综合智慧能源发展模式探讨

阮玖圣 程俊杰 陆楠

摘 要 随着国家能源供给侧结構性改革的大力推进，电力、天然气等能源领域也相继放开竞争，再加上互联网以及能源行业的有机结合，未来能源生产与消费方式将发生巨变，建设清洁、低碳、安全的能源体系是目前我国能源改革的主要目标。而工业园区作为工业产业聚集地，属于能源消耗、环境污染的集中区域，通过发展建设综合智慧能源系统，在“源-网-荷-储”的协调优化下能够提高能源利用效率与优化节能减排效果，本文便针对该内容展开分析。

关键词 综合智慧能源;工业园区;多能互补;发展模式

在能源供给与消费的传统模式当中，一方面供给侧的电、热、气、水等能源均独立规划与建设发展，导致管网建设重复以及不同种类能源无法相互调配，降低了可再生能源的利用效率;另一方面需求侧用户无法灵活选择能源供应方，也不可能在能源供需平衡中有参与感，同样导致能源利用效率低下。而工业园区在发展工业产业的过程中，需要用到电、热、冷、气等各种能源，但目前大部分工业园区的能源利用也面临着上述提到的能源体系割裂问题。本文将重点提到在工业园区中应用“源-网-荷-储”一体化的综合智慧能源系统，通过多能互补，解决能源利用效率低下的问题，实现供给侧与需求侧自适应的目的[1]。

1综合智慧能源系统概述

综合智慧能源系统是对区域内石油、煤炭、电力、天然气以及可再生等多种类能源整合且对能源子系统进行协调规划、建设、管理、运行的系统。详细分析，综合智慧能源系统的核心集中在三点：其一，能源供给侧实现多种能源互补，也就是说基于能源梯级利用原则，达成传统能源与可再生能源的互补效果;其二，能源消费侧实现集成化能源提供，也就是说区域内实现对电、热、冷的集中化提供;其三，能源运营实现智能化，运用现代化信息通信技术达到高效协调、供需自适应的运营目的。

2综合智慧能源系统在工业园区中的应用

2.1 分布式能源站

工业园区所需要的能源主要由电、热、冷、气、水组成，其中分布式能源站的能源提供以天然气燃料为主，在小型分布式燃机设备的做工下，燃烧后的天然气会产生高品质热能，首先用于发电，然后引高温烟气进到余热锅炉中，将水加热后产生的蒸汽引入汽轮机做功或是直接引入热网提供热能，抽汽在蒸汽型溴化锂的转化作用下，向用户供冷，全面达成能量梯级利用目标，能实现高达70%～90%的综合能源利用效率，而且发电可直接送入电网或是供工业园区用户使用，能够就地消纳。如此看来，分布式能源站扮演着独立电源的角色，在应急保障中发挥关键作用，实现了能源供应的安全与高效。

2.2 分布式光伏与分散式风电

中国主要位于温带与亚热带，有着丰富的风、光资源，而工业园区聚集建设了大量厂房，有着可观的屋顶资源，所以完全可以利用园区厂房屋顶去建设分布式光伏。同时，在工业园区内的公交车站、停车场内建设光储充一体式停车棚，为新能源车提供充电服务。工业园区还有大量闲置建设用地，可就地开发分散式风电，电能既可以留作自用，也可上传电网。

2.3 储能系统

储能系统是工业园区综合智慧能源系统供给侧与需求侧进行平衡调节的关键，包括对电、热、冷等能源储存形式。如果工业园区的用电属于峰谷平电价模式，那么储能系统完全可通过成本计算利用好夜间低谷期的电价。储热储冷基本以水作为介质，用到4～7℃冷水或是60～95℃热水，冷热量的存储主要利用的是水的显热或潜热。而电能存储方式较多，最常见的为电池、电感、电容器等，而电池中使用率最高的为锂电池、铅酸电池等。在储能设备的作用下，工业园区的电力与热力系统能实现灵活协调，大大提高了安全性与经济性，设备机组的产出效益值则明显提升。

2.4 余热回收利用系统

工业园区内企业在生产中一定会产生大量废热，而这部分余热消耗量占能耗总量的17%～67%左右，可回收率高达60%，具有明显的节能潜力[2]。对余热的回收利用通常会用到热交换、热工转换、余热制冷制热等技术，设备则以回收热泵为主，消耗少量的电能或热能，便能将生产中的废热进行回收，同时结合温度与遵循梯级利用原则进行供热或供冷。

2.5 污水源热泵与土壤源热泵

工业园区的污水排放量非常大且工业水温基本偏高，一般在10～25℃左右，季节变化对水温的影响非常小，所以同样可作为资源回收利用。建设污水源热泵系统能够充分利用污水“冬暖夏凉”的特性，在电能辅助下实现供热制冷，系统综合COP高达3～5，相较于用电空调制冷与燃气锅炉供热而言，节能率超过70%，大大提高了生产经济性。利用地下土壤温度稳定的特性，将土壤作为冷热源，建设土壤源热泵系统，冬季从土壤中获取热能，为用户供暖;夏季则向土壤中排放热量，为用户制冷。土壤高效热泵机组的COP可达到3～6，相较于电空调制冷与燃气锅炉供热而言，节能率在40%左右，并且不会排放任何污染物。

2.6 综合智慧能源平台

作为工业园区综合智慧能源系统建设的关键，综合智慧能源平台必不可少。应用综合智慧能源系统的工业园区，在光伏、风电等新能源系统的供能时间方面体现出明显的随机性与间歇性特点，不可能对企业生产所有时间段的用能需求全部满足。而企业作为需求侧，有着不同的生产计划与用能时间安排，也需要综合智慧能源平台对整个工业园区的能源生产、输送、消费、存储进行精细化控制。综合智慧能源平台的设备层要以分布式能源为主，在自动化设备、智能化表计的加持下对多种类能源数据进行收集与监控;通信层主要采用互联网、云计算、大数据等技术，实现远程操作、实时采集数据、与客户联动;决策层则通过对发电系统、用电系统、储能系统的数据进行统计，调整能源分配策略。

3结束语

综上所述，随着我国工业园区数量的不断增多，为了实现传统能源与可再生能源的多能互补，建设“源-网-荷-储”一体化的综合智慧能源系统显得尤为必要，将成为未来工业园区能源供应的主流模式，更是对国家推进能源供给侧结构性改革的响应。因此，笔者认为国家方面需要加大政策方面的支持，对综合智慧能源的未来发展环境予以优化，逐步提高此类项目的经济性，实现能源供应的清洁、高效、环保与节能。

参考文献

[1] 周刚.多能互补园区综合智慧能源项目开发[J].科技与创新，2019 （23）：107-108.

[2] 李强.浅谈产业园区智慧能源解决方案[J].机电信息，2020（9）：92-93，95.