综合能源和数字化，推动产业园区迈向碳中和

截至2018年，经中央核定的国家级和省级工业园区共计2543家，其他各级各类工业园区总数超过20000家，贡献了全国工业产值的一半以上以及全国生产总值的三分之一。

但同时，我国各类产业园区的能源消费总量已超过全国能源消费总量的1/3。在双碳战略的目标要求下，产业园区如何加速实现碳中和，关系到全局碳中和目标的成败。

产业园区的能耗现状

依照产业集群的多元化用能需求来看，离散制造业类生产以电能驱动为主，辅助系统中采暖和空调占总能耗比例较大；过程工业类产业用电占比较小，蒸汽及冷需求应用较多；新兴研发类产业与建筑能耗相似，电能消费占比较大。随着工业电气化的推进，预计到2050年全国工业生产电能占终端用能比重将达52%，各类建筑电能占终端用能比重达到65%。

从园区能源结构分析，由于受我国电能生产现状所限，2020年采用电网供电的园区67.8%的电力供应仍然依靠化石能源；而且以单向供电为主的现有园区配电网结构无法适应大量分布式能源的接入，而未来转变后的园区多端供电模式会导致电源波动频繁，难以快速定位并切除故障点；另外，随着越来越多的电力电子设备和光伏发电接入电网，变流环节容易造成能源损耗，同时所产生的谐波对电网的电能质量也存在一定影响。

从园区能源管理情况来看，目前多数老旧园区缺乏有效的能源信息采集手段，能源管理数字化水平有待提升。而新建园区内的能源信息系统多为各自孤岛运行的独立系统，信息流通存在障碍，无法通过数据交互实现系统之间的调控和优化。

产业园区零碳解决方案

埃森哲指出，产业园区必须立足整体，优化排放解决方案，创建综合能源系统，从而最大限度实现系统的价值成果。通过综合应用四大解决方案（如上图），到2030年，或可在2019年的基础上减少40%的工业温室气体排放足迹。

▲产业园区零碳解决方案

ABB则认为，碳中和产业园区的建设应从以下几个方面着手：

1、柔性交直流混合微电网保障大规模分布式清洁能源接入。电能将是未来园区能源消费的主要形式。与传统园区不同的是，将有大量分布式风、光、氢、余热、生活垃圾、生物质等非化石能源发电就近接入园区微电网，多种能源互补利用，综合保障能源供应的安全稳定；电力传输宜交则交，宜直则直，缩减了电力电子器件的使用，从而抑制谐波的产生。交流微电网与直流微电网独立控制的同时又互为备用，提高系统的可靠性；微电网能量管理系统实现能量的优化分配与平衡，建立“源-网-荷-储”一体化网络，保证微电网的经济高效运行。

2、利用先进的物理信息技术和创新管理模式，构建“互联网++”智慧能源系统，整合园区内不同类型的能源资源、储能设施及电气化交通等要素，通过天然气冷热电联供、分布式能源和能源智能微网等方式，结合新兴技术实现多能协同供应和能源综合梯级利用，推动能源清洁生产和就近消纳，实现异质能源间的协同规划、交互响应和互补互济，在满足园区内多元化用能需求的同时，有效提升能源利用效率，降低能源生产与消费成本。同时，挖掘园区内部和园区间的产业共生潜力，将生产过程中的副产品及废物等回收利用，达到资源的最优化配置，形成绿色共享的闭环流动循环系统。

3、打造碳中和园区的数字化生命体：未来的智慧能源管理系统将全面地掌握园区内的能源生产、使用和碳排放情况，实现在生产、传输、存储和消纳等环节的全程可视和智能分析，自动为园区内企业管理碳资产配额，完成碳汇交易。

2个产业园区的实践案例

苏州工业园区在推进减排的过程中实施了以下四个关键项目：工业副产品和废弃物循环利用；分布式清洁能源微电网；物联网服务平台的全面普及；绿色综合交通系统。

▲苏州工业园区

其中的“六位一体”分布式清洁能源微电网系统是一个典型的综合能源系统，目前可满足苏州工业园区高达10%的能耗需求。

系统集绿色能源、微电网效益、节能、以及能源生产和储存等功能于一体，集成了数个可再生能源来源和能效解决方案：冷热电联产（CCHP）、风力发电、太阳能光伏发电、低位热能、储能。

项目包含2个清洁能源中心、10个微电网系统、以及100个分布式能源系统（其中包括25兆瓦光伏发电、50兆瓦风力发电、22兆瓦储能容量和1000辆电动汽车），形成了一个装机容量超过1吉瓦时的清洁能源系统。

在能源数字化管理方面，苏州工业园区创建了4D数字能源网络图，作为实体能源系统的数字孪生体。该平台使园区能够监测能源系统运行情况、能源供需关系、以及资产性能，同时进行更加合理的能源系统规划，做出更加明智的运营和建设决策。

平台整合了1万多台设备、3000多家企业和50多个服务提供商的实时数据，每日可处理4800万个数据点。平台可对园区装机总容量逾8吉瓦的能源设施进行优化，提高性能和能源利用率，从而将平均能源成本和二氧化碳排放量减少了10%以上。

▲ABB厦门工业中心

目前，ABB正在对厦门工业中心智慧园区实施升级建设项目。该项目包括屋顶光伏和车棚光伏发电系统，并配套储能和交直流充电设施。为配电架构部署DC750V直流配电技术，实现光、储、充及直流空调、照明等负荷的直流微网运行。

其中的智慧能源柔性调节系统为现有园区能源管理、楼宇自控系统、充电桩系统进行统一联接，部署多策略柔性调控系统，包括新能源发电调控功能：精准控制园区功率因数，降低新能源并网波动性。负荷需求侧管理：对园区内充电桩、暖通空调、照明系统进行柔性调节，降低负荷波动性。部分区域孤网运行试点：通过能源管理平台确保园区内可靠并网、离网切换，以及孤网运行的稳定控制。

预计该项目实施后，绿色能源可替代园区超过80%的外部电力供应，在部分时间段可实现100%新能源供应，每年减少CO2排放超过13000吨，实现园区低碳转型。

注：本文内容整合自《ABB电气碳中和白皮书》和《产业集群：携手合作，实现净零排放》两份报告。获取报告全文，请扫码加入综合能源服务研习社。