面向能源互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)園區(qū)智慧用能共享服務(wù)平臺建設(shè)方案研究

全英靈 吳焰龍

【摘 ?要】為響應(yīng)國家能源革命戰(zhàn)略，滿足推進(jìn)智慧能源發(fā)展和能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的需要，工業(yè)園區(qū)應(yīng)積極應(yīng)用“大云物移智”技術(shù)，推進(jìn)能源大數(shù)據(jù)中心建設(shè)，先行先試，打造能源行業(yè)融合的新生態(tài)，構(gòu)建能源與信息高度融合、互聯(lián)互通、透明開放、互惠共享的新型能源生態(tài)。通過構(gòu)建智慧用能共享服務(wù)平臺，有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源匯聚歸集和增值服務(wù)，為工業(yè)園區(qū)企業(yè)賦能，促使產(chǎn)業(yè)增值，持續(xù)提升能源供應(yīng)安全性及優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平?；诖?，論文提出了工業(yè)園區(qū)智慧用能共享服務(wù)平臺的建設(shè)方案，以期為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推動綠色發(fā)展提供參考。

【Abstract】In order to respond to the national energy revolution strategy and meet the needs of promoting the development of smart energy and the transformation of energy supply structure， the industrial parks should actively apply the technologies of "big data， cloud computing， internet of things， mobile internet， artificial intelligence"， promote the construction of energy big data center. The industrial parks should try first， create a new ecology of energy industry integration， and construct a new energy ecology with high integration of energy and information， interconnection， transparency and openness， and mutual benefit and sharing. By constructing a smart energy sharing service platform， it is conducive to realize the aggregation and collection of data resources and value-added services， empower the enterprises in the industrial parks， promote industrial value-added， and continuously improve the security of energy supply and high quality service level. Based on this， the paper puts forward the construction plan of smart energy sharing service platform for industrial parks， so as to provide a reference for optimizing energy structure and promoting green development.

【關(guān)鍵詞】能源互聯(lián)網(wǎng);智慧能源;能源革命;能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型

【Keywords】energy internet; smart energy; energy revolution; transformation of energy supply structure

【中圖分類號】TK01;F426 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2021）12-0191-03

1 建設(shè)背景及意義

①響應(yīng)國家能源革命戰(zhàn)略，推進(jìn)智慧能源發(fā)展和能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的需要。我國強(qiáng)調(diào)能源安全發(fā)展的“四個革命”戰(zhàn)略思想，即推動能源消費(fèi)革命，抑制不合理能源消費(fèi);推動能源供給革命，建立多元供應(yīng)體系;推動能源技術(shù)革命，帶動產(chǎn)業(yè)升級;推動能源體制革命，打通能源發(fā)展快車道。一系列政策的出臺有效推動了能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)向多元化發(fā)展，相關(guān)部門應(yīng)積極應(yīng)用“大云物移智”技術(shù)，在工業(yè)園區(qū)開展能源大數(shù)據(jù)中心建設(shè)，打造能源行業(yè)融合的新生態(tài)，推進(jìn)能源革命，助力構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。②直面內(nèi)外發(fā)展環(huán)境變化，主動打造工業(yè)園區(qū)智慧能源生態(tài)圈的需要。發(fā)展環(huán)境的變化，既是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇。受政策約束及新能源技術(shù)不斷進(jìn)步的影響，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，倒逼供應(yīng)能源多元化。在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、能源消費(fèi)模式變革中挖掘商機(jī)，主動爭取政策支持，主動謀劃工業(yè)園區(qū)綜合能源服務(wù)生態(tài)圈，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源匯聚歸集和增值服務(wù)，賦能工業(yè)園區(qū)企業(yè)，加快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)增值，從而提升能源供應(yīng)的安全水平及服務(wù)水平。

2 建設(shè)思路及目標(biāo)

2.1 建設(shè)思路

以打造“智能電網(wǎng)+能源監(jiān)測+物聯(lián)平臺”為特征，將“工廠智慧用能綜合服務(wù)體系”作為核心，面向工業(yè)園區(qū)構(gòu)建能源資源與數(shù)據(jù)產(chǎn)品共享平臺，通過整合能源行業(yè)上中下游資源信息，為園區(qū)內(nèi)各類能源參與主體提供產(chǎn)品創(chuàng)新、孵化、發(fā)布、共享平臺，打造“能源淘寶”，最大限度發(fā)揮能源資源和數(shù)據(jù)的價(jià)值。一是構(gòu)建能源企業(yè)基礎(chǔ)資源共享平臺。在平臺上發(fā)布能源領(lǐng)域閑置資源，如設(shè)備資源等，提供閑置資源的租賃和共建服務(wù)。二是構(gòu)建數(shù)據(jù)產(chǎn)品共享服務(wù)平臺。以能源數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)，接入企業(yè)多類能源數(shù)據(jù)產(chǎn)品，并對外開放共享，為各類數(shù)據(jù)產(chǎn)品提供從前期需求到成果培育、商業(yè)運(yùn)作全過程全產(chǎn)業(yè)鏈的服務(wù)與管理。三是構(gòu)建能源產(chǎn)業(yè)鏈供需對接平臺。產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)將需求和產(chǎn)品發(fā)布至平臺上，實(shí)現(xiàn)供需精準(zhǔn)對接。

2.2 建設(shè)目標(biāo)

貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，以能源的供用協(xié)同、多能協(xié)同為核心思想，以能源服務(wù)技術(shù)的管理創(chuàng)新為抓手，開展工業(yè)園區(qū)智慧用能綜合服務(wù)體系建設(shè)，逐步沉淀共性業(yè)務(wù)和增強(qiáng)數(shù)據(jù)共享服務(wù)能力，搭建“智能電網(wǎng)+能源監(jiān)測+物聯(lián)平臺”的“工廠智慧用能綜合服務(wù)體系”，應(yīng)用于政府、電網(wǎng)、工業(yè)園區(qū)與用能企業(yè)，實(shí)現(xiàn)對能源全生命周期的精細(xì)化、智能化管理。

①建設(shè)“一個平臺”，即工業(yè)園區(qū)綜合能源服務(wù)平臺，通過運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能、云技術(shù)、主動配電網(wǎng)等技術(shù)，采集各類用戶水、電、氣、熱等用能信息。②構(gòu)建“一個體系”，即全社會綜合能效評價(jià)體系。在廣泛采集試點(diǎn)區(qū)域用能信息的基礎(chǔ)上，發(fā)揮掌握海量用能數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，對標(biāo)同行業(yè)同類用戶的先進(jìn)用能水平，研究分行業(yè)用能優(yōu)化模型，構(gòu)建全社會綜合能效評價(jià)體系，為用能單位提供個性化的能效提升建議，為能源服務(wù)商提供用戶改善用能的需求，為政府部門產(chǎn)業(yè)發(fā)展決策提供服務(wù)。③打造“一批示范”，即打造綜合能源服務(wù)“示范點(diǎn)”和“示范工程”。針對試點(diǎn)區(qū)域高耗能企業(yè)進(jìn)行能效分析，再進(jìn)行綜合能源利用改造，打造可推廣的園區(qū)級“示范點(diǎn)”和“示范工程”。④催生“一個產(chǎn)業(yè)”，即綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)。綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)具備良好的發(fā)展前景，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過平臺建設(shè)、能效評價(jià)體系構(gòu)建和示范點(diǎn)的培育，努力在工業(yè)園區(qū)打造一個綜合能源系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)維、分布式能源開發(fā)與建設(shè)，涵蓋節(jié)能服務(wù)、環(huán)保用能服務(wù)、綜合儲能服務(wù)和綜合智慧能源服務(wù)等業(yè)態(tài)的新興產(chǎn)業(yè)。

3 建設(shè)方案

3.1 平臺系統(tǒng)總體架構(gòu)

能源互聯(lián)網(wǎng)共享服務(wù)平臺的建設(shè)，立足于滿足用能客戶、市場綜合能源服務(wù)合作伙伴的實(shí)際需求，按照“賦能客戶用能優(yōu)化管理、支撐綜合能源業(yè)務(wù)發(fā)展”思路，廣泛接入客戶用能過程數(shù)據(jù)、公司營銷業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、綜合能源設(shè)備與服務(wù)供應(yīng)商應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)、社會第三方數(shù)據(jù)，采用“云-管-邊-端”架構(gòu)，提供能效大數(shù)據(jù)挖掘分析功能用于賦能邊緣計(jì)算設(shè)備，實(shí)現(xiàn)能效監(jiān)控與優(yōu)化，推送能源監(jiān)測與能效分析診斷等數(shù)據(jù)，增值賦能客戶的用能優(yōu)化管理與節(jié)能減排活動，實(shí)現(xiàn)綜合能源核心業(yè)務(wù)規(guī)?；茝V（見圖1）。

①開展個性化、專業(yè)化服務(wù)。平臺以Web端和移動端為主要應(yīng)用形式，以模塊化、產(chǎn)品化的形式為公司、用能客戶等平臺用戶提供個性化、專業(yè)化的應(yīng)用服務(wù)，應(yīng)用模塊內(nèi)容包含應(yīng)用市場、供需對接、資訊服務(wù)和用戶管理等。②整合多源系統(tǒng)數(shù)據(jù)。平臺支持多種接入數(shù)據(jù)、接入方式，靈活處理不同地區(qū)、不同要求的數(shù)據(jù)接入，平臺支持?jǐn)?shù)據(jù)、業(yè)務(wù)、應(yīng)用接入，具備統(tǒng)一管理和高擴(kuò)展性特征，共同為綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)相關(guān)方提供服務(wù)。③創(chuàng)新數(shù)據(jù)采集方法。開發(fā)基于IoT技術(shù)的多能源設(shè)備數(shù)據(jù)采集方法，實(shí)現(xiàn)傳感器、儀表、工業(yè)設(shè)備等多能源設(shè)備數(shù)據(jù)的快速采集與可靠傳輸。利用集中式數(shù)據(jù)采集監(jiān)控分析方式進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，并將采集的數(shù)據(jù)上傳到物聯(lián)管理平臺進(jìn)行統(tǒng)一存儲、計(jì)算、分析。實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的集中管理和歸檔，讓全廠能源管理中心和各能源子站通過工廠已有網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。

3.2 重點(diǎn)建設(shè)任務(wù)

3.2.1 企業(yè)能效監(jiān)測

應(yīng)用能源互聯(lián)網(wǎng)共享服務(wù)平臺，搭建企業(yè)能效監(jiān)測場景，直觀展示能耗指標(biāo)、能效指標(biāo)、報(bào)警數(shù)據(jù)，找到能源使用過程中的不合理情況，對未來的能耗與能效情況進(jìn)行預(yù)測分析，建立評價(jià)指標(biāo)體系，對能源管理進(jìn)行實(shí)時和周期性評價(jià)，對標(biāo)能效指標(biāo)，分析能效變化趨勢及原因，并提供多專題的能效分析報(bào)表。通過對工業(yè)園區(qū)終端用戶各種能源使用情況進(jìn)行集中監(jiān)測與管理，動態(tài)分析能源系統(tǒng)能效情況，支撐綜合能效監(jiān)測、能效診斷、能效診療、節(jié)能評估、節(jié)能改造等業(yè)務(wù)的開展，將工業(yè)園區(qū)打造成為地區(qū)綜合能源能效數(shù)據(jù)監(jiān)測中心。

3.2.2 企業(yè)碳核算

建立能源消耗量和碳排放之間的數(shù)理模型，對企業(yè)碳排放情況進(jìn)行一站式計(jì)算，捕捉工廠碳足跡，對工廠碳排放進(jìn)行全流程監(jiān)控，精確診斷碳排放來源和分布，核算工廠碳排放量，為企業(yè)參與碳交易市場打好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過碳核算，能準(zhǔn)確預(yù)測企業(yè)碳排放量，為園區(qū)整體碳排放量測算提供依據(jù)，為工業(yè)園區(qū)早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供有力支撐。

3.2.3 園區(qū)整體能源優(yōu)化

基于能源互聯(lián)網(wǎng)共享服務(wù)平臺，構(gòu)建能源優(yōu)化系統(tǒng)，對熱、電多能流綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行建模，構(gòu)建負(fù)荷預(yù)測、多能流安全分析及預(yù)警、多能流優(yōu)化調(diào)度、綜合評價(jià)體系等應(yīng)用，制定園區(qū)能源優(yōu)化調(diào)度計(jì)劃，推進(jìn)能源綜合利用，實(shí)現(xiàn)不同能源類型的耦合互補(bǔ)與最優(yōu)流動，實(shí)現(xiàn)園區(qū)整體節(jié)能減排，與上級電網(wǎng)良性互動（見圖2）。一是依據(jù)設(shè)定時間段內(nèi)的園區(qū)逐時負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)，對未來園區(qū)逐時負(fù)荷需求進(jìn)行預(yù)測的功能，為能源優(yōu)化調(diào)度計(jì)劃的制定提供數(shù)據(jù)支撐。二是根據(jù)多臺機(jī)組調(diào)度出力曲線，優(yōu)化各機(jī)組間出力分配，盡量保證更多機(jī)組高效運(yùn)行，提高整體能源利用率和機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。三是建立適用于運(yùn)行優(yōu)化的熱網(wǎng)能量流模型，構(gòu)建工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化模型，制定能源優(yōu)化調(diào)度計(jì)劃，提高園區(qū)整體能源運(yùn)行效率。

3.2.4 推動園區(qū)“源網(wǎng)荷儲”友好互動

依托能源互聯(lián)網(wǎng)共享服務(wù)平臺，應(yīng)用“源網(wǎng)荷儲”友好互動應(yīng)用，以智慧用能系統(tǒng)為樞紐，通過強(qiáng)大且穩(wěn)定的信息網(wǎng)絡(luò)來控制各種能源設(shè)備，實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)多能互濟(jì)、供用協(xié)同（見圖3）。針對分布式電源、能量存儲、負(fù)載變化等，通過開放的平臺，實(shí)現(xiàn)多能源的信息融合和調(diào)度優(yōu)化，貫通“源-網(wǎng)-荷-儲-控”各環(huán)節(jié)的控制，生產(chǎn)和消費(fèi)實(shí)時互動，促進(jìn)新能源消納，提高能源利用率。

3.3 遠(yuǎn)景展望

能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與完善，將實(shí)現(xiàn)能源流、數(shù)據(jù)流貫穿能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)全過程，逐步形成多能互補(bǔ)、智能互動、泛在互聯(lián)的能源互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)以電力能源為中心，多種能源協(xié)同、供給與消費(fèi)協(xié)同、集中式與分布式協(xié)同、大眾廣泛參與的智慧能源網(wǎng)絡(luò)和能源生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)能效提升，貫徹綠色化、生態(tài)化發(fā)展理念，引領(lǐng)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型和能源互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)創(chuàng)新發(fā)展，為園區(qū)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供有效支撐。

4 保障機(jī)制及可推廣性分析

4.1 保障機(jī)制

4.1.1 建立綜合能源服務(wù)運(yùn)營機(jī)制

搭建綜合能源服務(wù)運(yùn)營平臺，作為園區(qū)開展綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)的運(yùn)營管理中心，建立24小時運(yùn)作機(jī)制，開展客戶側(cè)用能情況運(yùn)營監(jiān)控、用能數(shù)據(jù)分析及業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)，為開展全方位綜合能源服務(wù)提供支撐。全過程、全方位掌控園區(qū)內(nèi)各能源供給、傳輸、消耗過程中能源情況，統(tǒng)籌規(guī)劃利益相關(guān)方用能結(jié)構(gòu)以達(dá)到節(jié)能高效的最終形態(tài)。

4.1.2 制定靈活的市場營銷策略

結(jié)合企業(yè)用戶降低能源成本、實(shí)現(xiàn)降本增效等需求，以用電業(yè)務(wù)代辦、設(shè)備托管、能效診斷為切入點(diǎn)，綜合采用多種能源、技術(shù)，創(chuàng)新商業(yè)模式，為客戶提供具有競爭力的定制化綜合能源服務(wù)整體解決方案。充分發(fā)揮公司品牌、營銷渠道、配套電網(wǎng)建設(shè)等優(yōu)勢，為目標(biāo)客戶推介綜合能源服務(wù)組合，建立服務(wù)價(jià)格優(yōu)勢。

4.1.3 建立市場經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)防范機(jī)制

一是降低和規(guī)避政策風(fēng)險(xiǎn)與市場風(fēng)險(xiǎn)。爭取政府在財(cái)政獎勵、稅收減免、融資貼息等多方面的扶持，配合政府引導(dǎo)和推動合同能源管理模式在既有工業(yè)用能管理中的應(yīng)用與推廣。二是降低和規(guī)避項(xiàng)目技術(shù)與實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。在智慧用能技術(shù)的選擇方面，首選已列入國家或各省市節(jié)能技術(shù)與成果、設(shè)備推薦目錄的節(jié)能產(chǎn)品。三是培育專業(yè)化項(xiàng)目隊(duì)伍。引進(jìn)計(jì)算機(jī)、能源管理、自控等專業(yè)的綜合能源服務(wù)技術(shù)人才，專職負(fù)責(zé)項(xiàng)目后續(xù)運(yùn)行管理。

4.2 可推廣性分析

4.2.1 引領(lǐng)區(qū)域綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展

在開展工業(yè)園區(qū)智慧用能綜合服務(wù)體系建設(shè)的過程中，通過融合多種技術(shù)手段首次實(shí)現(xiàn)了客戶側(cè)電、水、氣、熱多種能源種類能耗數(shù)據(jù)的全采集、全分析，實(shí)現(xiàn)多能數(shù)據(jù)物聯(lián)管理，提高優(yōu)質(zhì)服務(wù)品牌形象，為進(jìn)一步推進(jìn)綜合能源服務(wù)奠定基礎(chǔ)，引領(lǐng)工業(yè)園區(qū)綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，打造企業(yè)新的盈利增長點(diǎn)。

4.2.2 助力工業(yè)園區(qū)綠色可持續(xù)發(fā)展

依托能源互聯(lián)網(wǎng)共享服務(wù)平臺，應(yīng)用智慧用能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的正向疊加效應(yīng)，降低高峰時段電網(wǎng)調(diào)峰的壓力，增加谷段電網(wǎng)用電量，提高供電的可靠性及電網(wǎng)的安全性，降低了輸配電線路的損耗，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。同時，可以減少高峰電力需求，減少一次能源的消耗與污染物的排放，緩解環(huán)境壓力，節(jié)約能源資源采購費(fèi)用和污染物治理費(fèi)用，助力創(chuàng)建“綠色工廠”。

4.2.3 推動區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)快速發(fā)展

通過建立服務(wù)于能源大數(shù)據(jù)中心的“工廠智慧用能綜合服務(wù)體系”，加快推進(jìn)能源與信息高度融合，構(gòu)建互聯(lián)互通、透明開放、互惠共享的新型能源生態(tài)，服務(wù)能源數(shù)據(jù)發(fā)展規(guī)劃，服務(wù)園區(qū)工業(yè)企業(yè)發(fā)展，增強(qiáng)節(jié)能減排意識，助力構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，從而服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、服務(wù)治理體系和治理能力現(xiàn)代化建設(shè)，推動社會節(jié)能減排，促進(jìn)能效提升，貫徹綠色化、生態(tài)化發(fā)展理念。

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