产业园区中工业厂房的能源综合配——工业园区综合能源数字化系统建设方案

当前园区工业地产能源配置存在的主要问题，包括能源供应保障不足、传统能源比例过高、能源管理方式粗放、新能源利用比例偏低、对多种能源的使用情况无法实时掌握等。通过园区综合能源架构：物理层、信息层、服务层三个层次进行园区综合能源的规划、设计与实施，推进园区工业地产节能降碳工程包括五个方面：园区节能降碳分类指导能力建设工程、园区三级计量精细化物质流能量流管理提升工程、园区基础设施共生节能减污降碳提效工程、园区数智强链数字化电气化工程和园区综合能效提升系统工程。

近三年来，政府多部门发文均有提及针对工业园区节能减排工作指导意见，要求提升工业园区能源利用效率，加快园区能源数字基础设施建设，利用数字技术构建智慧能源体系，打造绿色低碳型工业园区。

 

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。

图3 园区能源管理系统功能一览图

3.1 电力监控，提升园区电网运行安全

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，提高园区供电可靠性。

图4 电力监控和温度监测

3.2 新能源接入，提升园区能源供应安全

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，提升新能源消纳

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

4. 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。

5. 工业园区能源数字化系统的建设意义

园区作为实体经济主战场，未来随着经济持续增长能耗总量和碳排放总量仍将继续增长。要实现双碳计划，工业园区节能减排任务相当紧迫，碳排放评价试点产业园区也开始实施，如果我们还在依靠传统的手段来管理园区的能源体系显然是不可取的。国家主管部门陆续出台政策推动产业园区数字化转型，打造绿色低碳产业园区，因此园区的能源数字化管理系统也是势在必行。