“双碳”目标背景下的数字化园区建设

2022-08-06刘志新李伟哲

智能建筑电气技术 2022年3期

鞠凯，刘志新，李伟哲

(1. 唐山唐钢建设发展有限公司，唐山 063016；2. 中国建筑设计研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

在75 届联合国大会上，中国提出积极推进绿色低碳发展，力争在2030 年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和的目标。我国十四五规划中明确指出，要深入推进工业、建筑、交通等领域低碳转型。而建筑全过程碳排放量约占全国碳排放总量的一半以上，因此建筑行业的绿色转型对实现双碳目标至关重要，要大力推广超低能耗、近零能耗的高品质绿色建筑，实现减排降碳的目标。

园区作为产业聚集的载体，既是区域经济发展、产业调整升级的空间承载形式，又是地区社会经济发展水平的衡量标志，在提供了大量基础设施和公共服务的同时也成为了碳排放的主要源头之一。因此，将园区定为精准减排的落脚点、攻坚区，确保节能、减耗、提质、减碳工作的落实，是我国实现碳达峰、碳中和目标的必然要求和重要途径。

1 数字化园区建设是节能降碳的重要途径

建筑在全生命周期的各个阶段都有节能降碳的巨大潜力，但是也需要绿色建筑产业链中的各个行业共同参与配合。例如在材料和构建生产阶段，建材生产企业可以通过减排改造减少生产环节的碳排放，在建材运输过程中可采用新能源运输方式，建筑设计阶段可选择采用保温材料、节能门窗、高寿命混凝土等新技术，建筑运行阶段可通过建设智慧运维平台，提高能源使用效率来实现建筑全生命周期的节能减排。

中国建筑节能协会的研究报告指出，建筑运行阶段的碳排放量占比在建筑全生命周期中约占42.7%，另一主要来源是建筑材料的生产制造，而建筑施工只占很小一部分。因此除调整产业结构，降低原材料生产过程的碳排放之外，通过数字技术赋能建筑的运行管理也是实现节能降碳的一个重要途径。

我国高度重视园区的绿色低碳发展，陆续开展了一系列相关工作。

2021 年以来，政府多部门相继印发文件，密切出台相关政策措施支持园区绿色低碳发展，提出要将碳达峰、碳中和作为园区建设的重点内容，以产业结构优化、能源资源高效利用、生产方式数字化转型、推广试点示范等为抓手，推动园区先于全社会实现双碳目标。

2021 年9 月，生态环境部印发的《关于推进国家生态工业示范园区碳达峰碳中和相关工作的通知》指出要将碳达峰、碳中和作为示范园区建设的重要内容，分阶段、有步骤地推动示范园区先于全社会实现碳达峰、碳中和。

2021 年10 月，国务院印发的《2030 年前碳达峰行动方案》中指出要实施园区节能降碳工程，选择100 个具有典型代表性的城市和园区开展碳达峰试点建设，在政策、资金、技术等方面对试点城市和园区给予支持。

2021 年11 月，工信部印发的《“十四五”工业绿色发展规划》中提出要实施“工业互联网+绿色制造”，鼓励园区开展能源资源信息化管控。

此外，共有30 个省级行政区在政府工作报告中提及“双碳”目标，为经济社会发展全面绿色转型提供政策指导。

2 园区数字化

2.1 运维平台

园区作为企业集聚发展的核心单元，既是区域经济发展、产业调整升级的空间承载形式，也肩负着聚集创新资源、培育新兴产业、推动城市化建设等重要使命。

但目前园区在实现运行阶段的节能降碳上还存在以下不足:一是园区能源管理水平方面。部分园区缺少对能源结构、设备状态等的精细化管理，园区内能源监测、数据分析、优化处理和统一调度等管理过程智慧化水平较低。二是园区资源利用效率方面。部分园区资源配置结构不完善，资源利用效率较低。

针对以上问题，以传感器、计量设备等为基础，通过数字化手段建设智慧化园区运营平台，提供信息化、专业化、智慧化的节能降碳方式，利用数字技术加快推进工业领域低碳工艺革新和数字化转型，全面推进节能降碳和能源资源高效利用，以更加精细、动态的方式推动工业园区节能降耗、提质增效，充分发挥园区绿色低碳产业和资源聚集化的关键优势，实现供热、供电等公共基础设施的高效利用，以及工业互联网等一体化绿色信息基础建设和数据流动共享，助力园区优化绿色产业链协同布局，推动园区产业循环链接，促进区域能源、资源的综合利用。

2.2 设备基础

数字化园区的节能降碳是通过对设备和环境的实时感知，结合园区及各建筑功能、空间的分布，将园区建筑、用能设备、智慧平台相融合，基于专家系统做出智能决策或自我控制，从而实现建筑内部能源资源利用最优和经济绿色运行。其中，对设备和环境的感知是实现节能降碳的基础。

基于园区建筑三维模型、功能空间布局等信息，梳理园区水、电、气、热各类能源生产、输送、存储和消耗环节，在能源传递的各节点安装电表、水表等计量设备，检测各环节节点的能源消耗情况。基于计量设备从属关系、功能空间分布、楼层部门从属关系等定制化生成能源及设备信息展示界面，从不同维度展示能源流向，达到能源使用清晰可视。空调机组智慧平台界面如图1 所示。安装不同类型的传感器设备，结合建筑信息实现设施运行状态、启停状态、环境参数的可视化展示，设置设备运行参数及阈值，超出阈值范围可触发报警，便于管理人员及时了解设备运行状态，对设备进行统一管理。

图1 空调机组智慧平台界面

2.3 决策分析

基于传感器、计量设备等终端检测设备的数据采集，依托设备运营专业知识和数据挖掘技术建立数据异常判断、能源漏洞探测和设备异常诊断规则库，对采集数值异常和设备系统运营异常进行实时侦测，在进行数据预处理的基础上，有效发掘设备系统潜在的能耗漏洞并报警。

通过对比历史数据，可定制化设置系统运行模板，按季节、工作日、节假日等信息选择合适模板，实现设备运行状态的自动控制。

同时通过多系统数据共享，对园区空间内人员通行数据、人员位置数据进行采集，提供园区人员热力情况的整体视图；对园区空间的环境温度进行测量、提供园区楼宇空间的温度场整体视图，由此对设备负荷、运行参数等进行预测，为管理人员对设备运行状态的控制提供准确的数据支撑。

根据处理数据和信息，针对企业中不同管理层的需求生成智能报表。为高层管理决策人员提供高度提炼的数据和信息，查看能源传递各环节回路的服务范围、环比变化情况，从日、周、月、年等多维度离线分析各回路用能特征，挖掘用能异常情况，辅助节能管理，智能分析与计算各项能源指标，实时监控关键设备节点的负载率、转换效率，包括变压器、UPS、冷冻站等，识别转换效率偏低的设备，为运维操作人员提供运行优化建议，避免能源的浪费。