以下內容轉自微信公眾號:PPP產業大講堂,《產業園區中工業廠房的能源綜合配置》。
以石油、電力、天然氣等多種能源資源為供應側, 構建分布式和集中式能源協調互補的供應方式, 促進電網、石油管網、天然氣網、供熱網等多種資源管網耦合集成,運用多種倉儲設施及儲備方法滿足電力負荷、熱負荷、冷負荷等消費側能源需求, 實現終端用戶的用能優化。
園區工業地產的能源消費情況
除生產用能以外, 園區工業地產內的商業、居民建筑、園區交通等, 也是園區用能的重要組成。目前園區工業地產能源消費面臨著諸多問題, 如:能源消耗總量大, 溫室氣體排放量大;園區內電、水、熱等能源的耦合利用不足, 各類企業資源回收、余能利用不足, 能源綜合利用率不高;因本地資源稟賦、能源網絡調度技術等因素的限制, 導致清潔能源應用比重不高等。
園區能源基礎設施規模效率結構性鎖定
園區廣泛推行基礎設施共享,以熱定電為特征的集中式熱電聯產能源基礎設施普及推廣,但同時又呈現出“規?!省苯Y構性鎖定,以及以化石能源為主的傳統能源與新能源供給結構失衡,導致溫室氣體排放結構性鎖定。目前,大部分基礎設施服役未到設計壽命的一半,園區基礎設施節能降碳改造需要解決好成本收益的平衡,能源加工轉化效率及系統優化亟待tisheng。
終端電氣化面臨規模數量成本綜合制約
終端電氣化是園區深化節能降碳的關鍵舉措。當前,園區大部分企業的裝備電氣化面臨單體規模小、數量多的問題,節能提效技術創新及裝備推廣存在投入成本高等短板。課題組對某典型精細化工園區進行了專題研究,分析了其八大類5000臺存量電機設備,總容量100 MW,單臺設備的平均容量約10kW,其中單機容量大于15kW以上的電機設備數量僅占設備總數的35%,容量占81%,小規模電機的能效tisheng面臨較大挑戰,需要電機技術的整體tisheng
園區工業地產綜合能源配置的商業模式
園區的綜合能源服務商業模式的構建在于針對園區及行業用戶的實際情況和發展階段特征,研究推出高效率、低成本、具有清晰盈利模式和豐富社會價值的綜合能源服務解決方案。一個成熟的商業模式需要在市場環境中接受檢驗并進行實踐, 這既需要各類市場相關方不斷創新創造,也需要zhengfubumen通過政策進行引導與約束,保障用戶及各市場主體的基本權益,培育新的利益相關方,促進綜合能源市場開放競爭、健康良好地發展。
按照市場化改革方向,推行有利于tigao系統效率的價格機制。實施峰谷價格、季節價格兩部制價格等科學價格制度,推廣落實氣、電價格聯動等價格機制,引導電力、天然氣用戶主動參與需求側管理。
園區工業地產綜合能源配置的投融資
通過調控工業園區人地關系,解決園區經濟發展與資源能源、環境系統的矛盾,是支撐園區綠色發展的根本目的。園區的人地關系內涵、子系統相互作用定量關系及綠色發展目標建立后,如何實現基于經濟、資源、能源、環境等多要素協同的工業園區人地關系調控綜合決策亟待開展研究。
綜合能源服務作為一種新型的能源供應、轉換和利用方式,將成為工業園區實現綠色轉型與低碳發展的重要手段之一。近年來,隨著分布式供能技術、互聯網相關技術在國際國內的發展,以及我國新一輪電力體制改革的深入推進,新興能源業態層出不斷,集大成者當屬綜合能源系統,其融合能源互聯網、多能互補、分布式能源、智能電網、微電網、天然氣冷熱電三聯供等多種形式。
在“碳中和”政策設計和框架路線下,綜合能源服務與碳減排具有很強的正相關性,是園區實現碳排放盡早達到峰值的重要途徑。在大量園區進行綜合能源服務建設的同時,必然需要強大的資金支持,預計2020-2025年綜合能源服務的市場潛力將從0.5-0.6萬億元增長到0.8-1.2萬億元。
在綜合能源服務產業下,節能服務的投資需求仍將維持在較。作為較為成熟的綜合能源服務細分市場,節能服務產業在“十三五”期間實現了快速增長。
園區工業地產能源配置的金融解決方案
以工業園區人地關系為核心,研究其綠色發展,具有重大現實意義和應用前景,并可進一步豐富不同區域尺度的人地關系研究,豐富以人地關系為主線的區域可持續發展的理論體系和研究范式。特別地,對工業園區土地、能源、水、環境這幾個關鍵發展要素及其相互關系科學認識,是進一步支撐綠色發展體制機制創新的重要基礎。
推進園區工業地產節能降碳重點工程
從系統工程和全局視角,推進園區經濟—能源—環境(“3E”)系統整體優化,實施園區節能降碳增效工程。鼓勵優先利用可再生能源,實施能—水統籌,強化節約、提效、開源,產業和能源結構雙優化、雙清潔化,優化資源要素配置;以園區基礎設施為重點,推動能源、環境基礎設施系統優化和循環共生;構建智慧管理平臺,推動能源管理與園區安全、環保、物流等一體化、智慧化。為此,園區節能降碳建議優先抓好以下重點工程。
園區節能降碳分類指導能力建設工程
“一園一策”,研究制定園區分類管理方法。從綠色發展水平、經濟規模、產業特征、能源結構、能源效率、碳排放等維度,對園區分級分類;從產業結構優化、生態產業鏈網、能源系統優化、基礎設施升級等方面,明確各類園區能效tisheng重點。
園區能源基礎設施和環境基礎設施之間建立余熱利用、污水深度處理資源化、污泥能源化等為主的能—水耦合共生系統,可同時實現節能節水減污。課題組研究表明,全國80%的園區有集中式能源環境基礎設施,72%的園區有集中式污水處理廠,園區水環境基礎設施和能源基礎設施之間建立能--水耦合的共生關系是減污降碳的重要舉措。
--以上內容轉自微信公眾號:PPP產業大講堂,2023年5月23日《產業園區中工業廠房的能源綜合配置》。
工業園區能源數字化系統構成
把一個工業園區的能源系統看成一個微網,這個能源微網可能由微電網、給/排水網、供冷/熱管網、燃氣管網等等組成。要tigao園區的能源利用效率,管理者首先要實現對園區各類能源的精細化管理,實現多級能源計量和評估,這就需要建立一套園區能源的數字化系統,系統可以反饋整個園區能源的運行情況。能源數字化系統包括物理系統、感知系統和信息系統三個維度。
圖1 園區微電網數字化系統的三維構成
物理系統是能源的物質基礎,實現能源生產、傳輸、供應等功能,以微電網為例,包括市電、新能源(光伏、風力發電等)、變壓器、輸配電開關柜、儲能系統、用電負荷(空調、照明、電機等)、V2G充電樁等等。
很多物理系統不具備數字化通訊能力,需要配置感知設備實現對物理系統的數字化展現,主要為二次設備,其中包括保護控制裝置、監測和計量儀表、電量變送器、電能質量分析治理設備等,這些二次設備組成了園區能源數字化的感知系統。
*后還需要把感知系統的數據通過簡單易懂的界面展示給管理人員,并提供分析建議和控制策路以達到園區能源管理和節能降耗的目的。感知系統的大量數據通過邊緣計算網關采集并初步處理后傳輸給人機界面--信息系統,提供能源數據服務和控制、運維功能,網絡架構見圖2。
圖2 能源數字化建設網絡架構
工業園區能源數字化系統功能
AcrelEMS工業園區能源管理系統幫助搭建工業園區的能源計量體系和能源管理,結合物聯網、大數據技術,可實現園區電網電力監控、能耗統計、負荷預測、照明控制、負荷監控、充電樁運營管理、分布式光伏監控、儲能控制管理、用水監測、暖通管網監測、環境監測、能源計費等功能,通過一套平臺實現園區能源數字化集中管理,達到可靠、安全、節約、高效、低碳用能的目的。
圖3 園區能源管理系統功能一覽圖
3.1 電力監控,tisheng園區電網運行安全
AcrelEMS對園區變電站、高低壓變配電系統的變壓器、斷路器、直流屏、母排、無功補償柜及電纜等配電相關設備的電氣參數、運行狀態、漏電電流、接點溫度進行實時監測和控制,監測園區電網主要回路的電能質量并進行治理,對故障及時處理并發出告警信息,tigao園區供電可靠性。
圖4 電力監控和溫度監測
3.2 新能源接入,tisheng園區能源供應安全
AcrelEMS接入園區分布式光伏電站運行數據,包括逆變器、箱變、計量儀表及電能質量監測裝置,協助管理者進行光伏發電效率分析、發電量及收益統計,擴展園區供電容量,降低用電成本,減少碳排放。
圖5 光伏發電曲線對照分析
3.3儲能策略控制,tisheng新能源消納
AcrelEMS接入儲能系統(EMS)、電池管理系統(BMS)和儲能變流器(PCS)數據,為管理者提供運行模式監視和控制策略選擇,系統監測電芯電流、溫度、SOC、SOH,檢測直流系統絕緣狀況,并根據企業峰谷特點和電價波動以及上級平臺指令設置儲能系統的充放電策略,控制儲能系統充放電,實現削峰填谷,促進新能源消納,降低園區用電成本。
圖6 儲能系統PCS監測和電池監測
3.4能耗管理,搭建計量體系
AcrelEMS采集園區電、水、熱、燃氣等能源消耗,搭建三級能源計量體系,進行分類分項能耗統計,計算單位面積或單位產品的能耗數據以及趨勢,對標主要用能設備能效進行能效診斷,計算企業碳排放,為園區實現能源精細化管理,制定碳達峰、碳中和路線提供數據支持。
圖7 能耗分析
3.5負荷控制及計費,精細化管理降低能耗
AcrelEMS系統通過對園區建筑內部和公共照明的集中控制、感應控制、定時控制等方式節約照明能源,還可以幫助管理者更好地管理轉供電的能源收費,做到欠費提前通知、欠費控制以及支付對接,通過算法消納園區能耗公攤,避免不合理收費,保障能源收支平衡。
圖8 照明智能控制和能源預付費管理
3.6負荷預測,協調控制,保障園區供用平衡
AcrelEMS系統基于歷史負荷數據,結合天氣因素、園區生產計劃等,預測園區功率需求、光伏發電功率、充電需求,根據變壓器負載率和負荷變化,對園區可調可控設備進行統一協調控制,引導有序充電,調整儲能充放電計劃,為園區制定能源計劃、優化用能結構提供技術支持。
圖9 充電樁控制和功率預測
能源數字化系統感知設備
園區能源數字化系統除了軟件外,還離不開安裝于現場的各類感知設備,包括高低壓配電保護控制裝置、監測和計量儀表、電量變送器、電能質量分析治理設備、照明控制器、有線/無線溫度傳感器、水表、燃氣表、能量表等各類產品,安科瑞可以為園區能源數字化系統建設提供一站式服務。
名稱 | 圖片 | 型號 | 功能 | 應用 |
保護測控裝置 | AM6 | 實現35kV、10kV回路的保護、測量和自動控制功能 | 中壓回路 | |
電能質量在線監測裝置 | APView500 | 實時監測電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諧波等電能質量,記錄各類電能質量事件,記錄事件發生前后的波形,輔助用戶分析電能質量發生的原因,定位擾動源。 | 高低壓進線回路 | |
弧光保護裝置 | ARB6-M | 適用于開關柜弧光信號和電流信號的采集,并控制進線柜或母聯柜分閘 | 中壓母線保護 | |
智能操控裝置 | ASD500系列 | 35kV、10kV開關柜狀態的綜合測控以及柜內環境溫濕度的測量與控制。 | 適用于35kV、10kV開關柜狀態的綜合測控以及柜內環境溫濕度的測量與控制。 | |
無線測溫傳感器 | ATE400 | 監測35kV及以下電壓等級配電系統關鍵接點溫度和溫升預警。 | 適用于35kV、10kV以及0.4kV開關柜母排、斷路器、電纜接頭等接點溫度監測 | |
動態諧波無功補償系統 | AnCos*/*-G Ⅰ型 | 同時具備諧波治理、無功功率線性補償與三相電流平衡治理和穩定電壓的功能,響應時間快,精度高、運行穩定,能根據系統的無功特性自動調整輸出,動態補償功率因數; | 0.4kV電能質量治理 | |
網絡電力儀表 | APM520 | 具有全電量測量,諧波畸變率、電壓合格率統計、電能統計,開關量輸入輸出,模擬量輸入輸出。 | 主要用于高低壓電能監測和電能管理 | |
電能表 | DTSD1352 | 具有全電量測量,電能統計,80A內可直接接入,導軌安裝 | 低壓配電箱 | |
物聯網儀表 | ADW300 | 主要用于計量中低壓配電的三相電氣參數,可靈活安裝于配電箱內,自帶開口式互感器,安裝接線方便,具備RS485、4G、LoRaWan無線通信功能,適用于配電系統數字化改造。 | 數字化改造 | |
物聯網儀表 | ARCM300 | 三相交流電能計量、漏電電流測量、諧波分析、4路溫度采集功能,通過對配電回路的剩余電流、導線溫度等火災危險參數實施監控和管理,RS485通訊或4G通訊功能。 | 電氣消防和數字化改造 | |
直流電能表 | DJSF1352-RN | 可測量直流系統中的電壓、電流、功率以及正反向電能等,具備配套霍爾傳感器(可選)。 | 直流計量 | |
馬達保護 | ARD3M | 電動機保護控制器,適用于額定電壓至 660V 的低壓電動機回路,集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動機安全運行,強大的邏輯可編程功能可以滿足各種控制要求,多種可選配的通訊方式適應現場不同的總線通訊需求。 | 工廠電機控制 | |
抗晃電裝置 | ARD-KHD | 電壓短暫失壓時防止接觸器脫扣,電壓恢復后不間斷運行,避免系統受到沖擊。 | ||
遙信遙控單元 | ARTU-KJ8 | 8路DI,8路DO,導軌式安裝,485通訊,可實現斷路器或接觸器的遠程控制和狀態量采集。 | 遙信和遙控 | |
限流式保護器 | ASCP200 | 當低壓配電回路發生短路故障時,ASCP200電氣防火限流式保護器能以微秒級速度快速(<150μs)限制短路電流以實現滅弧保護,從而能顯著減少電氣火災事故。 | 用電安全 | |
充電樁 | AEV200-DC160S | 7kW交流充電樁和30/60/120/160kW直流充電樁。具備測量、控制與保護的功能,如運行狀態監測、故障狀態監測、充電計量與計費以及充電過程的聯動控制等。 | 充電樁運營和充電控制 | |
照明控制器 | ASL220Z-Sx/16 | 通過集中控制、感應控制、定時控制、經緯度、調光控制等控制方式避免長明燈,節約照明能源,延長燈具壽命。 | 照明控制 |
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