以下内容转自微信公众号:PPP产业大讲堂,《产业园区中工业厂房的能源综合配置》。
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。
园区工业地产的能源消费情况
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。
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tisheng。
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tisheng面临较大挑战,需要电机技术的整体tisheng
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,研究推出高效率、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zhengfubumen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。
按照市场化改革方向,推行有利于tigao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。
园区工业地产综合能源配置的投融资
通过调控工业园区人地关系,解决园区经济发展与资源能源、环境系统的矛盾,是支撑园区绿色发展的根本目的。园区的人地关系内涵、子系统相互作用定量关系及绿色发展目标建立后,如何实现基于经济、资源、能源、环境等多要素协同的工业园区人地关系调控综合决策亟待开展研究。
综合能源服务作为一种新型的能源供应、转换和利用方式,将成为工业园区实现绿色转型与低碳发展的重要手段之一。近年来,随着分布式供能技术、互联网相关技术在国际国内的发展,以及我国新一轮电力体制改革的深入推进,新兴能源业态层出不断,集大成者当属综合能源系统,其融合能源互联网、多能互补、分布式能源、智能电网、微电网、天然气冷热电三联供等多种形式。
在“碳中和”政策设计和框架路线下,综合能源服务与碳减排具有很强的正相关性,是园区实现碳排放尽早达到峰值的重要途径。在大量园区进行综合能源服务建设的同时,必然需要强大的资金支持,预计2020-2025年综合能源服务的市场潜力将从0.5-0.6万亿元增长到0.8-1.2万亿元。
在综合能源服务产业下,节能服务的投资需求仍将维持在较。作为较为成熟的综合能源服务细分市场,节能服务产业在“十三五”期间实现了快速增长。
园区工业地产能源配置的金融解决方案
以工业园区人地关系为核心,研究其绿色发展,具有重大现实意义和应用前景,并可进一步丰富不同区域尺度的人地关系研究,丰富以人地关系为主线的区域可持续发展的理论体系和研究范式。特别地,对工业园区土地、能源、水、环境这几个关键发展要素及其相互关系科学认识,是进一步支撑绿色发展体制机制创新的重要基础。
推进园区工业地产节能降碳重点工程
从系统工程和全局视角,推进园区经济—能源—环境(“3E”)系统整体优化,实施园区节能降碳增效工程。鼓励优先利用可再生能源,实施能—水统筹,强化节约、提效、开源,产业和能源结构双优化、双清洁化,优化资源要素配置;以园区基础设施为重点,推动能源、环境基础设施系统优化和循环共生;构建智慧管理平台,推动能源管理与园区安全、环保、物流等一体化、智慧化。为此,园区节能降碳建议优先抓好以下重点工程。
园区节能降碳分类指导能力建设工程
“一园一策”,研究制定园区分类管理方法。从绿色发展水平、经济规模、产业特征、能源结构、能源效率、碳排放等维度,对园区分级分类;从产业结构优化、生态产业链网、能源系统优化、基础设施升级等方面,明确各类园区能效tisheng重点。
园区能源基础设施和环境基础设施之间建立余热利用、污水深度处理资源化、污泥能源化等为主的能—水耦合共生系统,可同时实现节能节水减污。课题组研究表明,全国80%的园区有集中式能源环境基础设施,72%的园区有集中式污水处理厂,园区水环境基础设施和能源基础设施之间建立能--水耦合的共生关系是减污降碳的重要举措。
--以上内容转自微信公众号:PPP产业大讲堂,2023年5月23日《产业园区中工业厂房的能源综合配置》。
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tigao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。
*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
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、高效、低碳用能的目的。
图3 园区能源管理系统功能一览图
3.1 电力监控,tisheng园区电网运行安全
AcrelEMS对园区变电站、高低压变配电系统的变压器、断路器、直流屏、母排、无功补偿柜及电缆等配电相关设备的电气参数、运行状态、漏电电流、接点温度进行实时监测和控制,监测园区电网主要回路的电能质量并进行治理,对故障及时处理并发出告警信息,tigao园区供电可靠性。
图4 电力监控和温度监测
3.2 新能源接入,tisheng园区能源供应安全
AcrelEMS接入园区分布式光伏电站运行数据,包括逆变器、箱变、计量仪表及电能质量监测装置,协助管理者进行光伏发电效率分析、发电量及收益统计,扩展园区供电容量,降低用电成本,减少碳排放。
图5 光伏发电曲线对照分析
3.3储能策略控制,tisheng新能源消纳
AcrelEMS接入储能系统(EMS)、电池管理系统(BMS)和储能变流器(PCS)数据,为管理者提供运行模式监视和控制策略选择,系统监测电芯电流、温度、SOC、SOH,检测直流系统绝缘状况,并根据企业峰谷特点和电价波动以及上级平台指令设置储能系统的充放电策略,控制储能系统充放电,实现削峰填谷,促进新能源消纳,降低园区用电成本。
图6 储能系统PCS监测和电池监测
3.4能耗管理,搭建计量体系
AcrelEMS采集园区电、水、热、燃气等能源消耗,搭建三级能源计量体系,进行分类分项能耗统计,计算单位面积或单位产品的能耗数据以及趋势,对标主要用能设备能效进行能效诊断,计算企业碳排放,为园区实现能源精细化管理,制定碳达峰、碳中和路线提供数据支持。
图7 能耗分析
3.5负荷控制及计费,精细化管理降低能耗
AcrelEMS系统通过对园区建筑内部和公共照明的集中控制、感应控制、定时控制等方式节约照明能源,还可以帮助管理者更好地管理转供电的能源收费,做到欠费提前通知、欠费控制以及支付对接,通过算法消纳园区能耗公摊,避免不合理收费,保障能源收支平衡。
图8 照明智能控制和能源预付费管理
3.6负荷预测,协调控制,保障园区供用平衡
AcrelEMS系统基于历史负荷数据,结合天气因素、园区生产计划等,预测园区功率需求、光伏发电功率、充电需求,根据变压器负载率和负荷变化,对园区可调可控设备进行统一协调控制,引导有序充电,调整储能充放电计划,为园区制定能源计划、优化用能结构提供技术支持。
图9 充电桩控制和功率预测
能源数字化系统感知设备
园区能源数字化系统除了软件外,还离不开安装于现场的各类感知设备,包括高低压配电保护控制装置、监测和计量仪表、电量变送器、电能质量分析治理设备、照明控制器、有线/无线温度传感器、水表、燃气表、能量表等各类产品,安科瑞可以为园区能源数字化系统建设提供一站式服务。
名称 | 图片 | 型号 | 功能 | 应用 |
保护测控装置 | AM6 | 实现35kV、10kV回路的保护、测量和自动控制功能 | 中压回路 | |
电能质量在线监测装置 | APView500 | 实时监测电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动和闪变、谐波等电能质量,记录各类电能质量事件,记录事件发生前后的波形,辅助用户分析电能质量发生的原因,定位扰动源。 | 高低压进线回路 | |
弧光保护装置 | ARB6-M | 适用于开关柜弧光信号和电流信号的采集,并控制进线柜或母联柜分闸 | 中压母线保护 | |
智能操控装置 | ASD500系列 | 35kV、10kV开关柜状态的综合测控以及柜内环境温湿度的测量与控制。 | 适用于35kV、10kV开关柜状态的综合测控以及柜内环境温湿度的测量与控制。 | |
无线测温传感器 | ATE400 | 监测35kV及以下电压等级配电系统关键接点温度和温升预警。 | 适用于35kV、10kV以及0.4kV开关柜母排、断路器、电缆接头等接点温度监测 | |
动态谐波无功补偿系统 | AnCos*/*-G Ⅰ型 | 同时具备谐波治理、无功功率线性补偿与三相电流平衡治理和稳定电压的功能,响应时间快,精度高、运行稳定,能根据系统的无功特性自动调整输出,动态补偿功率因数; | 0.4kV电能质量治理 | |
网络电力仪表 | APM520 | 具有全电量测量,谐波畸变率、电压合格率统计、电能统计,开关量输入输出,模拟量输入输出。 | 主要用于高低压电能监测和电能管理 | |
电能表 | DTSD1352 | 具有全电量测量,电能统计,80A内可直接接入,导轨安装 | 低压配电箱 | |
物联网仪表 | ADW300 | 主要用于计量中低压配电的三相电气参数,可灵活安装于配电箱内,自带开口式互感器,安装接线方便,具备RS485、4G、LoRaWan无线通信功能,适用于配电系统数字化改造。 | 数字化改造 | |
物联网仪表 | ARCM300 | 三相交流电能计量、漏电电流测量、谐波分析、4路温度采集功能,通过对配电回路的剩余电流、导线温度等火灾危险参数实施监控和管理,RS485通讯或4G通讯功能。 | 电气消防和数字化改造 | |
直流电能表 | DJSF1352-RN | 可测量直流系统中的电压、电流、功率以及正反向电能等,具备配套霍尔传感器(可选)。 | 直流计量 | |
马达保护 | ARD3M | 电动机保护控制器,适用于额定电压至 660V 的低压电动机回路,集保护、测量、控制、通讯、运维于一体。其完善的保护功能确保电动机安全运行,强大的逻辑可编程功能可以满足各种控制要求,多种可选配的通讯方式适应现场不同的总线通讯需求。 | 工厂电机控制 | |
抗晃电装置 | ARD-KHD | 电压短暂失压时防止接触器脱扣,电压恢复后不间断运行,避免系统受到冲击。 | ||
遥信遥控单元 | ARTU-KJ8 | 8路DI,8路DO,导轨式安装,485通讯,可实现断路器或接触器的远程控制和状态量采集。 | 遥信和遥控 | |
限流式保护器 | ASCP200 | 当低压配电回路发生短路故障时,ASCP200电气防火限流式保护器能以微秒级速度快速(<150μs)限制短路电流以实现灭弧保护,从而能显著减少电气火灾事故。 | 用电安全 | |
充电桩 | AEV200-DC160S | 7kW交流充电桩和30/60/120/160kW直流充电桩。具备测量、控制与保护的功能,如运行状态监测、故障状态监测、充电计量与计费以及充电过程的联动控制等。 | 充电桩运营和充电控制 | |
照明控制器 | ASL220Z-Sx/16 | 通过集中控制、感应控制、定时控制、经纬度、调光控制等控制方式避免长明灯,节约照明能源,延长灯具寿命。 | 照明控制 |
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