体效率，如:分布式能源、储能及电动汽车充电站的建设与运营；构建区域能源市场，形成公平、开放的准入机制，开展能源零售与能源交易；针对用户侧海量能源数据进行分类与挖掘,分析用户个性化需求，开展综合能源套餐定制等增值服务。

园区工业地产的能源消费情况

园区工业地产按其产业类型可分为综合类、行业类和静脉产业类园区。综合类园区工业地产产业集群程度较高, 行业类别较多,资源消耗种类也繁多复杂;行业类园区工业地产一般以某一类行业及其衍生行业为核心, 资源消耗种类相对简单,静脉产业类园区主要从事再生资源回收、加工和利用, 其用能类型也相对简单, 以电等二次能源为主。

除生产用能以外, 园区工业地产内的商业、居民建筑、园区交通等, 也是园区用能的重要组成。目前园区工业地产能源消费面临着诸多问题, 如：能源消耗总量大, 温室气体排放量大；园区内电、水、热等能源的耦合利用不足, 各类企业资源回收、余能利用不足, 能源综合利用率不高；因本地资源禀赋、能源网络调度技术等因素的限制, 导致清洁能源应用比重不高等。

随着“四个革命、一个合作”能源战略思想, 能源生产和消费转型成为我国可持续发展的重要命题。园区工业地产能源系统的低碳、多能、智能发展已成为必然的发展方向。工业园区综合能效提升的五大挑战面向双碳战略目标以及减污降碳协同增效总要求，深化能效提升，工业园区仍面临若干重要挑战。

园区综合能效提升分类指导亟待加强

园区地域分布广，资源禀赋差异大，个性共性兼具，园区间能耗总量和强度、碳排放总量和强度差异大。按照能源消耗总量和强度双控向碳排放总量和强度双控转变的要求，不同地域不同园区差异很大，控能控碳哪个优先、如何来控，缺乏分类指导。亟需加强园区综合能效提升的分类指导，推动绿色低碳发展。

园区能源基础设施规模效率结构性锁定

园区广泛推行基础设施共享，以热定电为特征的集中式热电联产能源基础设施普及推广，但同时又呈现出“规模—效率”结构性锁定，以及以化石能源为主的传统能源与新能源供给结构失衡，导致温室气体排放结构性锁定。目前，大部分基础设施服役未到设计寿命的一半，园区基础设施节能降碳改造需要解决好成本收益的平衡，能源加工转化效率及系统优化亟待提升。

终端电气化面临规模数量成本综合制约

终端电气化是园区深化节能降碳的关键举措。当前，园区大部分企业的装备电气化面临单体规模小、数量多的问题，节能提效技术创新及装备推广存在投入成本高等短板。课题组对某典型精细化工园区进行了专题研究，分析了其八大类5000台存量电机设备，总容量100 MW，单台设备的平均容量约10kW，其中单机容量大于15kW以上的电机设备数量仅占设备总数的35%，容量占81%，小规模电机的能效提升面临较大挑战，需要电机技术的整体提升。

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持续推动下，用能行业节能挖潜难度日益加大，亟待平衡好局部有效和系统整体有效，并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，全国2020年炼油企业能效水平优于biaogan水平的产能约25%，同时有20%的产能其能效低于基准水平。我国火力发电、钢铁、化工产业和垃圾焚烧热电联产自身的能效已较高，但进一步与周边城市和社区协同挖掘余热利用方面，尚有较大潜力。研究显示，中国北方地区工业余热供暖潜力约为区域热需求的1.4 倍。

园区物质流能量流精细化管理短板明显

《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》（国发〔2021〕23号）要求“加强园区物质流管理”，这里物质流是广义的概念，既包括生产原料也包括能源。园区物质流能量流管理是全过程节能减污直接、有效、经济的措施，是推进园区综合能效提升的重要抓手。但实践中，物质流能量流管理基础的工作——三级计量体系建设尚存在明显短板、弱项，特别是中小规模企业。

园区工业地产综合能源配置的商业模式

园区的综合能源服务商业模式的构建在于针对园区及行业用户的实际情况和发展阶段特征，研究推出低成本、具有清晰盈利模式和丰富社会价值的综合能源服务解决方案。一个成熟的商业模式需要在市场环境中接受检验并进行实践, 这既需要各类市场相关方不断创新创造，也需要zhengfu部门通过政策进行引导与约束，保障用户及各市场主体的基本权益,培育新的利益相关方,促进综合能源市场开放竞争、健康良好地发展。

消除行政壁垒，能源配置由行政化转向市场化。推进能源资源领域的供给侧结构性改革，加快油气、热力、电力等领域体制改革，破除行业壁垒，强化市场竞争，促进能源流、信息流的自由流动，完善制度体系保障各种能源实现横向多能互补、纵向梯级利用。

按照市场化改革方向，推行有利于提高系统效率的价格机制。实施峰谷价格、季节价格两部制价格等科学价格制度，推广落实气、电价格联动等价格机制，引导电力、天然气用户主动参与需求侧管理。

鼓励创立专业化信息和技术服务提供商, 提供跨行业、跨领域的科技、政策、管理等专业信息,扩充市场参与者信息获取渠道,提高市场信息 公开透明度,消减信息不对称,降低交易成本,推广技术升级，提高智慧能源体系效率，降低生产成本。

发挥市场在资源配置中的决定性作用，推动建立公平竞争、开放有序的能源市场交易体系。建立健全能源市场的准入制度，鼓励第三方资本、小微型企业等新兴市场主体参与市场，促进各类所有制企业的平等、协同发展。加快电力、油气行业市场体系建设,建立市场化交易机制和价格形成机制，有效引导供需。允许市场主体自主协商或通过交易平台集中竞价等多种方式开展能源商品及灵活性资源等能源衍生品的服务交易，激发市场力。

鼓励互联网企业和能源企业合作,实现能源大数据的集成、共享和交易，促进应用创新，加强安全监管。

在国家发布的能源发展指导意见的推动下, 园区综合能源系统建设及综合能源服务业态发展得到了有力的推动,改变了传统能源系统互相独立的产供消方式，构建 “电、热、冷、气”横向多能耦合、“源-网-荷-储”纵向多能协同、以及能源生产、传输、存储、消费都灵活的综合能源系统。这也改变了传统能源系统“条块分割”的情况,有利于培育新的市场主体。

充分了解园区产业结构、用能需求特征和综合能源服务资源禀赋，建设分布式与集中式供应相结合的综合能源系统，开展针对传统能源利用方面的项目规划建设与投资运营。通过降低能源消费成本、提升能源利用效率获得收益，同时对优化能源需求、降低终端能耗、减少气体排放有积极影响。

分布式能源具有灵活性高、排放低、就地利用等优势，是园区能源利用的主要方式。分布式能源系统建设的业务方向包括:

①基础设施服务，即能源基础设施的建设、运行和维护，微能网的规划、建设及运营，以及存量配电网向智能电网发展的改造等；

② 区域性分布式发电厂的建设运营,如：园区大规模屋顶光伏和立面光伏系统的建设；

③虚拟电厂的建设，利用先进的通信及控制技术,整合不同类型分布式能源，有机结合储能侧和需求侧的可用负荷，实现对发售电侧的协调运行；

④发电与其他行业的耦合，如：参与制氢、制甲烷等能源转换过程。

位于江苏无锡的红豆工业园内有纺织服装、橡胶轮胎、生物医药等多个产业，园区于2001年建设了自备热电厂，同时满足园区内客户的用电及用热需求。2012年起，利用厂房屋顶建设分布式光伏系统，并投建储能电站，缓解园区电网调节压力，平滑整体用电负荷，起到了削峰填谷，多能互补的作用。预计到2020年，园区整体清洁能源占比将提升至15%，单位产值能耗下降8%，综合用能成本降低10%。

综合能源系统中，终端用户除了是能源消费者外，也可以通过建设分布式能源系统成为能源供应者,但光伏、风电系统的建设对一般用户来说存在技术壁垒、供应安全、能源管理、投资风险等诸多方面的困难，能源社区的运营模式则可以解决上述问题。能源社区是由运营商、工业用户、商业用户及个人用户等组成的集合体，社区中的风、光、储等设备可以由用户自建或由社区运营商提供，用户在满足自身用能需求的基础上，可以选择存储多余的能源或供给社区网络;运营商拥有社区能源网络及相 应公共设施资产，可为社区用户供能,或在需要时有偿供应给外部公共网络。能源社区中所有的能源交换均通过数字化的智能系统准确记录和计算，运营商及用户均可通过能源供应等活动获得收益。

通过政策约束、价格激励等方式引导客户参与到园区的负荷调控，推动分布式和集中式能源供应的共同发展，优化能源消费结构，增强系统运行的灵活性，提高能源利用率，实现园区内能源网络的经济和稳定运行。

需求响应主要是指通过政策或经济手段挖掘用户的响应潜力，促进各方互动以达到削峰填谷、缓解电力缺额等调控目标。对于电网侧来说，网络运营商可与客户或负荷聚合商签订合作协议或形成标准化服务模式，在电网有平衡需求时发出信号，由用户侧调节柔性负荷来增减产量及能源的消耗量,从而调节电网稳定性,用户则可获得相应的补偿。对于用户侧来说，需求响应可提高用户用电的经济性。

在zhengfu的大力推动以及各项优惠政策的扶持下，我国已逐渐发展成为全球较大的新能源汽车消费国。与我国新能源汽车的发展严重不匹配的是充电基础设施的建设严重滞后，而针对充电设施的建设与运营模式的探索也将成为推动新能源汽车发展的动力之一。

充电站的建设服务包括：初期的规划设计、土木工程和电网接入、硬件设施的安装与调试、电量电费的计量核算等。除了常规的建设运营服务之外,通过应用软件提供附加服务也将成为一个重要的价值创造方向。针对充电站的运营 商kaifa能源管理智能平台软件,提供运行监测、数据管理、需求分析与预测等服务;针对车主提供用户版的智能充电管理软件,提供附近站点忙闲信息、车辆充电数据、充电需求预判等服务。

在充电站建设与运营服务中，提供软硬件结合的综合服务，以硬件设施的规划建设质量为基本, 以软件服务的智能性与灵活性为增值。苏州园区工业地产建设的区域级充电基础设施公共服务平台于2018年上线运行,已基本实现园区内公共充电桩的覆盖以及实时监控,可为用户实现充电地图、设备筛选、位置导航、充电控制、费用支付等功能。

以德国能源市场为例说明。企业可根据可再生能源的资源情况调整生产计划，当可再生能源资源充足时，实时电价相对较低，在资源欠缺时则相反,企业可据此调节其生产计划，以降低用能成本，提高其生产经济效益。德国RegModHarz项目是德国zhengfu“E-Energy”计划支持的项目之一，通过制定统一的数据传输标准,将风能、抽水蓄能、太阳能、生物质能等能源系统连接起来，并为用能客户安装能源管理系统，对发电端和用电端实施双向管理，基于日前和日内市场的价格调控用户的用电时间和用电量。

项目为客户提供供热、供冷项目的规划设计、建设、运营等服务，并提供专家服务以实现客户项目实施过程中的成本控制，在此过程中，客户能够专注于其专业领域内，而将能源相关的技术问题交给专业人员处理，为其实现降低用能成本、能源利用的目的。服务内容包括但不限于:

① 能源传输、基础设施分析、需求优化等方面的咨询和规划;

②供热、供冷设备设施的建设及后续运营、维护和故障处理;

③冷、热管网的建设与运维管理；

④能源审计服务等。

其主要的服务模式包括2种: 合同能源管理与集中式供能。承包商需利用先进的技术为客户提供用能服务；集中式供能的核心则是能源分配和利用，以减少能源消耗、降低成本,服务对象越多则分摊成本越低，提高整体运营效率。

针对园区内高能耗、粗放型的能源消费方式， 有必要促进其能源精细管理和循环利用，提高资源配置效率，形成节约能源消费体系。

拓展园区工业地产的综合能源增值服务

工业园区的人地关系调控是园区绿色发展的重要科学问题。园区尺度上，“人”主要体现为经济活动，“地”即园区的资源环境基础，主要表现为能源、水资源、土地资源、环境影响等。经济、能源、水、土地、环境构成了工业园区人地系统中的子系统，各子系统之间存在着许多联系与作用。能源、水、土地资源kaifa利用既对园区经济发展及其生态环境有直接作用，又对更大尺度的生态环境问题产生影响。

2.工业园区能源数字化系统构成

把一个工业园区的能源系统看成一个微网，这个能源微网可能由微电网、给/排水网、供冷/热管网、燃气管网等等组成。要提高园区的能源利用效率，管理者首先要实现对园区各类能源的精细化管理，实现多级能源计量和评估，这就需要建立一套园区能源的数字化系统，系统可以反馈整个园区能源的运行情况。能源数字化系统包括物理系统、感知系统和信息系统三个维度。

图1 园区微电网数字化系统的三维构成

物理系统是能源的物质基础,实现能源生产、传输、供应等功能，以微电网为例，包括市电、新能源(光伏、风力发电等)、变压器、输配电开关柜、储能系统、用电负荷（空调、照明、电机等）、V2G充电桩等等。

很多物理系统不具备数字化通讯能力，需要配置感知设备实现对物理系统的数字化展现，主要为二次设备，其中包括保护控制装置、监测和计量仪表、电量变送器、电能质量分析治理设备等，这些二次设备组成了园区能源数字化的感知系统。

最后还需要把感知系统的数据通过简单易懂的界面展示给管理人员，并提供分析建议和控制策路以达到园区能源管理和节能降耗的目的。感知系统的大量数据通过边缘计算网关采集并初步处理后传输给人机界面--信息系统，提供能源数据服务和控制、运维功能，网络架构见图2。

图2 能源数字化建设网络架构

3.工业园区能源数字化系统功能

AcrelEMS工业园区能源管理系统帮助搭建工业园区的能源计量体系和能源管理，结合物联网、大数据技术，可实现园区电网电力监控、能耗统计、负荷预测、照明控制、负荷监控、充电桩运营管理、分布式光伏监控、储能控制管理、用水监测、暖通管网监测、环境监测、能源计费等功能，通过一套平台实现园区能源数字化集中管理，达到可靠、安全、节约、低碳用能的目的。