“双碳”战略下大型园区智慧能源管理平台规划建设研究

2022-11-10黄登尧

低碳世界 2022年7期

黄登尧

（深圳市特区建发科技园区发展有限公司，广东深圳 518000）

0 引言

随着全球经济一体化进程的不断推进和气候变暖问题日益严重，全球的自然灾害频频发生。中国作为全球社会治理和环境整治的重要参与者，积极主动地融入全球环境治理进程中，承诺将在2030 年实现逐步降低碳排放量，争取在2060 年实现“碳中和”基本目标[1]。在此条件下，“双碳”战略发展和能源资源结构调整等政策强强融合，再利用数字能源系统运转和网络化大升级的条件下，实现智慧园区的不断升级。本文以“双碳”战略下大型园区智慧能源管理平台规划建设为研究内容，构建多类型能源互联网络，即利用互联网思维与技术改造传统能源行业，形成能源与信息高度融合的新型能源体系。

1 项目建设目标

1.1 “双碳”战略背景与政策

随着中国政府提出“30·60 双碳”目标，“碳排放达峰后稳中有降”已成为中国2035 年远景目标，各地区政府积极筹备能源领域管理工作，可以借助双碳政策、抓住电力市场和碳市场发展机会，推动园区智慧能源管理平台运营及发展，并且丰富能源结构，以电能为枢纽，利用多能转换打破能源子系统之间的壁垒，将传统集中、单向、生产者控制的能源系统，转变成集中式与分布式协同、能流双向快速变化、主体互动的新型智慧能源系统，从而有助于充分利用不同能源特性，实现能源互济，不断提高系统整体的用能效率[2]。

1.2 必要性分析

以“双碳”战略为支撑的大型园区智慧能源管理平台，是在现有的信息化平台的基础上建设的统一化、集成化能源管理平台。它集成各类能耗数据到同一平台上，实现各园区建筑能耗和碳排放数据互联，形成专家经验库，同时借鉴节能减碳效果好的园区或建筑，形成良性循环发展，进而实现整个园区的低碳运营[3]。整个项目的设计和运营，能有效打破数据壁垒，实现数据贯通和管理规范化；能开展节能诊断及评估，减少能源浪费；能实现能效最优化；还能进行负荷预测分析，实现购电红利最大化；能对设备健康进行科学管理，提升设备利用率；能够开展智慧微网优化调度工作，进而有助于推动绿色低碳发展，开展碳资产管理，实现碳资产保值增值。

1.3 建设目标

以“双碳”战略为支撑的大型园区智慧能源管理平台，是按照零碳排放园区建筑的定位，根据整个园区内企业能源运营及业务开展量身打造的数字化能源云平台，为能源运营实现碳排放全过程管理、智能微网、节能降耗等提供智能化业务管理服务，全面提升园区能源运营能力，为各园区建筑提供优质的电力能源服务[4]。在此过程中，以园区单位产值、单位工业增加值碳排放量和碳排放总量稳步下降为主要目标，在保证工业企业或研发办公企业正常生产经营

活动的前提下，着力优化园区空间布局，推进可再生能源利用，着力提升节能水平，开展绿色运营，合理控制工业过程碳排放量，建立减污降碳协同机制，推进创新发展和绿色低碳发展。

2 平台规划

2.1 平台定位

首先，以“双碳”战略为支撑的大型园区智慧能源管理平台，是能源运营管理和能源生产消费等环节融合发展的综合能源服务云平台。该平台主要借助数据信息的采集提取、能源消耗和效能的分析、节能措施的服务管理、新型能源的利用和碳排放量的智能化管理过程，实现高效率管理园区内能源资源的基本目标。以“双碳”战略为支撑的大型园区的定位是建成零排放的综合园区，据此，平台主要通过园区内结构位置的合理铺排，更大程度上节约园区中的可再生能源。能源管理功能如图1 所示。

图1 能源管理功能

其次，该平台能够借助园区内不同企业的能源消耗分析，结合诊断优化技术不断减少园区内的能源浪费，提升碳使用效率，还能进一步依托交易决策优化机制，保全大型智慧园区内部碳资产，实现其增值，为园区内企业提供更好的碳聚合服务。

最后，该平台还能将分散的碳资产进行集中管理运营，不断提高国家核证自愿减排量（chinese certified emission reduction, CCER）开发效率，实现碳资产的获利，助力实现“双碳”目标。

总之，基以“双碳”战略为支撑的大型园区智慧能源管理平台的规划建设范围覆盖整个大型智慧园区内部各个建筑的全部配电房、末端用能租户、公共区域用能系统（照明、空调、动力等）、分布式光伏发电、储能站、制冷站、充电桩等，实现对能源的高效率管理。

2.2 系统架构设计

园区智慧能源管理平台具有生态化、统一化的特点，在方便管理的同时为企业创造价值，实现管理多个项目，且同时包含多种不同的组织层级，支持多个组织角色同时管理。在此过程中，大型园区智慧能源管理平台能搭建成多项目、多组织、跨区域的统一服务体系，构建利益多元化的能源数字经济共享平台，实现能源云平台架构设计的目标。平台架构设计的感知层包括电、水、制冷系统、气象环境、光伏、储能和充电桩，能顺利接入各个园区的系统平台，实现各园区能源数据和运营平台数据的统一管理。

2.3 功能架构设计

园区智慧能源管理平台的功能主要包括大型园区的用能成本运营优化、新能源应用管理、碳资产管理和概览驾驶舱等。在实现上述四大功能的过程中，智慧能源管理平台能借助能源云模块，结合云计算、大数据、物联网（IoT）、移动应用等应用技术，以园区或建筑内的各种现场设备层所获取的各项数据为基础，构建庞大的业务应用层[5]。此外，智慧能源管理平台还将建设数据共享机制和共享平台，将园区的能耗数据对接到当地发改委或能源局平台，实现数据上云赋能目标，为更好地开展能源资源管理奠定基础。智能能源管理平台功能架构如图2 所示。

图2 智能能源管理平台功能架构

3 平台建设方案

3.1 传统用能监控与优化

传统用能监控和优化可借助节能诊断、制冷系统AI 优化、经济性购电和设备健康管理等实现大型园区内部不同企业之间需用能源资源的智慧化监管。以节能诊断监控为例，智慧能源管理平台能够对各个园区用能跑冒滴漏、异常用能、不合理用能问题等进行智能识别和定位，及时提醒管理人员，避免用能浪费，并且能够通过动态能耗预警技术将园区用能体系进行定额管理，对异常用能进行预测性定位和提醒。

3.2 新能源应用管理

以智慧微网优化调度为例，智慧能源管理平台中的智能微网系统能结合光伏发电情况、储能充放电策略、电价以及用户负荷情况综合统计分析，输出微电网运行的最优经济策略，进行削峰填谷并降低最大需量，降低用能成本，促进节能减排，从而实现零碳目标，缩短智能微网系统的投资回收期。就新能源管理中的光伏管理而言，智慧能源管理平台能够对光伏发电功率、光伏电池板运行参数、设备状态信息及设备故障信息进行实时监视，以及进行光伏发电实时功率趋势棒图展示，快速了解光伏组件实时发电情况。

3.3 碳资产管理

智慧能源管理平台的碳资产管理模块充分利用大数据、人工智能等新技术手段，以满足工业园区建设过程中企业碳资产管理数据化、电子化、信息化以及智能化的需求，不断提高企业碳资产的智能管理水平。通过构建碳排放管理体系，结合企业生产工艺流程等，全面识别企业运行过程中可能存在的碳排放源头，以企业为基本支撑，探究企业在生产效能满足和碳配额资产管理、节能减排功效资产及CCER资产等方面的具体应用措施，通过成本和效益的对比，探明企业在碳资产管理过程中可能存在的各项弊端，进而根据弊端和问题选择解决方案，实现企业规范化、高效化、专业化的碳资产管理。

大型园区智慧能源管理平台的碳资产管理模块主要分为碳排放管理、碳配额管理和碳交易管理三大内容。以碳交易管理为例分析可知，大型园区智慧能源管理平台的碳交易管理主要包括市场供求时序分析、交易决策辅助、碳交易管理、CCER 碳减排项目管理和碳聚合管理等内容。其中，市场供求时序分析以市场参与者的行为模型与基本面数据为基础，预测市场供需，形成周期性碳市场分析报告以及碳价预测结果；交易决策辅助依据实时碳价、市场行情，AI 测算履约成本、生产效益，实现减排成本与生产利润的平衡，提供最优履约方案；碳交易管理则借助平台功能，通过对企业生产和历史排放情况的计算分析，预测监测期内企业累计排放量和配额盈缺情况，同时考虑市场形势，包括市场价格趋势、碳交易流动性、政策性风险等多个约束变量，确定对外购售配额CCER 减排量交易策略。

4 平台效果与综合效益分析

4.1 平台应用效果

大型园区智慧能源管理平台能应用大数据、物联网、云计算等关键技术，实现能耗监测及能效管理的可视化、信息化、智能化，提高管理效率，能够削减尖峰负荷，实施智能运维，提升园区用能管理水平，降低园区用能及管理成本，能够结合企业用能需求计划及电力和化石能源供给情况，优化调配能源存储计划，能在外部能源供给紧张时保障企业的能源供给。

4.2 综合效益分析

“双碳”战略支持下大型园区智慧能源管理平台的规划建设，实现了人工智能和数据挖掘技术、专家库系统、碳交易策略技术和能源服务平台等的高效率创新应用，提高了园区建筑节能水平，使得可再生能源消费比重达到10%以上。据统计，园区开展绿色运营，减少碳排放后，整个园区碳排放总量及园区单位产值或单位工业增加值碳排放量预计可下降40%以上。同时，大型园区智慧能源管理平台通过智慧微网系统实现光伏自发自用，使得余电上网实现了绿色用电，且输出微电网得以运行最经济策略，从而能够进行削峰填谷并降低最大需量，降低用能成本，促进节能减排及实现零碳目标，也通过碳排放交易决策优化、自愿减排项目开发及碳聚合，实现碳资产保值增值，获得碳收益。