零碳园区如何搭建综合能源系统？一文带你认识平台架构、主要功能、关键技术、应用场景

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碳视角下区域能源互联网规划思路

 

 

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零碳视角下区域能源规划思路

 

“零碳视角下区域能源规划思路”为区域实现碳中和目标提供了清晰的路径和方法。通过节能降耗、清洁替代、本地能源开发、能源供需匹配、区域协同发展、多网协同、风险管理等措施，可以有效降低区域碳排放，推动区域可持续发展。

1、节能降耗和清洁替代：双管齐下

节能降耗：通过提高能源利用效率，降低能源消耗，从而减少碳排放。

工业领域：优化生产工艺，采用节能设备，提高能源管理水平。

建筑领域：推广节能建筑技术，提高建筑能效标准，加强建筑节能改造。

交通领域：发展公共交通，推广新能源汽车，优化交通出行结构。

清洁替代：通过使用清洁能源替代化石能源，实现能源结构的转型。

可再生能源：优先发展太阳能、风能、水能等可再生能源，提高可再生能源在能源消费中的比重。

氢能：推动氢能产业发展，将氢能作为未来能源体系的重要组成部分。

电能替代：推广电能替代，将电能作为终端能源消费的主要形式。

图源《碳视角下区域能源互联网规划思路》

 

2、 本地能源供应：最大化潜力

本地可再生能源资源：根据区域资源禀赋，重点开发风能、太阳能、地热能、生物质能等可再生能源资源。进行资源评估，确定最大开发潜力和开发时序。

高效转化路径：以最大化利用可再生能源为原则，选择最优转化路径，提高能源转化效率。例如，优先利用光伏发电，其次是风力发电和地热能，尽量避免生物质能的直接利用。

3、能源供需匹配：最优配置

多目标优化：建立以碳排放总量、经济性为目标的多目标函数，确定碳排放最低和经济最优的整体解决方案。

混合整数线性规划模型：基于设备转换效率、投资及运行成本等边界条件，构建模型，优化能源配置方案。

8760h运行优化：考虑不同时间节点的能源供需情况，进行运行优化，确保能源供应稳定可靠。

图源《碳视角下区域能源互联网规划思路》

 

4、能源高效配置：多网协同

通过电网、氢能网、冷热网、气网等协同，打破各类能源之间的壁垒，实现能源高效配置。利用电-冷热、电-氢、气-电等网络协调，优化能源转化路径，提高能源利用效率。

5、能源安全：风险管理

识别风险因素：例如极端气候、国际政治、突发事件等。

将风险管理纳入规划：在规划过程中考虑能源安全因素，制定应对措施。

区域间互济：提高区域整体抗风险能力。.

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面向碳中和的园区综合能源系统构建

零碳园区综合能源系统构建通过构建涵盖能源生产、消费、分配、调节等环节的综合能源系统，实现园区碳中和目标。主要包含以下几个方面：

1、构建综合能源系统

能源生产侧：优先发展可再生能源，如太阳能、风能、地热能等。提高可再生能源在能源消费中的比重，降低对化石能源的依赖。建设分布式能源系统，提高能源利用效率。

能源消费侧：推广节能技术应用，降低建筑、工业、交通等领域的能源消耗。推广电能替代，提高电气化水平。使用清洁能源交通工具，减少交通领域的碳排放。

能源分配侧：建设智能配电系统，提高配电效率，降低线路损耗。建设低压交直流配电系统，提高能源利用效率。

能源调节侧：合理配置储能系统，提高可再生能源消纳能力。聚合园区柔性负荷，参与需求响应，提高电网运行效率。

图源《碳视角下区域能源互联网规划思路》

 

2、规划仿真

建立综合能源仿真模型：包含电-气-冷-热-氢等多种能源形式，以及相应的设备和管网。

进行“源-网-荷-储”协同规划：优化能源系统的结构和运行方式，实现能源供需的精准匹配。

进行8760h运行优化：优化设备的运行策略，提高能源利用效率，降低运行成本。

3、系统构成

光储充子系统：应用光储直柔技术，构建园区级智慧微网。将光伏、储能、充电桩通过直流母线连接，提高新能源利用效率。

以可再生能源为主的多能耦合冷热子系统：结合区域资源，构建多种供冷、供热的能源耦合场景。如地源热泵、空气源热泵、太阳能热水系统等。

数字化管理运行平台：实现能源数据的采集、存储、分析和可视化。提供能源管理、碳排管理、设备监控等功能。支持决策优化，提高园区能源管理水平。

4. 部署架构

感知层：负责采集园区能源系统的运行数据，包括能源生产、消费、传输等环节的数据。

网络层：负责数据传输，将感知层采集的数据传输到平台层。

平台层：负责数据处理和分析，对采集到的数据进行存储、清洗、分析和可视化。

应用层：负责提供各种应用服务，包括能源管理、碳排管理、设备监控等。

用户层：负责使用应用服务，进行能源管理和决策优化。

图源《碳视角下区域能源互联网规划思路》

 

5、优势

通过发展可再生能源、节能降耗、电能替代等措施，降低园区碳排放。提高能源利用效率：通过优化能源系统结构和运行方式，提高能源利用效率，降低能源成本。提高园区管理水平：通过数字化管理平台，提高园区能源管理水平，实现精细化运营。促进园区可持续发展：帮助园区实现碳中和目标，促进园区可持续发展。

6、应用场景

工业园区：降低工业生产过程中的碳排放，提高能源利用效率。

产业园区：推动产业升级，打造绿色低碳园区。

生态园区：建设绿色低碳生态园区，实现可持续发展。

通过构建综合能源系统，可以实现园区碳中和目标，促进园区可持续发展，为建设绿色低碳社会做出贡献。

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零碳园区数字化解决方案

 

通过数字化手段，可以实现园区能源系统的低碳化、智能化、高效化发展。

图源《碳视角下区域能源互联网规划思路》

 

1、感知层

传感器网络：在园区内安装各种传感器，采集能源生产、消费、传输等环节的实时数据，例如：电力传感器，采集电网电压、电流、功率等数据；燃气传感器，采集燃气流量、压力等数据；水表，采集用水量数据等。

数据采集设备：将传感器采集的数据传输到数据采集设备，例如：数据采集器将传感器采集的数据转换为数字信号，并进行初步处理。网关将数据采集器采集的数据传输到平台层。

2、网络层

有线网络：使用光纤、网线等有线传输介质，实现园区内数据的高速传输。

无线网络：使用Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等无线传输技术，实现园区内数据的灵活传输。

工业互联网：利用工业互联网技术，实现园区内能源系统的互联互通，以及与外部系统的数据交换和共享。

3、平台层

数据库：存储园区能源系统的运行数据，包括实时数据和历史数据。

数据处理模块：对采集到的数据进行清洗、过滤、转换等处理，为后续分析提供数据基础。

数据分析模块：对处理后的数据进行分析，包括：能源消耗分析、碳排放分析、负荷预测、故障诊断、可视化模块。

4、应用层

能源管理系统实现园区能源系统的监控、调度、优化等功能，例如：设备监控，用于监控设备运行状态，及时发现设备故障。负荷控制，根据能源需求和设备运行状态，调整设备运行负荷，实现能源供需平衡。优化能源系统运行方式，提高能源利用效率，降低能源成本。

碳排管理系统：实现园区碳排放的监测、管理、交易等功能，例如：核算园区碳排放量，评估碳减排效果；制定碳减排方案，跟踪碳减排效果；支持园区参与碳排放交易，实现碳排放权的交易和转让

设备管理系统：实现园区设备的监控、维护、保养等功能，例如：监控设备运行状态，及时发现设备故障。制定设备维护保养计划，确保设备正常运行。跟踪设备全生命周期，提高设备利用率。

5、用户层

园区管理人员：使用能源管理系统和碳排管理系统，进行能源管理和决策优化。

设备维护人员：使用设备管理系统，进行设备维护和保养。

企业用户：使用平台提供的数据和服务，进行能源管理和碳减排。

6、关键技术

物联网技术：用于采集园区能源系统的运行数据。

大数据技术：用于数据处理和分析，以及预测能源需求和碳排放趋势。

人工智能技术：用于能源系统的优化运行和决策优化。

云计算技术：用于平台的建设和运行。

区块链技术：用于碳排放交易的透明化和可信度。

    这份PPT探讨了从零碳视角进行区域能源互联网规划的重要性，并以园区综合能源系统构建为例，展示了实现碳中和目标的可行路径。希望能为开展相关项目的朋友提供参考。