工業(yè)園區(qū)綜合能源管理技術(shù)和案例分析-數(shù)字化促能源轉(zhuǎn)型

1、西門(mén)子曹城祿：工業(yè)園區(qū)綜合能源管理技術(shù)與案例分析數(shù)字化促能源轉(zhuǎn)型西門(mén)子智慧能源微網(wǎng)事業(yè)部總監(jiān)曹城祿曹城祿：感謝各位同仁、各位專家參加這個(gè)會(huì)議。主要介紹兒個(gè)部分，一個(gè)是綜合能源的背景和定義，包括國(guó)內(nèi)國(guó)外，以及工業(yè)園區(qū)為依托介紹一下園 區(qū)里怎么樣部署綜合能源應(yīng)用和解決方案，后面會(huì)介紹一下應(yīng)用案例，包括國(guó)內(nèi)和國(guó)外的案例。西門(mén)子提了未來(lái)的4d能源系統(tǒng)模型，一個(gè)是低碳化，一個(gè)是分布式，一個(gè)是市場(chǎng)化，一個(gè)數(shù)字化， 今天講一下數(shù)字化，這和國(guó)內(nèi)專家學(xué)者提的差不多，像周院士提的三代電網(wǎng)，轉(zhuǎn)變?cè)诜植际侥茉春痛箅娋W(wǎng)。綜合能源的定義，國(guó)內(nèi)外沒(méi)有明確統(tǒng)一的定義，主要是兩層，一個(gè)是綜合能源供應(yīng)，第二是從服務(wù), 包括工程服

2、務(wù)，投資服務(wù)，運(yùn)營(yíng)服務(wù)。國(guó)外有不同的叫法，西門(mén)子叫廣義的分布式，也是多種含義。多種 能源的融合，還有化石和可再生能源的融合，供應(yīng)鏈的融合，最新的供應(yīng)技術(shù)和運(yùn)營(yíng)模式的融合，這個(gè)給 人家拋磚引玉，更多的從區(qū)域能源，分布式能源，多能互補(bǔ)，以及能源互聯(lián)網(wǎng)都有一些交義的融合的地方。 個(gè)人覺(jué)得定義全面一點(diǎn)，是利用先進(jìn)的物理信息技術(shù)和創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)模式，實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃，優(yōu)化運(yùn) 行，在滿足個(gè)性化需求的基礎(chǔ)上，有效提升整體能源利用效率，促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展。針對(duì)園區(qū)來(lái)講，西門(mén)子提的智慧園區(qū)可能跟其他的不一樣，能源是基石，就像空氣對(duì)人一樣，有的時(shí) 候不覺(jué)得，沒(méi)有的時(shí)候才覺(jué)得這是離不開(kāi)的，能源也是一樣，發(fā)展任何產(chǎn)業(yè)

3、都需要能源的支撐。最近西門(mén) 子也是跟整個(gè)行業(yè)發(fā)展要求，配合智能化，綠色工廠，智能制造的趨勢(shì)去做，西門(mén)子提的支柱就是綠色、 智能、安全。綠色體現(xiàn)在綠色能源的高效利用和智能監(jiān)控。智能就是數(shù)字化、信息化，開(kāi)放平臺(tái)，安全就 是能源安全，運(yùn)營(yíng)安全，信息安全。智慧園區(qū)專項(xiàng)研究，工業(yè)創(chuàng)新屮心建設(shè)，智慧能源專項(xiàng)規(guī)劃，這是西 門(mén)子針對(duì)數(shù)字化工廠或者智能制造轉(zhuǎn)型人的架構(gòu)。西門(mén)子跟各個(gè)園區(qū)或者地方政府推工業(yè)4. 0的創(chuàng)新服務(wù) 平臺(tái)，包括建數(shù)字化工廠的能力屮心，為這個(gè)園區(qū)或周邊有需求智能制造的企業(yè)服務(wù)，是一個(gè)共享式的服 務(wù)屮心。第二可以做一個(gè)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)中心，可以做培訓(xùn)，概念引導(dǎo)，以及和高校的共同合作。第三 個(gè)就

4、是針對(duì)行業(yè)的，本地化實(shí)際需要的解決方案，根據(jù)客戶的需求，要做什么改造，比如鋼鐵行業(yè)的智能 制造什么樣，每個(gè)行業(yè)的需求是不一樣的。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，工業(yè)信息化安全是最重要的，西門(mén)子也提出 了一個(gè)框架，這是主推的園區(qū)服務(wù)最核心的一部分，就是產(chǎn)業(yè)服務(wù)中心，工業(yè)創(chuàng)新屮心。第二個(gè)抓手就是 從智慧城市或者特色小鎮(zhèn)。提出了西門(mén)子針對(duì)能源方面的保證，這樣的架構(gòu)分為三層，第一層叫分布式能 源基礎(chǔ)模塊，包括光伏、儲(chǔ)能、風(fēng)電、燃?xì)夥植际?，這是基礎(chǔ)模塊。第二就是園區(qū)能源管理系統(tǒng)。第三個(gè) 是云平臺(tái)及能源互聯(lián)網(wǎng)的平臺(tái)架構(gòu)。今天重點(diǎn)講一下最后的數(shù)字化，大概過(guò)一下，西門(mén)子有比較全面的經(jīng)驗(yàn)，從專家經(jīng)驗(yàn)，財(cái)務(wù)融資，工 程設(shè)計(jì)等等。

5、西門(mén)子也是在推數(shù)字化光伏的方案，叫sie,安全/智能/高效。怎么樣體現(xiàn)安全，西門(mén)子和 光伏廠家合作，背板的防護(hù)等級(jí)要做到a類(lèi)。笫二個(gè)也跟光伏組件做數(shù)字化的組件來(lái)保證安全，在做檢測(cè) 系統(tǒng)的時(shí)候，把用戶的檢測(cè)平臺(tái)，工廠使用負(fù)荷平臺(tái)聯(lián)合一起做，實(shí)現(xiàn)了智能化的能源管理消耗以及使用， 供應(yīng)端可預(yù)測(cè)，可視化。第三個(gè)就是高效，一些做光伏組件的，怎么樣提高單機(jī)組件的轉(zhuǎn)化率，在技術(shù)總 包的時(shí)候，按照西門(mén)子項(xiàng)目管理需求，保證光伏組件的高效。這是講的以光伏為例，介紹西門(mén)子在分布式 能源組建的模塊特點(diǎn)和特色，其他的包括儲(chǔ)能和燃?xì)夥植际胶惋L(fēng)電這里不介紹了。針對(duì)第二個(gè)平臺(tái)，這是綜合能源軟件架構(gòu)，左邊是針對(duì)微網(wǎng)的解決方案，

6、主推微網(wǎng)控制器平臺(tái)，細(xì)分 來(lái)講分很多種，看看微網(wǎng)你的需求和控制模式，有簡(jiǎn)單的微網(wǎng)控制器的盒子，控制響應(yīng)速度更快，策略更 簡(jiǎn)單。也有高端復(fù)雜的控制系統(tǒng)，可以把很多的控制策略進(jìn)行優(yōu)化整合，這是西門(mén)子控制這塊的功能。第 二個(gè)就是monet,這是產(chǎn)品平臺(tái)名稱，源網(wǎng)荷儲(chǔ)的平臺(tái)，第三是desm,會(huì)有很多種應(yīng)用的商業(yè)模式在里面， desm平臺(tái)可以把這個(gè)平臺(tái)和未來(lái)的電力市場(chǎng)融合在一起進(jìn)行交互。西門(mén)子主推綜合微網(wǎng)解決方案就是微網(wǎng) 方案和區(qū)域的平臺(tái)，加上desm平臺(tái)，做一個(gè)大的準(zhǔn)備。具體來(lái)講就是這四個(gè)方面，這里多了一個(gè)分布式能源系統(tǒng)的雙胞胎的平臺(tái)，制造行業(yè)提數(shù)字化雙生概 念多一點(diǎn)，西門(mén)子同樣把制造業(yè)數(shù)字化雙胞胎的

7、理念引用過(guò)來(lái)，多了一個(gè)仿真和模擬的平臺(tái)。第二個(gè)是控 制器，第三是能源運(yùn)營(yíng)管理中心，第四是靈活性資源管理。這個(gè)平臺(tái)可以做水電氣熱綜合能源的組成和控 制分析，這是能源的供應(yīng)端，也可以做管網(wǎng)，包括配網(wǎng)，氣網(wǎng)的配置，和供應(yīng)端融合的集成。第三個(gè)階段 可以做整個(gè)系統(tǒng)的評(píng)估和系統(tǒng)優(yōu)化。西門(mén)子的特點(diǎn)，可以做水電氣熱供應(yīng)端，可以和傳輸端整合在一起, 做全面的模擬仿真。這是做仿真平臺(tái)的四個(gè)維度，一個(gè)是技術(shù)層面，技術(shù)的細(xì)則，可以可視化，可以做很 多財(cái)務(wù)分析，包括指標(biāo)、收益率。還可以做多場(chǎng)景的分析，配比的分析，財(cái)務(wù)現(xiàn)金流的布置，國(guó)內(nèi)有一個(gè) 園區(qū)已經(jīng)做了應(yīng)用，這是熱力這塊，從園區(qū)2017-2025,西門(mén)子提了四點(diǎn)建議，

8、包括負(fù)荷增長(zhǎng)的可能性, 以及和外網(wǎng)的可能性。還模擬整個(gè)儲(chǔ)能、光伏、風(fēng)電，給出判斷，風(fēng)電是負(fù)收益的，可以不可以從園區(qū)里 拿掉，光伏是正收益，儲(chǔ)能是影響中性，具體都是有模擬場(chǎng)景得出的結(jié)論和數(shù)據(jù)的支撐，這是第一個(gè)做水 電汽熱綜合能源組成分析的平臺(tái)。第二個(gè)我們做管網(wǎng)的，可以跟電網(wǎng)，變電站，電能的走向，地纜的埋設(shè) 方向，其他的水網(wǎng)管網(wǎng)的厚度，需要不需要加壓，可以進(jìn)行多端分析，可以結(jié)合地圖直觀展示，來(lái)實(shí)現(xiàn)模 型可視化，這里面有很多高級(jí)算法，包括潮流和故障分析，以及預(yù)期故障分析，涉及到新能源比重占很大 的時(shí)候，整個(gè)的特定值的分析。第二個(gè)就是綜合能源控制系統(tǒng)平臺(tái)，顯示的是很復(fù)雜，中i'可是不同發(fā)電組成

9、部分的復(fù)合曲線，下面是 儲(chǔ)能的曲線，這邊是儲(chǔ)能，左下角是優(yōu)化模式，可以一鍵優(yōu)化。右邊的圖是跟未來(lái)的合作，未來(lái)的電力市 場(chǎng)，電價(jià)的波動(dòng)，燃?xì)獾膬r(jià)格的波動(dòng)，光伏天氣的變化影響光伏發(fā)電的預(yù)測(cè)等等，根據(jù)這些可以做集成的 優(yōu)化，做全面優(yōu)化策略的調(diào)整。其中有一個(gè)叫微網(wǎng)控制器，內(nèi)嵌在微網(wǎng)里一個(gè)很小的控制單元，主要是針 對(duì)一些小的及成本比較低的，可以把儲(chǔ)能、光伏逆變器連接，和網(wǎng)電及chp自帶的控制系統(tǒng)連接，和園區(qū) 及樓宇的可控負(fù)荷，連接，從而根據(jù)需求去調(diào)控微網(wǎng)內(nèi)的這些元素。sicam微網(wǎng)控制器有經(jīng)濟(jì)、可靠和綠 色三種模式可選擇。西門(mén)子有一個(gè)spectrum power分布式能源，微網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)，分布式能源/

10、微網(wǎng)管 理系統(tǒng)不僅是監(jiān)控，完善的控制最優(yōu)算法可以為本地微網(wǎng)帶來(lái)更多的好處。西門(mén)子在徳國(guó)小鎮(zhèn)基于牛物質(zhì)能源多能互補(bǔ)的項(xiàng)目，這也是徳國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目之一，這里山下 有一個(gè)農(nóng)場(chǎng)，養(yǎng)奶牛，奶牛產(chǎn)生的糞便與周邊的生物質(zhì)秸稈制蛍發(fā)電，山下有光伏和風(fēng)電，還有電動(dòng)汽車(chē)， 是多種能源的協(xié)同。最近在做整個(gè)小鎮(zhèn)的配網(wǎng)，怎么適應(yīng)這個(gè)微網(wǎng)的調(diào)節(jié)，保證微電網(wǎng)和周邊電網(wǎng)的穩(wěn)定。 西門(mén)子和當(dāng)?shù)氐呐渚W(wǎng)公司成立了研究機(jī)構(gòu)，在這里做各種各樣的研究。國(guó)內(nèi)的案例，在國(guó)家能源分布式基礎(chǔ)研發(fā)中心，這個(gè)更多的是從技術(shù)驗(yàn)證的角度看待問(wèn)題，各種元素 都有，光伏，單晶硅、多晶硅等等，更多的是從技術(shù)的驗(yàn)證和技術(shù)復(fù)雜度做示范工程，做了中間的微網(wǎng)管

11、 理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電、氣熱等多種分布的能源，這也是一個(gè)案例。第三個(gè)是源網(wǎng)荷儲(chǔ)的平臺(tái)，可以把園區(qū)里的樓宇，工廠的負(fù)荷端，儲(chǔ)能，可再生資源和電網(wǎng)接到這個(gè) 平臺(tái)里，因?yàn)槲鏖T(mén)子定義的是未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)的平臺(tái)。根據(jù)資產(chǎn)運(yùn)行策略及規(guī)則，對(duì)分布的靈活資源進(jìn)行 控制。這是在米蘭世博會(huì)的案例，世博會(huì)的能源管理平臺(tái)，有一百個(gè)變電站，大概6000v,還有2000表計(jì)， 8500個(gè)智能照明，50輛的智能電車(chē)，2個(gè)運(yùn)營(yíng)中心，這個(gè)在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有案例，現(xiàn)在還在談的過(guò)程當(dāng)中，下 半年或者明年年初應(yīng)該有一個(gè)實(shí)實(shí)在在落地的支持項(xiàng)目。第四個(gè)就是針對(duì)不同目標(biāo)的市場(chǎng)的不同應(yīng)用，結(jié)合未來(lái)電力市場(chǎng)，如果資產(chǎn)關(guān)注在負(fù)荷端就是迅速響 應(yīng)，如果關(guān)注的是

12、電廠，就是需求側(cè)響應(yīng)。歐洲虛擬電廠做的比較多，國(guó)內(nèi)也在提這個(gè)說(shuō)法。第三個(gè)是產(chǎn) 銷(xiāo)者，大家提并網(wǎng)式微網(wǎng)和離網(wǎng)式微網(wǎng)也是這個(gè)概念，同一個(gè)用戶有多余的電就是生產(chǎn)能源的用戶，需要 能源的時(shí)候，還要從電網(wǎng)公司買(mǎi)，這時(shí)候就是融合，又是生產(chǎn)，又是消費(fèi)，對(duì)于這種也有這種玩法，把源 網(wǎng)荷儲(chǔ)的資產(chǎn)和未來(lái)電力市場(chǎng)合起來(lái)做。在丹麥有一個(gè)購(gòu)物中心，這本身是耗電大戶，就是600千瓦，50 個(gè)電動(dòng)汽車(chē)充電，電池儲(chǔ)能2. 0mw,中i'可還有樓宇自動(dòng)化，也是用了西門(mén)子desigo解決方案，這也是一個(gè) 示范性的項(xiàng)目。從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)講很好，投資方直接就是購(gòu)物中心，一般傳統(tǒng)的用能大戶，現(xiàn)在還可以用能 源賺錢(qián)，不僅僅是滿足市場(chǎng)

13、的用能，也是運(yùn)用的產(chǎn)銷(xiāo)的模式。先進(jìn)配網(wǎng)簡(jiǎn)單介紹一下，對(duì)未來(lái)，如果分布式能源或者新能源的比例過(guò)多，對(duì)配網(wǎng)的挑戰(zhàn)運(yùn)營(yíng)模式有 很大的變化，西門(mén)子在配網(wǎng)的上對(duì)故障的定位，停電管理，新能源集成，針對(duì)這個(gè)有一個(gè)先進(jìn)的配網(wǎng)管理 方案，這個(gè)和電力公司談的比較多一些，未來(lái)的話，如果新能源比重過(guò)大，作為運(yùn)營(yíng)商來(lái)講就需要考慮配 網(wǎng)的管理。mindsphere是西門(mén)子的平臺(tái)，是開(kāi)放的生態(tài)系統(tǒng)，我們合作方有咨詢/戰(zhàn)略合作伙伴和技術(shù)供應(yīng)商。 針對(duì)能源來(lái)講，西門(mén)子在上一次和阿里云有實(shí)質(zhì)的合作，確保在中國(guó)有落地的支撐，因?yàn)橹袊?guó)有數(shù)據(jù)安全 的法律，國(guó)外的平臺(tái)必須在碩件落實(shí)在國(guó)內(nèi)，和阿里云的合作，在成都有一個(gè)大的工業(yè)研究中心成立

14、了， 招了兩三百人的工程師，準(zhǔn)備做前期的工作。能源方面主要是兩塊，一個(gè)是能源管理，怎么做能源的節(jié)能， 主要結(jié)合西門(mén)子的工業(yè)，結(jié)合專家的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)能力做能源管理的平臺(tái)。第二個(gè)是分布式能源的大數(shù)據(jù)分 析，包括發(fā)電和預(yù)測(cè)，發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性調(diào)度等等。這是在國(guó)外做的能效服務(wù)平臺(tái)的例子，這是針對(duì)汽車(chē)行業(yè)， 能源管理通常是幫你節(jié)能省電，但是真正做的時(shí)候難度很大，個(gè)人理解，西門(mén)子是做垂直行業(yè)的，要按行 業(yè)細(xì)分，針對(duì)行業(yè)的流稈，工藝的過(guò)稈不一樣，真正幫他做節(jié)能，做到供應(yīng)端光伏+儲(chǔ)能，針對(duì)使用端怎 么真正做到節(jié)能降耗，對(duì)整個(gè)行業(yè)要有深入的理解。在西班牙，在其可控制的工廠實(shí)現(xiàn)了 15%的能源效率提升，在2014年直接節(jié)

15、省了超過(guò)5百萬(wàn)以上歐元的能源支115,提高能效15%,回收期2年左右。這是工業(yè) 園區(qū)的綜合解決方案，講了綜合能源的背景定義。最后介紹一下應(yīng)用案例。笫一個(gè)是在廣州，在廣州為屮新知識(shí)城綜合能源規(guī)劃和整體規(guī)劃，和廣州省 電力設(shè)計(jì)院一起做的。廣州開(kāi)發(fā)區(qū)里有一個(gè)穗開(kāi)電業(yè)，也是在中新知識(shí)城里面，西門(mén)子組成了合資公司， 在做廣州或者廣東市場(chǎng)智惹能源相關(guān)的項(xiàng)目，為開(kāi)發(fā)區(qū)的能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)支持。同時(shí)和合作伙伴 一起搞智慧能源產(chǎn)業(yè)園，西門(mén)子在當(dāng)?shù)赜幸粋€(gè)做變壓器的產(chǎn)業(yè)及一個(gè)合資公司，做分布式能源和能源互聯(lián) 網(wǎng)，有一個(gè)產(chǎn)品還沒(méi)有落地，有一個(gè)內(nèi)燃機(jī)可能會(huì)落在這個(gè)產(chǎn)業(yè)園里。第二個(gè)案例是西門(mén)子工業(yè)園區(qū)智慧 園區(qū)頂層設(shè)

16、計(jì)，智能制造，以工業(yè)4.0為核心，這是一個(gè)造紙的工業(yè)園，最近環(huán)保要求比較高，小的紙廠 因?yàn)榄h(huán)保投資壓力太大，紛紛關(guān)掉了，對(duì)大的造紙廠是大的機(jī)會(huì)，所以他們紛紛擴(kuò)建產(chǎn)能，新的產(chǎn)業(yè)園就 是高標(biāo)準(zhǔn)，西門(mén)子以工業(yè)4.0未來(lái)新型了園區(qū)的設(shè)計(jì)，這里涵蓋了能源、生產(chǎn)，自動(dòng)化的水平，還有設(shè)備 的智慧化提升和過(guò)程的業(yè)務(wù)診斷。第二是設(shè)備的綜合效率，早也有一個(gè)oee,從設(shè)備的監(jiān)測(cè)、運(yùn)行、可靠 性以及全過(guò)程的管理，提高設(shè)備的開(kāi)機(jī)率。第三從它的品質(zhì)管理，最后就是節(jié)能和環(huán)保，怎么樣從園區(qū)層 面提高能源的效率，以及全園區(qū)的范圍的能源監(jiān)控，從生產(chǎn)線到基礎(chǔ)設(shè)施都能管理起來(lái)。第五個(gè)就是環(huán)保， 怎么樣達(dá)到環(huán)保排放指標(biāo)的要求，比如水的處理，空氣指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，能耗的指標(biāo)等等。全廠區(qū)建設(shè)自備電 廠+光儲(chǔ)充一體+能源運(yùn)營(yíng)的高效能源架構(gòu)。包括40mw光伏，500kw的儲(chǔ)能。廠區(qū)能源運(yùn)營(yíng)管理川心ems, 這是針對(duì)工業(yè)4. 0產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)的綜合能源的項(xiàng)目。針對(duì)智慧城市來(lái)講，比如在維也納東北部郊區(qū)做的asperm 智惹城區(qū)，正在規(guī)劃建設(shè)的一座面向未來(lái)的實(shí)驗(yàn)性智慧小鎮(zhèn)。這個(gè)是在徳國(guó)市政綜合運(yùn)營(yíng)商，這個(gè)小區(qū)人