案例概述
國家電網公司率先發布央企首份碳達峰、碳中和行動方案,積極貫徹習近平總書記“四個革命、一個合作”能源安全新戰略,為國網系統落實“雙碳”戰略指明方向。江蘇電網作為國家電網系統規模最大的省級電網,用電量、電網負荷始終位居中國第一梯隊,長期面臨傳統能源消耗量大、能源稟賦條件較弱、減排減碳壓力大等挑戰。為響應國家號召、貫徹國家電網有限公司“雙碳”行動方案要求,江蘇電網迎難而上,發布國網首個省級公司“雙碳”實施方案,從5個方面提出19項措施,積極建設以新能源為主體的新型電力系統,在清潔能源利用、電能替代、智慧能源建設等方面進行了有益探索,電動汽車、多能互補、微電網、能源互聯網等一批能源新業態蓬勃興起,助推江蘇在全國范圍率先實現碳達峰。
園區作為城市的基本單元,是實現雙碳目標和能源轉型的主戰場,是上述實踐的重要落地點。作為具體實踐之一,江蘇怡寧能源微碳慧能科創產業園在建設之初,就提出打造具備“環境宜業宜居,建筑智能智慧,多能互聯互補,業態領先率先”特征的綠色低碳的智慧零碳園區,成為引領行業低碳、綜合能源網絡、能源管理平臺、能源服務模式多方面發展的典范,支撐鹽城城市能源互聯網發展,實踐節能減排技術創新,形成“可復制、可推廣”的能源綜合應用與低碳應用相互結合,相互促進的典型模式,為建設新型零碳城市、能源互聯網做出樣本示范。
江蘇怡寧能源微碳慧能科創產業園占地156畝,規劃建設16棟建筑,總建筑面積約13.4萬平方米,主要產業形態為新能源裝備研發集成和技術孵化實踐。江蘇怡寧能源微碳慧能科創產業園項目依托微碳慧能解決方案建設,基于統一數字平臺,以及能源管理、零碳管理和綜合管理應用,實現園區碳排流、能量流、信息流和價值流互動互融、協同優化,推動園區的零碳轉型、能源轉型和數字化轉型,助力園區實現“管理精益智慧化、能源互補高效化、運營低碳綠色化和碳能交易在線化”,建成為引領綜合能源網絡、能源管理平臺、能源服務模式多方面發展的典范,示范、引領鹽城走向清潔能源新時代,促進國網公司能源互聯網、能源安全“兩個50%”戰略落地,為國家“2030碳達峰、2060碳中和”目標愿景做貢獻。
應用場景
國網江蘇省電力公司鹽城供電公司充分利用先進的能源互聯網、大數據、云平臺等數字化技術,對園區供能、輸能、用能全鏈條進行能源管理、調度、交易,構建新型供能用能生態鏈,實現供能側的多能互補和用能側終端一體化,滿足綠色低碳、安全高效、可持續發展要求。
園區在規劃階段就引入了三元轉型方法論和四流融合價值體系指導園區的整體規劃,并采用GIS工具對園區的冷、熱、電、氣管網進行統籌設計。
來源:華為技術有限公司
在能源供給方面,園區建設了多種清潔能源,推動園區能源供給由“傳統能源”向“新能源”轉型。同時,園區建設了多種儲能設施,平抑風電和光伏等新能源的波動性,提高新能源的消納能力。
在技術方案方面,園區采用了最新的5G和WiFi6技術,實現園區無線網絡的全覆蓋。在園區廣泛部署智能物聯網關、智能攝像頭、能源路由器等邊緣智能設備,實現對園區人、車、物、能、碳等各種數據的全面采集。依托云、大、物、智等技術構建的數字平臺,對園區數據實現統一接入和匯聚、融合,對設備實現統一運維,對業務應用實現統一服務。綜合運營中心IOC實現園區各子系統的態勢感知、運營狀態可視化、業務分析和預警、決策支持和聯動指揮,實現對園區的智慧化管理。
場景1:能源管理
通過數字化技術實現園區各種能源供應和消費系統的數據采集、接入及監控,實現能源系統的精細化運行,提升綜合能源管理水平。通過構建風、光、水、儲、冷、熱、電多能協同運行的綜合能源管控平臺,實現多種能源互補互濟、協同優化運行,從而提高能源綜合利用效率,從機制、可靠性、能耗、能效等多維度優化能源“自治自愈”水平。
基于園區全電能源消費優勢,依托鹽城市較高的新能源電力比例基礎上,依靠園區部署多種風光發電設備以及地源熱泵系統,目標做到清潔能源生產占比85%。部署多種綠能設備的同時,引入儲能設備與綜合能源管理系統,進一步提升綠色能源在節能降碳和多種能源互補效果。集成了能源EMS系統、地源熱泵及氣象站數據,利用GIS數字孿生技術,對園區綠能電力、供冷、供熱進行空間實時流向展示及數據多維度分析。通過IoT、數據算法等技術對用能進行智能調控,達到能源最優化、辦公環境最佳化。通過EMS系統一鍵控制綠能策略執行,通過數字平臺能夠看到綠能執行的流向情況。
場景2:零碳管理
零碳管理是園區雙碳管理體系的基礎。通過碳排放監測實現對園區碳排放的實時、精確、全面計量,大幅提高碳排放統計的數據質量,并自動生成碳盤查報告,滿足主管部門監管要求,降低企業碳減排履約風險。為實現碳交易效益最大化,零碳管理系統對園區碳排放數據、排放因子數據、配額數據、碳匯數據等各種碳資產進行統一管理,為未來園區參與碳交易做好系統和數據準備,助力園區企業建立并完善碳資產管理、碳足跡管理、碳減排項目管理、碳市場預測等能力,支持企業靈活參與碳交易。
碳排放監測所需采集的數據類型主要是源側產能數據和負荷側用能數據,包括源側綜合能源設施產生的總電量,儲能設施的充、放電總量,負荷側園區機電設施的電力總消耗量、園區公共弱電系統電力總消耗量、以樓層/房間為單位樓宇弱電設施電力消耗量、樓宇制冷設施制冷劑種類及消耗量,以及其他相關計算參數。
在園區碳排放管理方面,構建了一整套體系化、自動化、圖形化的碳排放管理系統,替換掉手工填報維護的方案,直觀地從各個維度進行碳排放分析和減碳趨勢分析。碳排放盤查功能提供按時間維度、業務維度(如部門、設備等)統計碳排放情況,用于各維度下的碳排放統計分析,為減碳決策提供數據支撐。統計報表以時間維度,統計所有登記設備的用能情況,并以報表方式呈現,通過與園區運營中心對接,完成統計報表或圖形展示。建立專項碳排放數據庫,對每階段的碳排放情況進行分析,將碳排放單位每階段(按日或月)的電耗、冷耗、熱耗、水耗等情況做成曲線圖,分析走勢,歸納總結。數據統計分析功能分析園區以及企業總體能耗情況、能源消耗單項指標、單位產品能耗情況、產值能耗情況、綜合能源產能情況、節能狀況、能源消費品種構成、能源消費結構等。
同時,匹配能耗雙控向碳排放雙控管理理念的轉化,設計了各類碳排放設施碳排放流向分析。碳排放流向管理和綠色低碳發展基于全面而準確的碳排放數據,對園區碳排放情況進行分析,找出重點排放源,預測未來碳排放的變化情況,并提出減排措施建議,為園區制定減排措施,促進電碳融合,以及能源系統的優化運行提供支持。
碳績效管理功能根據園區碳排放總量和碳減排目標,將碳減排目標分解到組織和設備類型,通過分析高碳排放設施和碳排放結構,為組織和設備制定契合的碳減排措施,定期對減排效果進行評估。同時作為碳績效管理的重要組成部分,統計綠色能源設施的產能,收集綠色能源的碳減排數據,并進行稽核與查詢。
場景3:綜合管理
面向園區日常運營管理,通過園區數字平臺,將原本孤立的周界、門禁、消防、車輛、樓宇、群控、設施、資產、環境、辦公等業務子系統統一接入、匯聚、建模,將安防系統、物聯網系統相關系統等信息進行整合,形成數字孿生園區,立體呈現園區的整體情況,包括人員/車輛態勢、園區安防態勢、能源消耗情況、設施和資產運營態勢、環境和空間使用情況等,并通過聯動視頻監控系統、物聯網系統遠程查看和控制。
整體園區的能耗監控板塊,對園區內整個區域的用電、用水等能源耗散情況進行分類分項的統計,并通過一定周期的數據積累,以指導優化樓宇控制系統的工作模式。能耗監控板塊,與能源監測系統對接,獲取相應的統計分析數據,并根據統計分析按地域分布、時間分布、能耗類別進行熱力呈現。
園區情境智能整體解決方案,使園區主管部門具備實時、準確的情境意識,實現先進的園區安全集成。安防系統集成并融合不同類型的實時傳感器和數據采集子系統,可在固定和移動等各種模式下運行并適應各種環境條件,為所有的使用者和相關方提供實時的動態數據信息和決策操作平臺。通過一套統一的綜合管理平臺,將不同功能的安防子系統進行系統融合,可實現對各類系統監控信息資源的共享和優化管理,具有對各子系統進行數據通信、信息采集和綜合處理的能力,可生成優化管理所需的相關信息分析和統計報表。視頻調閱是安全防范和生產監控體系的基礎,可有效對各區域實行實時監控,整個安防監控系統的重點在于對人員、車輛、物品、產線、實驗室等的實時監控,防患于未然。在滿足安全防范級別的要求前提下,在確保系統穩定可靠,性能良好的基礎上,在考慮系統的先進性的同時,按需選擇系統和設備,做到合理、實用、降低成本,從而達到極高的性能價格比,降低安全管理的運營成本。
在智慧運營中心對園區ICT基礎設施包括業務應用系統、服務器、辦公網、安防網、智能網、物聯網設備進行統一管理監控,以全網拓撲視角關注ICT節點對業務的影響,通過管理節點運行狀況,告警情況,流量情況。另外,對園區的空間以及環境狀況進行管理,如空間功能分區,園區位置查詢,以及空間環境溫濕度、空氣質量等狀況進行監控。
智慧運營中心,通過與GIS系統對接,對園區的空間進行2D/3D呈現,并支持位置查詢。通過與路燈或會議室環境控制模塊等與物聯系統對接,實時收集園區內各區域內環境信息,或可聯動控制空調、照明等系統。
IOC作為零碳智慧園區系統的報告中心、指揮中心和統一入口,支撐園區能源、碳和綜合管理運營狀態可視化、業務分析和預警以及輔助決策和執行,實現園區能源、碳及綜合管理運營狀態的可視、可管、可控,完成園區數字化運營目標。
案例總結
“三個轉型”助推園區數字化綠色化協同發展。一是能源轉型。綠色能源替代化石能源,清潔能源占比85%,終端消費電能占比100%,源-網-荷-儲全域協調優化,通過智慧運營分析實現可視、可管、可控,節約電能300萬千瓦時/年。二是數字化轉型。萬物互聯實現全要素實時感知,打通信息孤島,全域融合、統一管控,智慧決策支撐業務敏捷開發,設施效率提高25%。三是零碳轉型。全價值鏈碳足跡監測、統計和披露,碳資產全生命周期管理,碳、能聯動,碳、能決策優化,減少碳排放5600噸/年。以江蘇怡寧能源微碳慧能科創產業園項目為代表案例參加2022WSIS 信息社會世界首腦峰會年度大獎的評選,最終榮獲WSIS2022冠軍獎。
“三個效益”實現經濟、社會、生態全面協調發展。一是環境效益。打造多能互補微網,有效提升園區清潔能源占比,采用就地生產、就地消納的供應形式,集中式和分布式相協調互補,在微能源網內實現自發自用,能量平衡,實現能源綜合轉換效率的提升。二是管理效益。通過物聯網、云計算、大數據和人工智能等新一代信息技術,建立集“視管控營”一體的綜合運營與管理平臺,實現物與物、人與物、人與碳、物與碳、碳與能的聯接,實現對設備、能源、人員和環境的精細化管理和服務,使得園區綜合管理的運行效率和準確率有了極大地提升。三是社會效益。園區開展綜合能源項目建設,加快業務向用能服務轉型,加快經營向質量效益轉型,在綜合能源網絡、能源管理平臺、能源服務模式多方面形成示范應用,助力實現國家“碳中和、碳達峰”戰略目標。