双碳案例|北京科技园区节能项目措施及数据

随着能源供给侧改革及电力体制改革的推进，我国能源发展进入新时期，在“互联网+智慧能源”中国制造2025及两化融合的时代背景下，能源产业与信息技术的深度融合已经成为现代能源体系的重要形态及发展模式。

能源服务从传统能源建设及供应向信息化、数字化、智慧化的能源服务模式转变。“2030年碳达峰、2060年碳中和”目标背景下，国家鼓励清洁可再生能源的发展，分布式光伏系统凭借因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的特点，充分利用当地太阳能资源,替代和减少化石能源的消费。

同时，传统的节能管理方式和举措难以满足产业园区运营方节能管理的需求。借助信息技术工具，搭建园区智慧能源管理平台，已成为持续推进节能降耗和实现用能精细化管理的必然趋势，也是建设智慧园区的重要组成部分。

1.项目设计理念

以北京某科技园区为例。北京海淀区有着丰富的光照资源，由于科技园区采用一般工商业电价，电价峰谷平差价很高，园区用电负荷曲线具有明显的峰谷时间段，根据园区能源现状，结合园区电、冷等能源的消耗形式及用能时段综合运用分布式光伏、水蓄冷、电储能等成熟技术.从全流程或者运营周期视角评价和提升能源利用的综合效率经济性，并且强调可再生能源的充分利用，显著降低化石的消耗量，助力可持续发展。

实践中根据用能需求和隶属地清洁源赋能，科学规划、合理配置，集成各类分布式能源(风、光等)，实现多元化能源的优配置，降低能源成本，提高清洁占比，同时积极参与电力交易、需量管理、分布式发电市场化交易，，提升能源使用效率。达到充分利用可再生能源资源，提高园区能源效率。致力打造综合智慧能源示范项目。

2.项目设计方案

本项目通过综合智慧能源管理平台把分布式光伏发电系统、电化学储能系统、水蓄冷系统等集成，运用多能互补、智慧物联技术、信息技术，在综合智慧用多能互补、能源管理平台上进行显示。

 

1.分布式光伏发电系统

并网光伏发电系统通过太阳能电池组件将太阳能辐射能量直接转换为电能，直接通过并网逆变器，把电能送上电网的发电系统。它主要由太阳能电池方阵、并网逆变器、汇流箱、交流控制柜等部分组成，白天有日照时，太阳能电池方阵发出的电经过并网逆变器将电能直接输送到工业园区内的配电网，夜间没有日照时，光伏系统停止发电。屋顶分布式光伏发电系统合理利用建筑厂房屋顶不额外占用土地，光伏发电就近接入就地消纳，减少设备投资，降低线路损耗。

分布式光伏系统使用自发自用模式，充分利用园区屋顶未被其他建筑阴影遮挡部分错设光伏组件，利用光伏日间发电功率峰低园区尖峰电价用电功率，峰低园区用电成本。

本项目分布式光伏发电系统总装机容量148kwp,其中，屋顶容量116kwp,车棚容量32kWp，光伏组串布置方向与楼的方位角一致，倾角约5”，组件拟选用545Wp，屋顶逆变器拟选用100kw，车棚逆变器拟选用30kW。

2.分布式光伏发电系统

储能系统主要包括:PCS变流器，电池系统，BMS系统，EIS 系统，空调系统，消防系统，户外柜体，控制和监控系统等。

储能系统采用削峰填谷的运行方式，同时接受园区综合能源管理平台的运行调配指令，根据园区用电负荷功率，光伏发电功率，电力现货市场实时电价，电网需求侧调度需求，通过园区综合能源系统实时优化策略，进行灵活充放电策略，最大限度降低园区用能单价及总成本。

电储能系统安装在用户侧，可以将夜间电价低谷时段的电量存储起来，白天电价峰值时段释放出来利用峰谷电价差，降低园区用电成本，

根据园区实际用电负荷曲线及园区配电系统图，本项目储能系统规划为:配电低压侧 0.4kV 母线接入300kW/690kwh 的储能系统，由3套100k/230kwh(可用容量100kw/200kwh)的模块化储能一体机构成，在10kV总并网柜增加双向表计用于控制储能系统能量逆流，系统运行策略暂定为每天两充两放的方式，可实现日调节电量1.2llwh。储能系统运行策略:在低谷电状态下电网对储能系统充电，峰电状态下储能系统对负荷放电，以此通过峰谷价差获取收益。

3.水蓄冷系统

水蓄冷空调系统是以水为介质，利用夜间电网多余的谷段电力《低电价)与水的显热，将冷量以低温冷水的形式储存在蓄冷罐，并在用电高峰时段(高电价使用储存的低温冷水作为冷源的空调系统。

水蓄冷技术主要是利用水的温差来贮存水的显热。水的比热1.0kcal/kgC。在压力为1个大气压，温度为4C时，水的密度最大，此时为1000kg/m，随著水温的升高，其密度不断减小。

如果不受到外力扰动，一般容易形成冷水在下热水在上的自然分层状态。但水在 4C以下时场性却出现明显的非规律性变化，此时随着水温的降低，密度却在不断减小。

因而，水蓄冷可利用的水温下限为24C。结合《蓄能空调工程技术标准》JCJ158-2018 第 3.3.10 条要求本工程水蓄能温度确定为 4C。

自然分层式蓄冷技术是一种结构简单、蓄冷效率较高、经济效益较好的落冷方法，目前应用得较为广泛。在夏季的蓄冷循环中，冷水机组送来的冷水由蓄冷罐下部的布水器进入蓄冷罐，而原来槽内的热水则从蓄冷罐上部的布水器流出，进入冷水机组降温。

随着冷水体积的增加，槽内冷水交界的斜温层将被向上推移，而槽中总水量保持不变，在放冷循环中，水流动方向相反，冷水由下部布水器被放冷泵抽出送至用户，温度较高的水则从上部布水器进入蓄冷罐。水工程设置蓄冷系统1套，主要包括蓄冷罐、蓄冷水泵、拉制系统及管道阀门等，其中，蓄冷罐容积:50m³，直径3.6m，高度5m，蓄冷量:500kW。

水蓄冷技术利用峰谷电价差，在低谷电价时段将冷量存储在水中，在白天用电高峰时段使用储存的低温冷冻水提供空调用冷。当空调使用时间与非空调使用时间和电网高峰和低谷同步时，就可以将电网高峰时间的空调用电量转移至电网低谷时使用，达到节约电费的目的。

4.综合智慧能源管理平台

综合智慧能源管理平台是数据采集、监测控制及对外显示系统一体化监控平台。系统作为园区能源管理、控制和展示的应用终端，可实现对企业能源监控、自动采集数据、联网报警、快速联动处理、历史数据统计与分析、设备集中管理以及事件统计分析等功能，可实现对各种能源介质（水、发电、用电、冷、气、汽、热等) 进行集中监控、统一调度:确保能源调度的科学性、及时性和合理性，从而提高能源利用水平，实现提高整体能源利用效率的目的。

综合智慧能源管理平台主要包括硬件部分和软件部分；硬件部分:支持国内外大多数通讯采集仪表(支持 OPC、Modbus、TCP/IP 等协议): 软件部分基本配置:系统软件工作站采用的是成熟的、开放的多任务操作系统，它包插操作系统、编译系统、诊断系统以及各f软件维护、开发工具等。

作系统能防止数据文件丢失或损坏，支持系统生成及用户程序装入，支持虚拟存储，能有效管理多种外部设备。

数据库软件能实现对数据库快速访问，在并发操作下能满足实时功能要求，能提供数据库维护工具，以便用户在线监视和修改数据库内的各种数据:能实现数据库的内容在计复机监控系统的事故消失后，能迅速恢复到事故前的状态;能实现不同程序《任务)对数据库内的同一数据进行并发访问，同时保证在并发方式下数据库的完整性; 能实现在任一工作站上对救据库中数据进行修改时，数据库系统应自动对所有工作站中的相关数据同时进行修改，以保证数据的一致性:能实现各间隔层智能监控单元应具有独立执行本地控制所需的全都教据，以便在中夫控制层停运时能进行就地操作控制;能实现提供交互式和批处理的两种救据库生成工具，以及数据库的转储与装入功能:综合智慧能源管理平台是园区分布式光伏发电系统、电化学储能系统、水蓄冷系统、主要负荷系统(如源杆制冷机组) 的控制核心，其关键技术集中于核心控制系统、控制策略，实现对能源、负荷的综合分析、协词优化与查能控制。改变了传统的人工抄表模式，实现了远程智慧运维功能，根据园区用能统计进行分析，制定科学决策。

光伏发电系统年均发电量15.31万kWh，全部自发自用:相当于每年可节约标煤45.91t，相应每年可减少多种大气污染物的排放，其中减少二氧化碳(C0₂)约122.54t，二氧化硫(S0₂)排放量约0.93t,氨氧化物(NO_X)0.32t，烟尘减排量0.54t，同时还可节约大量淡水资源。

储能系统、蓄冷系统采用削峰填谷模式，结合北京市一般工商业峰谷电价(见表一)进行套利:从多能互补的综合能源角度看，总体计算年均节省用电费用约50万。

实现了无人值守，打通了本地控制与云端优化，降低了人工成本、提高了管理效率、减少了化石能源的消耗，降低了二氧化碳排放量，达到了节能环保的目的，实现了用能精细化的管理。

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