產業園區智慧能源解決方案
隨着我國經濟社會發展和環境資源壓力增大，各種能源消耗日益劇增，節能減排形勢嚴峻，為貫徹落實《國務院關於印發節能減排綜合性工作方案的通知》的要求，需要推進用能單位能耗監測系統建設，利用現代化技術手段，對建築物用能進行動態監測。現以“互聯網＋”智慧能源平台為核心，構建多類型能源互聯網絡，即利用互聯網思維與技術改造傳統能源行業，形成能源與信息高度融合的新型能源體系。
國家發展改革委、國家能源局、工業和信息化部聯合制定的《關於推進“互聯網＋”智慧能源發展的指導意見》於2016年2月24日開始實施，標誌着能源互聯網在時代的步伐中即將產生新一輪科技和產業變革，新能源技術、信息技術和互聯網技術產業鏈將深度融合，推動新模式和新業態的興起，這對提高可再生能源比例，促進清潔能源利用，提升能源綜合效率，推動能源市場和產業升級，形成新的經濟增長點，提升能源國際合作水平具有重要的里程碑意義。根據國家大的方針政策，2019年4月，山西省能源局發佈了《關於加快培育電能服務產業發展的通知》，該通知要求支持和培育電能服務產業發展：
（1）支持建設“互聯網＋電力”大數據平台；（2）支持不斷延伸電能服務項目和範圍；（3）支持開展園區綜合能源服務項目試點。結合國家方針和地方政策，本文將淺談智慧能源系統在山西某食品產業園中的實際設計思路。
1.產業園區概況
本食品產業園區佔地433333m（2650畝），主要分為食品加工區、冷鏈物流區、中央廚房區、總部花園辦公區和食品文化商業區。根據前期規劃，各區功能預測能源總消耗為：電力負荷52.3MW、天然氣負荷1314m3／h、蒸汽負荷29.5t／h、空調冷負荷43.1MW、採暖負荷45MW。結合能源預測消耗量，規模較大。綜合智慧能源系統設施按照“一中心五網絡多系統綜合提升”思想進行分期建設，“一中心”即為園區提供綜合動力的智慧能源中心（也可稱為“集中能源站”），“五網絡”即電力、熱力、天然氣、自來水與市政雨污水的園區綜合管網，按照園區的實際生產需求靈活供應能源。以下將介紹本案智慧能源主要的供應系統。
2.綜合智慧能源管理平台系統設計
“互聯網＋”綜合智慧能源平台按照低碳智慧園區、保障能源高效可靠運行的思路進行總體規劃設計，以泛在開放的信息通信網為基礎，以建設能源供應清潔化、配置智能化、消費品質化的綜合智慧能源為主線，以打造開放式的能源綜合信息平台為主要手段，集成一次網架、信息通信網絡、配電系統、能源中心繫統、可再生能源系統、用户能耗等，綜合智慧能源運維及資產運營建設內容。通過運用雲計算、大數據、物聯網、互聯網＋，新一代信息通信技術以及能源高效互聯的供給配送技術，在園區建設高效靈活的能源供給系統，安全可靠的電力、熱力、天然氣等基礎網架，泛在互聯的統一信息通信網絡、全局協同的綜合信息管控平台以及友好互動的統一展示平台，實現園區信息通信的統一網絡、多種能源的統一配置以及園區信息的統一管控功能。
系統框架配置，園區綜合智慧能源管理平台分為環境保護、能源供應、運維與管理服務等系統科學高效運作。
該平台建設將融入園區公共服務平台，最終形成針對園區企業開展的投融資、人力資源培訓管理、政務信息、生活配套等服務；系統搭建了園區統一的對外網站及投融資平台，以滿足園區日常需求，後續將提供電子商務等配套服務，還要借力互聯網發展電子商務、提升信息化水平，推動園區及食品產業持續發展。平台體系以市場為導向，緊緊圍繞企業發展中的人力、物力、財力資源，有機整合，協調政府職能部門，立足園區，服務區域、輻射行業，打造產業聚集羣，構建一體化的食品行業綜合資源服務平台。
2.1綜合智慧能源中心
要滿足園區能源供應，需配置一套綜合智慧能源供應體系，提供電力、天然氣、蒸汽、採暖、生活熱水、冷水、三廢處理等服務。根據對園區能源需求種類的分析及能源供應形式的選擇，可知需要建設一座集電能、天然氣、蒸汽、供冷、採暖、衞生熱水一體化製取的能源中心，利用“互聯網＋”進行能源調度分配。其中主要分項供能系統包括：
（1）電力供應系統：光伏發電＋燃氣發電＋市電＋儲電系統。
（2）天然氣供應系統：能源中心內建設LNG氣化站，並設置LNG冷能回收系統。
（3）蒸汽供應系統：由能源中心蒸汽製取設備以及園區的蒸汽管網系統組成；蒸汽的製取來自兩個系統———天然氣分佈式能源蒸汽製取系統及燃氣鍋爐蒸汽製取系統。
（4）冷水系統：集中製冷系統兩套，分別用於滿足園區生產功能區的生產車間空調冷負荷及其他區域空調冷負荷，為避免系統過於龐大，同時配套實施蓄冷系統（水蓄冷空調系統）。
2.2新能源電力及智能微電網
根據能源需求量預測結果，總用電負荷為52.3MW；能源中心內設4.6×2＝9.2MW燃氣發電機組（燃氣發電機組運行時，餘熱鍋爐回收燃氣輪機產生的高温煙氣的熱量，製取蒸汽，可以滿足園區內生產工藝的用汽需求），在各建築屋面新建一套太陽能分佈式發電系統，光伏發電的裝機容量為11.13MW；但考慮到光伏發電受天氣的影響，需要市政電網提供電力負荷約為40MW。燃氣發電及光伏發電等新能源系統投運，可降低園區內建築用電與用冷的成本，並實現能源的高效利用。在新能源發電系統中設置儲電系統，降低電力系統峯值用電，減少電網接入的容量費，同時採用“谷充峯放”的模式，降低用電成本。
以上分佈式發電藉助微電網（Micro-Grid）進行操作運行，是“互聯網＋”在能源領域的創新性應用，微電網將結合“互聯網＋”佔據能源領域新風向標。本案除了由綜合智慧能源運維及資產運營，智慧化平台結合相關配套系統與設備共同實現智能微電網的相關要義外（微電源、負荷、儲能系統和控制裝置構成的系統單元，是一個小型的電力系統，且自愈、激勵和包括用户、抵禦攻擊、提供滿足用户需求的電能質量、容許各種不同發電形式的接入、啓動電力市場及資產的優化高效運行），其同時深度貼合項目的實際能源負荷特徵、能源特徵以及建設規劃佈局，對能源工程的佈置、能源系統的設計進行了全方位的考量與平衡，與智能微電網深度融合，本案將成為智能微電網應用的經典案例。
2.3冷能回收及天然氣供應
在食品加工行業，維持部分食品加工車間低温環境、食品冷庫儲藏、食品冷卻工藝、夏季空調負荷等工藝需要冷能的供應，其中冷庫可根據具體環境選擇農副產品或水產品加工的冷凍要求。通常建設項目可以選擇超低温冷庫（-60℃左右）、低温冷庫（-35℃左右）、中温冷庫（-18～0℃）和高温冷庫（0～10℃），從而可以通過選擇不同的載冷劑，組成不同温度的低温製冷循環，使LNG的冷能利用效率大大提高。LNG是天然氣經淨化、乾燥、脱汞並分離重烴後製得的温度約-162℃的低温液體，在其氣化過程中，可釋放達830～860kJ／kg的冷能。因此，當LNG在氣化站氣化時將釋放的冷能回收，利用其冷能為冷庫供冷。LNG的冷能用於冷庫方面一般是採用冷媒與LNG在低温換熱器中進行熱量交換，冷媒經管道進入冷庫，通過冷卻盤管釋放冷量從而實現對物品的冷凍冷藏。
天然氣供應：新建LNG氣化站，用槽車將LNG運至氣化站，利用卸車增壓器將LNG加註至LNG儲罐儲存，LNG儲存期間壓力保持在0.3～0.4MPa，儲存温度為-162℃，操作温度為-145℃。使用時，利用儲罐增壓器為儲罐增壓到0.6MPa，利用壓差將LNG送至冷能回收系統。在冷能回收系統中，液態天然氣經過與冷媒換熱，升高温度發生相變，轉化為氣態，加臭後進入天然氣管網，送至用氣單元，實現能源綜合利用。
2.4蓄冷系統
設計選擇水蓄冷空調系統來滿足園區夏季辦公商業的空調部分冷負荷需求。水蓄冷技術利用夜間低谷電價時段蓄冷，白天電價高峯時段釋放冷量供末端使用，達到削峯填谷的作用，製冷主機容量和裝機功率都遠遠小於常規空調系統，高、低壓配電設施減小，降低了電力建設費用。另外，水蓄冷技術減少了冷卻循環水量，減小了冷卻塔尺寸及風機耗電量，降低了系統的初投資。蓄冷系統削峯運行策略示意圖如圖2所示。
綜合智慧能源系統是轉型發展與提檔升級的科技型能源系統相互組合的綜合體，它符合“聚享、綠色、智慧”的建設與發展理念，能夠實現行業節能減排低碳發展目標，利用“互聯網＋”雲端管理，削減企業自身人力成本，結合峯谷平電價及用能需要優化調度調峯策略。系統具備實時數據管控、設備能效管理、能耗數據對比等功能，可以通過能耗數據、經營數據等分析企業節能空間和經營狀況。