碳中和园区智慧能源管理系统应用探索

分类：论文范文 发表时间：2021-12-11 10:06

　　［摘要］本文分析“碳达峰”和“碳中和”战略对未来智慧园区能源系统提出低碳指标要求，园区必将面临能源结构调整和管理的数字化升级的挑战，ＡＢＢ通过ＡＢＢＡｂｉｌｉｔｙＴＭ智慧能源管理系统平台，集成智慧建筑＋新能源＋智慧生产，打造碳中和智慧园区能源管理低碳方案，实现能源的安全可靠、智能高效使用，并通过ＡＢＢ厦门工业中心园区案例分析了该解决方案带来的实际价值。

　　［关键词］智慧能源管理；智慧建筑；智慧生产；能源结构调整；能耗优化策略；负荷精准预测；设备健康管理

　　０引言

　　全球变暖不断加剧，极端灾害频发，主动承诺，将提高自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于２０３０年前达到峰值，努力争取２０６０年前实现碳中和。在此大环境下，园区将面临着能源结构的调整和能源系统数字化、网络化和智能化升级的挑战。目前实现智慧园区“碳中和”的有效途径有：加大终端能源消费电气化率；建设光伏、风能、地热联产等为代表的清洁能源，提高新能源投建比例；通过智慧能源管理系统进行“源－网－荷－储”全网协调优化的柔性调控，提高新能源使用效率。

　　１智慧园区能源管理面临的新挑战

　　１.１新能源的调度管理和提高使用效率

　　分布式清洁能源及储能系统接入园区后，能源管理系统将面临对新能源的管理和提高使用率的难题。分布式能源既可以直接给负载供电，又可把多余的电能储存在储能系统，进行柔性调配使用或者出售给公共电网，能源流向双向可逆给电网的调度管理带来困难。光伏或风电等清洁能源的发电还存在不确定性，使得使用率偏低，通常只占到园区用电的５％～１０％，因此能源管理系统需要在整个园区层面进行统一管理，调节微电网，实现多能互补调度，提高新能源的使用率。

　　１.２信息孤岛对园区层面管理带来难度

　　典型的工业园区按功能分为有生产设施办公设施、员工住宅楼以及为园区提供基础服务的场所。通常各区域能源管理系统是独立建设，分开管理的，各系统独立运行，信息不共享，存在信息孤岛现象，能源使用上只监测数据没有调度和优化，无法实现从园区层面上的进行能源的柔性调配，统一管理。

　　２智慧园区能源管理方案

　　２.１系统架构简介

　　图２ＡＢＢＡｂｉｌｉｔｙＴＭ智慧园区能源应用架构图ＡＢＢＡｂｉｌｉｔｙＴＭ智慧能源管理系统（以下简称“智慧能源管理系统”）分成设备层、通讯层和管理层（图１）。支持３００多种专业电力行业通信协议，灵活接入各厂家的各种设备；采用分布式的网络部署架构，可实现分布式控制，集中式管理；应用层具备软ＰＬＣ能力，可提供可靠的控制能力，另外通用的软件平台快速进行针对性的算法及应用的部署（如智慧能源调度、储能实时监测、负荷精准预测、配网安全运行、设备健康管理、能效优化策略、地理信息管理等），实现多维度多角度的统一管理，代替人工分析，对园区用电管控起到辅助决策的作用。典型的智慧园区能源应用系统架构图如图２。

　　２.２系统功能

　　２.２?.１智慧能源系统和智慧建筑的关联

　　建筑是园区的基本单元，同时也是城市能源消图１智慧能源管理系统平台架构耗的主体。全品类能耗监测模块可实现三级配电能耗数据的高颗粒度采集；楼宇自动控制系统完成水泵、通风、冷热源、给排水、锅炉、电梯等设备层自动控制；其次，结合ＡＩ算法，实现系统层精准能效调控，打造建筑智慧能源典范。（１）基础调控模式：根据预先设置的优先级和时间进行调节，设备层响应系统发出的能源调节指令，释放功率用于其他负载。（２）智能调控模式：结合传感器采集的信息，系统预设多种场景模式进行调节。设备层响应系统发出的能源调节指令，释放功率用于其他负载。

　　２.２.２智慧能源系统和智慧生产的关联

　　电力是工业生产的核心基础，工业对电力供应的稳定性及电能质量提出更高的要求。ＡＢＢ在提供安全可靠配电设备的基础上，还可面向细分场景提供针对性解决方案。

　　３智慧能源管理在智慧工业园区应用示例

　　ＡＢＢ厦门工业中心是ＡＢＢ全球最大制造基地之一，占地达６００亩。２０２０年启动园区智慧能源升级改造工程，在现有电力能源上，增加屋顶光伏系统、储能系统和充电桩等设施，通过ＡＢＢ综合能源管理系统进行统筹调配，并上传到合作伙伴的云端交易管理平台。

　　３.１项目情况概述

　　项目架构如图４所示。分成能源层、运行管理层和云端交易三层。在厂房屋顶增加７??５ＭＷｐ光伏（占用１０万ｍ２工厂屋顶面积），建设３００ｋＷ／１ＭＷｈ储能系统及４台６０ｋＷ直流充电桩和７台７ｋＷ交流充电桩等设施。各种能源通过ＡＢＢ智慧综合能源管理系统在园区层面统一进行调配管理，上传到合作伙伴的云端管理平台进行电网调度及电力交易。能源管理系统进行优化计算及碳减排预测，给出节能量及碳减排的实时数据显示。能源管理系统与办公楼的楼宇控制系统对接，对暖通等设施进行负荷调配。能源管理系统还与ＭＥＳ制造系统联动，提供能源最优配置的生产排单计划，降低能源成本。

　　采用合同能源管理商业模式，由综合能源公司负责投资。能源管理要求：优先使用新能源发电，并通过储能系统，实现新能源１００％自发自用；通过储能实现削峰填谷，降低峰值电度；暖通空调及充电桩作为可调负载，作为第二优先级调节。

　　３.２综合能源管理价值

　　厦门中心项目将采用合同能源管理的模式，能源公司总投资约３５００万人民币，园区管理者前期无需额外投资即可享受节能收益，预计全生命周期２５年可累计节约电费１２００万人民币，年均减少ＣＯ２排放８５００ｔ。新能源使用比例提升到园区用电的２５％。

　　４结束语

　　“双碳”战略目标给工业园区带来能源结构调整和管理的数字化升级的挑战，ＡＢＢ利用“云计算、物联网、移动互联网、大数据及人工智能”等新一代数字技术，结合对智慧工业园区能源的深入理解和分析，打造了ＡＢＢＡｂｉｌｉｔｙＴＭ智慧能源管理系统，集成智慧建筑＋新能源＋智慧生产，为实现“碳中和”智慧园区能源管理提供新的解决方案。以期能为能源管理技术的应用提供借鉴。

　　参考文献

　　［１］新闻办公室．《新时代的能源发展》白皮书．１２?２０２０．

　　［２］建筑节能协会能耗统计专委会．建筑能耗研究报告（２０２０）［Ｒ］．１１?２０２０．

　　［３］工信部．物联网的十三五发展规划［Ｒ］．

　　［４］ＩＥＣＴＳ６１８５０?２：２０１９Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｓａｎｄｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒｐｏｗｅｒｕｔｉｌｉｔｙａｕｔｏｍａｔｉｏｎ?Ｐａｒｔ２：Ｇｌｏｓｓａｒｙ［Ｓ］．２０１９．

　　王永芳１，戴天鹰２

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