園區(qū)工業(yè)地產中能源綜合配置存在的問題
我國園區(qū)工業(yè)地產建設已歷經近40年的發(fā)展, 園區(qū)在區(qū)域經濟發(fā)展、產業(yè)集聚方面發(fā)揮了重要的載體和平臺作用, 有力推動了我國社會經濟的高質量發(fā)展。園區(qū)工業(yè)地產是國民經濟的發(fā)展的重要載體, 但同時也是集中的環(huán)境污染源。綠色、低碳、 高效發(fā)展對園區(qū)工業(yè)地產尤為重要,園區(qū)迫切需要構建全新的清潔、低碳、安全、高效的能源體系。園區(qū)因其經濟基礎好、能源消耗大、產業(yè)集聚等特點成為了能源轉型與變革試點、示范的重要對象，是綜合能源服務 的“理想試驗田”。
一直以來，我國園區(qū)工業(yè)地產用戶用能方式多元化、電力消耗量也大。據(jù)統(tǒng)計，我國七成的工業(yè)用能都集中在園區(qū)工業(yè)地產。對于園區(qū)工業(yè)地產而言，開展綜合能源服務越來越有必要。綜合能源服務是適應現(xiàn)代能源供應體系和消費方式多樣化變革的需要，將供能側的多種供能方式和用能側的多種需求響應進行排列組合而形成的能源服務創(chuàng)新模式。
發(fā)展至今，園區(qū)工業(yè)地產的能源系統(tǒng)依然存在一些問題急需解決，而綜合能源服務的職責之一就是要將園區(qū)工業(yè)地產的能源生成、消耗、輸配等，通過系統(tǒng)充分利用可再生能源、降低化石能源的消耗，提升用能效率和經濟性。
目前我國園區(qū)工業(yè)地產的能源系統(tǒng)主要存在以下幾點問題：
1、能源供應安全保障不足，很多園區(qū)由于供電、供氣、供熱等能源供應安全保障不足，影響其經濟發(fā)展。
2、能源消費結構不合理，傳統(tǒng)能源的使用比例過高，給園區(qū)節(jié)能減排帶來巨大壓力。
3、管理方式粗放，管理平臺覆蓋率低，存在管控盲點。
4、新能源應用比例不高，開發(fā)利用可再生能源的意識不足。
5、管理方式粗放，數(shù)據(jù)變量大、屬性雜，對于能源的使用情況難以實時掌控和直觀呈現(xiàn)。
在園區(qū)工業(yè)地產開展一體化電冷熱(暖)供應、多能協(xié)同供應、綜合梯級利用，以及低品位余熱利用等綜合能源服務，可以有效解決園區(qū)工業(yè)地產的能源利用問題，越來越多的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，比如“能源e+”等，為解決園區(qū)工業(yè)地產用能問題，已在這方面深耕多年。
幫助園區(qū)工業(yè)地產在用能方面：運營精細化、數(shù)據(jù)可視化、管理多維化。多層次完善園區(qū)整體及各項管理流程；運用數(shù)字分析手段，整合及協(xié)調園區(qū)資源，促進園區(qū)的產業(yè)推進，創(chuàng)建園區(qū)科學管理體系。
園區(qū)工業(yè)地產綜合能源系統(tǒng)架構
工業(yè)園區(qū)是我國經濟發(fā)展的重要組成部分，如何實現(xiàn)經濟、環(huán)保、高效的發(fā)展十分重要。綜合能源服務能夠實現(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)地產在發(fā)展綜合能源服務方面具有天然的優(yōu)勢,隨著我國能源變革進程的不斷推進，可以想見，未來園區(qū)的綜合能源服務市場將成為各類市場參與主體開展競爭的重要領域。
我國工業(yè)園區(qū)中的能量流通過程包括能源生產、能量轉換、能量傳輸、能源儲存和能源消費5個環(huán)節(jié)，包含風力發(fā)電、光伏發(fā)電、光熱電站、燃氣發(fā)電、燃氣制熱、電制冷、吸收式制冷等多種用能形式，用能種類多、數(shù)量大，節(jié)能空間廣。常見的供能系統(tǒng)有冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)、風光發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)等。工業(yè)園區(qū)內普遍建設了用能監(jiān)控管理系統(tǒng)，用于對工業(yè)生產過程進行監(jiān)控，但能源結構不合理，缺乏聯(lián)動方式及策略，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，不能對各能源模塊實施控制，無法實現(xiàn)能源設備出力的自動調節(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)務推廣的技術研究和應用方向，主要包括可再生能源利用，區(qū)域集中供冷、供熱，生產過程及工藝的節(jié)能改造，余熱、余能、廢水、廢渣回收利用，電動汽車，儲能及信息化系統(tǒng)等，通過集成各種能量轉換裝置和節(jié)能優(yōu)化技術，將風、光、氣、儲、地熱等多種分布式能源以信息網(wǎng)及電力網(wǎng)或熱力網(wǎng)的方式進行高效互聯(lián)，實現(xiàn)多能源互補、多供用能主體互聯(lián)互濟、資源設施共享，滿足多種用能需求，提高能源利用效率、運行經濟性、可再生能源利用率，有效降低了系統(tǒng)運行成本和環(huán)境壓力。今后工業(yè)園區(qū)的綜合能源業(yè)務將實現(xiàn)多元化、多領域發(fā)展，可以進一步拓展能源交易、需求響應和現(xiàn)貨交易等新型業(yè)態(tài)，成為支撐能源互聯(lián)網(wǎng)建設的重要領域，也是綜合能源服務提升經濟效益、擴大業(yè)務范圍的主要陣地。
園區(qū)綜合能源系統(tǒng)架構包含物理層、信息層和服務層。物理層是物質基礎,實現(xiàn)能源生產、傳輸、供應等功能；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, 進行數(shù)據(jù)的交互與共享、智慧用能控制、數(shù)據(jù)價值挖掘等；服務層是管理樞紐, 基于綜合能源系統(tǒng)物理架構及數(shù)據(jù)、信息技術的支撐, 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)綜合能源服務的商業(yè)模式是基于上述3個層次進行規(guī)劃、設計與實施。
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(xié)調互補的供應方式, 促進電網(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(xiàn)終端用戶的用能優(yōu)化。
針對各能源子系統(tǒng)建立動態(tài)數(shù)據(jù)中心,實現(xiàn)用 戶側的能源生產、傳輸、存儲、共享等各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)監(jiān)測、分析、挖掘，提供能源智慧管理策略；基于能源數(shù)據(jù)與信息通信技術實現(xiàn)對能源樞紐站、源網(wǎng)荷儲協(xié)調、虛擬電廠、負荷側虛擬同步等的控制；構建微功率無線通信、電力線通信、泛在智能無線專網(wǎng)等通信網(wǎng)絡；在數(shù)據(jù)、控制、通信耦合集成基礎上開發(fā)云平臺技術服務模塊、綜合能源服務互動平臺。
在工業(yè)區(qū)規(guī)劃“源網(wǎng)荷儲一體化”能源體系，其中“源”著重以熱電項目和外域可再生能源電量為基礎，并集成工業(yè)區(qū)內分布式風電和光伏等，形成多系統(tǒng)集成、多能互補供能系統(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，成為聯(lián)系“源”與“荷”的重要紐帶；“荷”著重廣義負荷供應(能源托管、節(jié)能服務和調頻調峰等)，此外做好典型用戶供能外同時兼顧新型用戶供能，同時規(guī)劃建設用戶端智能終端，實現(xiàn)“源”與“荷”深度關聯(lián)；“儲”一方面注重常規(guī)的調頻、調峰功能，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,實現(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、儲能及電動汽車充電站的建設與運營；構建區(qū)域能源市場，形成公平、開放的準入機制，開展能源零售與能源交易；針對用戶側海量能源數(shù)據(jù)進行分類與挖掘,分析用戶個性化需求，開展綜合能源套餐定制等增值服務。
園區(qū)工業(yè)地產的能源消費情況
園區(qū)工業(yè)地產按其主導產業(yè)類型可分為綜合類、行業(yè)類和靜脈產業(yè)類園區(qū)。綜合類園區(qū)工業(yè)地產產業(yè)集群程度較高, 行業(yè)類別較多,資源消耗種類也繁多復雜;行業(yè)類園區(qū)工業(yè)地產一般以某一類行業(yè)及其衍生行業(yè)為核心, 資源消耗種類相對簡單,靜脈產業(yè)類園區(qū)主要從事再生資源回收、加工和利用, 其用能類型也相對簡單, 以電等二次能源為主。
除生產用能以外, 園區(qū)工業(yè)地產內的商業(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(qū)內電、水、熱等能源的耦合利用不足, 各類企業(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)絡調度技術等因素的限制, 導致清潔能源應用比重不高等。
隨著“四個革命、一個合作”能源戰(zhàn)略思想, 能源生產和消費轉型成為我國可持續(xù)發(fā)展的重要命題。園區(qū)工業(yè)地產能源系統(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)綜合能效提升分類指導亟待加強
園區(qū)地域分布廣，資源稟賦差異大，個性共性兼具，園區(qū)間能耗總量和強度、碳排放總量和強度差異大。按照能源消耗總量和強度雙控向碳排放總量和強度雙控轉變的要求，不同地域不同園區(qū)差異很大，控能控碳哪個優(yōu)先、如何來控，缺乏分類指導。亟需加強園區(qū)綜合能效提升的分類指導，推動綠色低碳發(fā)展。
園區(qū)能源基礎設施規(guī)模效率結構性鎖定
園區(qū)廣泛推行基礎設施共享，以熱定電為特征的集中式熱電聯(lián)產能源基礎設施普及推廣，但同時又呈現(xiàn)出“規(guī)模—效率”結構性鎖定，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(qū)基礎設施節(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)能降碳的關鍵舉措。當前，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)量多的問題，節(jié)能提效技術創(chuàng)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(qū)進行了專題研究(Tian et al., 2012)，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10 kW，其中單機容量大于15 kW以上的電機設備數(shù)量僅占設備總數(shù)的35%，容量占81%，小規(guī)模電機的能效提升面臨較大挑戰(zhàn)，需要電機技術的整體提升。
能效局部有效和系統(tǒng)整體有效需要平衡
“十一五”以來，在節(jié)能減排約束性指標的持續(xù)推動下，重點用能行業(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，并從局部過程節(jié)能向全過程、全鏈條、全系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能轉變。以煉油行業(yè)為例，全國2020年煉油企業(yè)能效水平優(yōu)于水平的產能約25%，同時有20%的產能其能效低于基準水平。我國火力發(fā)電、鋼鐵、化工產業(yè)和垃圾焚燒熱電聯(lián)產自身的能效已較高，但進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)物質流能量流精細化管理短板明顯
《國務院關于印發(fā)2030年前碳達峰行動方案的通知》(國發(fā)〔2021〕23號)要求“加強園區(qū)物質流管理”，這里物質流是廣義的概念，既包括生產原料也包括能源。園區(qū)物質流能量流管理是全過程節(jié)能減污最直接措施，是推進園區(qū)綜合能效提升的重要抓手。但實踐中，物質流能量流管理最基礎的工作——三級計量體系建設尚存在明顯短板、弱項，特別是中小規(guī)模企業(yè)。
