工业园区综合智慧能源解决方案

工业园区综合智慧能源解决方案

工业园区综合智慧能源规划从园区各类用能用户的特点出发，根据不同类型用户的用能特点，提供不同的规划方案。主要从能源供给侧、能源消费侧考虑对用户需求的研判和满足。针对工业园区热电冷汽水等多种能源需求，以互联网深度应用为基础，以电力系统为核心，将供气系统、供热系统与电力系统等集成，横向角度实现电力、燃气、供热等一体化多能互补，纵向角度实现“源-网-荷-储”全环节高度协调与灵活互动、集中化与分布式相互结合的能源网络。

目前国内推行的园区大多强调同类产业的集群效应。国内典型园区重点发展产业包括装备制造业、石化精炼、制浆造纸、电力产业、有色产业、烟酒产业、钢铁冶金产业、建材产业、煤炭产业、医药、食品加工、旅游商品特色产业、污水处理以及电子信息、新材料、生物技术、节能环保、新能源等新兴产业。因此，根据园区产业规划布局，大致可归类为3种类型:离散制造业、过程工业和新兴研发产业。针对3种类型园区综合智慧能源需求分析如下。

一、    园区综合智慧能源需求分析

1.            离散制造业用能需求分析

离散制造业主要包括通信设施、航空航天、电子设备、机床、汽车、各类型家电、玩具制造业以及服装等产业类型，其产品大多是由零部件组装起来的、具备使用功能的某种物品，消耗的能源以生产加工设备耗用的动力为主，主要消耗电能。但是该类型产业园区厂房的采暖和空调往往占总能耗比例较大。

2.            过程工业用能需求分析

过程工业包括电力、冶金、化工、建材、造纸、食品、医药等工业类型，其原料和产品一般都是具有特定功能和性质的材料或者物料。实际上，我国产业结构中，过程工业的耗能总量远大于离散制造业耗能总量，而过程工业终端用能的构成中，用电占总耗能比例较小。过程工业的用热需求当中，蒸汽一般占比较大，其次为物流加热。且针对不同的工业过程，用热需求的温度范围差异性较大。例如，建材工业用热范围为800～1 000℃，而食品工业用热一般在100℃左右;炼油工业用热需求范围较广，可从100℃到500℃。工业用冷需求的温度范围也很广，从乙烯工业、空气液化分离过程约-180℃的深冷需求，到0～20℃左右的一般浅冷需求都有。

3.            新兴研发类型产业用能需求分析

对于园区中电子信息、新材料、生物技术、节能环保、新能源等新兴研发类型产业，使用生产用蒸汽的几率不大，即使有生产用蒸汽负荷，蒸汽用户点也会很分散，每个热用户的蒸汽用量估计不会太大。考虑到生产和输送蒸汽的经济性，分散的蒸汽用户可采取燃气、电等小型热源解决。因此，园区大部分用热、用冷需求都是可以通过多能互补集成综合能源技术来生产和提供。

二、    园区综合能源系统典型形态

综合智慧能源系统的核心在于能源系统的协同优化。由上述分析可知，各类型产业园区呈现电/冷/热等多元化的用能需求。同时，由于产业园区所在特定的地理位置和复杂的地形地貌，可导致相应气候和生态条件复杂多样，因而不同区域的产业园区具有不同的自然资源优势。在不同的应用场景中，不同类型的能源形式扮演不同类型的角色，而主导能源形式也随之变化。

考虑综合智慧能源系统因地制宜、统筹开发、互补利用的实施原则，园区综合智慧能源系统将呈现若干种典型形态，分别分析如下。

1.     冷热电联供分布式能源站

针对新能源资源匮乏的产业园区，冷热电联供(combined cooling，heating and power，CCHP)分布式能源站是重要的综合能源利用形态之一。冷热电联供机组通过协调优化输出电能与高低品位热能，以提升天然气能源利用效率。

结合产业园区的实际情况与需求，按照动力设备类型和冷热电、热电、冷电3种联供形式进行分类，分布式综合供能的集成方案包括以下类型:燃气轮机/内燃机作为动力装置的冷热电联产系统、燃气轮机为主蒸汽轮机为辅的冷热电联产系统、燃气轮机/内燃机作为动力装置的热电联产系统、燃气轮机/内燃机作为动力装置的冷电联产系统以及燃气轮机为主蒸汽轮机为辅的冷电联产系统。

2.    余热回收利用

能源站在发电供热的同时，有大量低温烟气通过烟囱、乏汽冷凝热通过冷却塔排放到大气中，园区工业企业生产中也同步产生大量废热，余热资源约占其燃料消耗总量的17%～67%，其中可回收率达 60%，节能潜力巨大。余热回收利用系统主要采用热交换技术、热功转换技术、余热制冷制热技术等。余热回收热泵应用较多，系统消耗部分电能或热能，回收生产过程中产生的废热，并按照温度对口、梯级利用的原则用于供冷或供热。

3.    园区光储微网

工业园区占地面积大，具有发展屋顶分布式光伏的优势。针对部分电负荷需求比例较大的产业园区，如电子信息、新材料、生物技术、节能环保、新能源等新兴研发产业园区，可充分利用屋顶资源，建设园区分布式光伏屋顶，并集成分布式储能系统，形成园区光储微电网系统。

微电网系统包含园区内分布式光伏及分布式储能单元，微电网通过公共耦合点PCC(point of common coupling，PCC)接入上级配电网。其中，园区内分布式光伏充分建设利用园区屋顶光伏全覆盖、停车场光伏覆盖、公交站光伏覆盖以及电动汽车充电站光伏覆盖，从而最大地提高产业园区可再生能源渗透率，实现屋顶、停车场、公交站、电动汽车充电站等太阳能光伏充分利用，促进产业园区绿色低碳发展。

4.    小水电+分散式风电

我国水能资源极为丰富，如贵州省位于云贵高原东坡，气候温和多雨，水系发达，支流众多，河流落差集中，是中国水力资源较为丰富的地区之一。因此，结合当地实际开发建设小型水电，既可解决当地用电难题，又可服务发展地方经济;此外，目前国家实施可持续发展战略，大力推动清洁能源开发利用，政策层面为小水电的发展提供了较大的发展空间和机遇。

在建设场地有限的产业园区可结合当地丰富的水电资源优势以及小水电和风电的天然互补特征，发展小水电+分散式风电多能互补综合能源系统的建设形式，从而最大限度的利用当地清洁能源，减轻间歇性可再生能源发电并网给配电网络带来的冲击。此外，以小水电为基础，还可形成水光多能互补、风水光多能互补等典型综合能源系统。

5.    园区综合智慧能源平台

园区综合智慧能源平台是项目实施的关键支撑。供能侧园区的各种供能系统，特别是光伏、风电等新能源在供能时间上存在间歇性和随机性的特点，不能满足企业各时段用能需求；用能侧不同企业间生产计划、用能时段存在较大差异，需通过多能互补综合智慧能源平台对园区能源生产、输送、消费、存储全过程精细化管控。

平台设备层建设以分布式能源为核心的能源供应体系，通过自动化设备、智能表计实现冷热电汽等综合能源数据采集与监控；通信层采用高速互联网，实现数据采集、远程操控以及客户之间的双向互动；决策层通过对不同发电系统和负荷的数据统计、分析、计算，实时计算发电、用电量、购电量等指标，实现对可再生能源效率、区域电能质量、需求侧负荷特性、节能效益的分析和统计，并提供节能、优化运行、调度策略。