面向园区的综合能源服务模式

园区的特点是占地面积大、建筑物种类多和能源消耗量大。目前部分园区存在能源管理不到位、设备能耗高和能源浪费严重等现象。

园区的用能情况主要包括电力、冷热和供暖等。其中，电力负荷主要由公用电网、光伏或风力发电等供应；冷热负荷主要由太阳能、热泵、中央空调系统、多联机、单体空调器和吸收式制冷机组等供应；供暖负荷主要由市政供热、热泵、空调器、燃气和电热锅炉等供应。园区能源系统结构如图1所示。

当前园区能源供应体系依然存在较多的问题：清洁能源发电占比不高，建设太阳能、风力发电等分布式系统存在本地资源禀赋缺陷、场地不足等问题；能效水平有待进一步提高，部分设备自身能效水平及排放标准无法满足目前节能增效的发展需要，综合能源的耦合利用方面的技术能力不足；综合能源数字化管理不足，鲜有园区针对能源消耗数据的评估预测、水/电/气/热的网络分析和能源的经济优化分析等方面开展数字化建设；缺少政策方面的激励与保护，针对园区开展综合能源服务，尚缺乏有效的激励机制与考核机制。

园区综合能源服务解决方案，目的是通过优化调整冷源、热源、电源和气源等能源在生产、传输、存储和消费各环节的效率，实现各种能源的梯级利用和相互补充，提高系统整体的用能效率。采用智慧化的用能管理系统，对能源系统采用分散控制和集中管理，满足分布式能源和可再生能源的高比例接入要求，实现最优调度。

通过精密的传感器和数据采集设备，实时掌握能源消费数据，制定能效提升措施方案。通过优化能源调度和供需平衡，有效地减少能源浪费，打造绿色、节能的园区能源供给模式，在绿色生态、能源综合利用、能效提升和技术革新等方面形成示范效应。

1）热源建设

冬季采暖部分可根据所提供的热源类型分为燃煤、燃油、燃气和电力等主要类别。由于燃煤具有固体颗粒烟尘和SO₂污染，城市燃煤锅炉应满足环保要求。

从目前的热源来看，电力没有废水、废气和废渣，没有明火，也没有必要设置煤炭或油气储存场所，属于清洁能源，对防火、环保等没有特殊要求，作为电气设备可以是全自动运行，减少人为操作和管理难度。

空气源热泵是热泵技术的一种，通过少量电能驱动压缩机运转，实现能量的转移。电锅炉可以利用峰谷电价政策，采用蓄热方式实现削峰填谷，提高发电设备的利用率，减少运行费用。因此，我国正在推广使用该项节能、无污染技术，出台了许多优惠政策。

园区供暖应综合考虑多种采暖系统优缺点，综合利用、优势互补，建设综合能源站，充分发挥电能作为各类能源自由转换介质的优势，坚持以电力为中心，融入多能源系统，抓住能源互联网核心要素，采用能源梯级利用与循环利用相结合的供给方式，提升综合能效水平，同时减少客户初始投资成本及运营成本。

2）冷源建设

常见的夏季冷源形式主要有电制冷水冷冷水机组系统、冰蓄冷空调系统、VRV机组系统、风冷热泵系统和溴化锂机组系统等。辩证考虑多种冷源的优缺点，综合利用、优势互补，通过综合能源站为园区内各企业、综合办公楼供给冷源。

水冷冷水机组系统特点：水冷冷水机组使用电力作为动力源，制冷剂蒸发并吸收蒸发器中载冷剂的热量进行冷却。膨胀阀被节流到蒸发器中进行循环利用。水冷冷水机组为园区提供冷源，具有较高的能效比（一般COP>4），同时具有设备安装灵活、控制策略简单等优点。

蓄冷系统特点：蓄冷中央空调系统在夜间使用低成本的电力开主机制冷，将水制成冰或冷水储存在保温罐中，在白天的高峰时段释放冷量以满足冷却需求。其运动设备均采用与常规电制冷相同的配套设备，而蓄能装置为非运动设备，不会出现运转故障。因此，空调系统的可靠性与传统的电制冷相同，主要取决于制冷主机、水泵和冷却塔等运动设备的性能。

3）分布式光伏发电系统

分布式光伏发电是指在用电户所在场地或附近建设运行，所发电量就近消纳的光伏发电形式。根据发电量消纳对象不同，主要分为“自发自用”“自发自用、余电上网”和“全额上网”三种类型。分布式光伏充分利用闲置屋顶资源，既提高了太阳能资源利用率，又避免了传统的高电压长距离传输模式下高损耗的问题。

光伏所发电能既可以给用户负荷供电，也可以给充电桩供电，多余电能储存到储能系统中，实现光伏、储能和充电的协调运行。

相对于传统的集中供暖系统而言，采用以电为中心的综合能源系统可以极大程度地减少热能在长距离传输网络中的损耗，电能以其较低的传输损耗（电能传输线损率约为6.4%），极大地提高了能量传输效率。据测算，电采暖及蓄热换热损失为2%，清洁电力供暖效率约为92%，而且电能具有柔性控制的特点。目前随着直流配电网的发展，电能的传输效率可以进一步提高约7%，针对数据中心等直流负荷供能更加高效，而且电能转化成热能的效率可达到98%，远高于燃气60%的热能转换效率。

储能技术根据存储的能量、介质不同可分为多种形式。常见的蓄能方式包含水蓄能（冷/热）、固体蓄热、相变蓄能（冷/热）、电化学储能、抽水储能、压缩空气储能和飞轮储能等。

储能系统可以用于企业用电削峰填谷，通过赚取峰谷电价差、降低企业用电容量费和参与需求侧响应等方式，降低企业用能成本。另外，用户侧储能接入综合能源服务平台，可以作为电网调频调峰的电源。储能还可以作为企业用电过程中的应急电源。对于企业范围内建设有分布式光伏等新能源发电的场合，储能可用于平抑这些能源形式的出力波动，提高新能源渗透率和新能源投资收益。

依据园区管理及能源运营的需求，设计开发园区综合能源服务平台，充分融合江苏能源云网监控功能，一方面为园区管理提供能耗数据分析、能源实时监控、能效考核和负荷管理能效对标等监管功能；另一方面在充分感知系统运营数据及用能情况的基础上，根据实际需求，形成能效优化、自动需求响应、碳排放管理和节能改造等各类增值服务。园区综合能源服务平台如图2所示。

由于园区具有人员活动密集、能源需求集中的特点，为保障园区能源供给系统的平稳运行，结合智慧能源监控系统制定事故应急处理方案。

对其中的重要且专业性要求较高的设施（如配电室、能源站）等提供专业团队运维服务，对用电设备的运行进行实时管理和保护，分析电能质量，根据用电情况提供有效的节能方案。同时在开关侧加装数据采集装置，利用互联网平台，对用户配电设备进行实时监控，做到提前感知、消除隐患。

徐州凤凰湾电子信息产业园综合能源项目是由国网徐州供电公司主导实施的园区综合能源服务实践项目。项目运用了热泵、冷水机组、电蓄热、分布式光伏、充电桩、互联网+和智能控制等技术，建设成为一个“多能互补+储能+智慧能源”综合能源管理能源站。

园区综合能源系统包括服务大楼冷暖系统、智能监控配电室、分布式光伏发电、充电桩单元、储能电站和园区综合能效管理平台等。项目一期投资约1865万元，已于2022年3月建成投运。

园区服务大楼建筑面积约5.5万m²，主要由办公室、活动室、餐厅和公寓组成，冷暖方式非24h运行，项目新建冷暖供应能源站1座，内设400kW蓄热电锅炉2台，蓄热水箱120t，1500RT冷水机组2台；屋面设冷却塔2座，空气源热泵机组26台；

综合楼房屋顶总面积约5000m²，可利用总面积约2000m²，具备180kW屋顶光伏的开发能力；园区内厂房屋顶可利用总面积约8.31万m²，具备约5.016MW屋顶光伏的开发潜力；园区配置智能路灯和电动汽车、电动厂用车充电桩设备；

项目设计管控一体化能管平台，将园区用电、热泵、电锅炉、蓄热、充电桩、光伏和储能等设备系统集中控制、管理和维护。方案设备具体配置见下表。

冬季供暖热源采用空气源热泵机组及电锅炉蓄热技术，2台400kW电锅炉在夜间（0:00—8:00）谷电蓄热，26台空气源热泵机组在夜间作为制热主机为夜间负荷供热，白天与蓄热水箱联合为整栋楼宇供热。电锅炉蓄热储能可利用电网低谷时段储热，起到削峰填谷的作用，提高了电网资源的利用率。

同时蓄热装置可作为大功率可调控负荷，为新能源消纳的问题提供了很好的解决办法，提高了可再生能源利用率。蓄热罐体积与热源设备选型兼顾考虑冬季尖峰热负荷及空调机房面积。夏季制冷冷源使用水冷冷水机组全负荷制冷，空气源热泵机组作为调节制冷量与水冷冷水机组配合使用。

系统通过末端状态量传感器实时记录并分析用能负荷与能源供应间的平衡关系，通过自动起停、调节换热阀门、水泵出力和风机转速等措施，动态调整机组出力与末端能量分配方式，有效实现能源供需平衡与精准控制，减少能源浪费。

项目建设一套综合能源管控与服务平台，在保证系统安全性、稳定性和可靠性基础上，以服务为中心，提供多样性能源需求、多种能源应用和服务场景。

平台全面涵盖综合能源调度管控、客户管理、交易结算管理、合同管理、负荷预测、能效服务、需求侧管理和能源运维等方面业务，实现横向冷、热和电等多能互补集成优化，纵向源、网、荷和储协调运行控制，提升园区综合能源服务效率，提供本地化运行控制、云端精细化管理与服务等业务。

按照客户站、区域站和中心站三级配置，通过电力无线专网，由点到线，由线到面，构成一套层次清晰、功能互补的智能管控系统。在园区控制室建设可视化展示及运行平台，实现动态感知园区各能源设备运行情况、设备操作与故障预警功能。

以园区服务大楼冷暖供应系统为例，其建筑面积约5.5万m²，折算空调面积约4.4万m²。

供冷系统初始投资309.23万元，供热系统初始投资229.1万元，总投资538.33万元。一个制冷季运行费用总计约为50.4万元，单位面积供冷成本为11.5元/m²；一个采暖季运行费用总计约为74.2万元，单位面积供暖成本为16.9元/m²。

电供热系统相比于传统燃气供热系统（费用30元/m²），单位面积可节约运行成本13.1元/m²，一个采暖季可节约57.64万元。传统燃气供热系统初始投资约132.5万元，电采暖增加成本96.6万元，约1.7年收回成本。投资回报率较高，收益较为可观，且具有清洁环保、便于实现自动节能控制的优点。

光伏发电系统可实现收益0.73元/（kW·h），25年全寿命期间可收益10924.63万元，前7年年均发电量636.9万kW·h，前7年年均收益464.94万元，5MWp系统总投资约2520万元，系统年维护费用约占系统总投资的3%，为75.6万元，则前7年年均净收益389.34万元，投资回收期为6.5年。

储能系统容量以4MW·h为例，每天双充双放可带来电费收益约3 900元，首年净收益121.3万元。该项目总投资720万，投资回收期为7.3年。

另外，储能系统有利于降低企业用电的容量成本，即电价低时储能，并在高价时段释放，降低最大功耗且不影响正常生产，从而降低容量成本。储能项目收益对投资成本较为敏感，考虑到目前锂电池成本逐年降低，在园区企业入驻并正常生产时，项目收益会有较大提升空间。

根据测算，综合能源系统为园区服务中心提供冷暖供应服务，每年可为客户节约78万kW·h电能，实现年均节约标准煤239t，减排CO₂636t，减排硫氧化物48.8t，减排氮化物16.3t。系统投运后，预计每年可产生替代电量271.1万kW·h，减少煤炭等化石能源的消耗。后续通过智慧能源管控系统对能源站运行数据进行监测并分析，优化其运行参数，能源站运行费用预计还能降低20%左右。

本文来源：北极星综合能源学社

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