工業(yè)園區(qū)循環(huán)化改造過(guò)程中智慧能聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建
——以孝感國(guó)家高新區(qū)能聯(lián)網(wǎng)框架為例

王宇波，蔣中航

（湖北工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與政法學(xué)院，湖北 武漢430068）

我國(guó)工業(yè)園區(qū)循環(huán)化改造受制于能源壟斷、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)成本難降等問(wèn)題，企業(yè)生產(chǎn)效率不高，資源不能有效利用。這都要求工業(yè)園區(qū)遵循系統(tǒng)效益原則實(shí)行循環(huán)化改造，要把產(chǎn)業(yè)效益、環(huán)境效益、社會(huì)效益結(jié)合起來(lái)，綜合平衡，進(jìn)行優(yōu)化［1］，提高能源使用效率，減少碳排放，并積極探索產(chǎn)業(yè)鏈以及新型能源的利用方式。

能聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RTU（遠(yuǎn)程終端裝置）、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋全社會(huì)的能源共享、監(jiān)測(cè)與管理的智能系統(tǒng)，是一種將不同種類(lèi)能源的產(chǎn)生、利用、共享、管理連為一體的新的能源利用方式和節(jié)能技術(shù)，它使分散的新能源生產(chǎn)單位與傳統(tǒng)的電網(wǎng)、熱網(wǎng)和其它形式的能源網(wǎng)絡(luò)相互連接，為人類(lèi)提供全面的能源服務(wù)，并將發(fā)展成為與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)并列的第三大網(wǎng)絡(luò)。將智慧能聯(lián)網(wǎng)建設(shè)引入工業(yè)園區(qū)循環(huán)化改造過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)全社會(huì)（政府、企業(yè)、公眾、個(gè)人）能源智能化管理的多功能平臺(tái)（eccp平臺(tái)）化，不僅可以解決能源的使用效率問(wèn)題，而且通過(guò)一系列整合，以點(diǎn)帶面，有效改善園區(qū)整體規(guī)劃，提高土地使用效率，并形成新的產(chǎn)業(yè)帶。

1 能聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)園區(qū)循環(huán)化改造過(guò)程中的作用

1.1 智能共享

通過(guò)在園區(qū)內(nèi)建立信息技術(shù)與通信技術(shù)相融合而形成的ICT（formation Communication Technology）網(wǎng)絡(luò)，分配能源系統(tǒng)和中心能源供應(yīng)，保證能源網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定和提供能源的質(zhì)量。在供能的同時(shí)，實(shí)時(shí)向供需雙方傳送計(jì)量、控制與價(jià)格信號(hào)，使ICT網(wǎng)絡(luò)中的園區(qū)居民用戶和商業(yè)能源生產(chǎn)者都能進(jìn)行高效交流。

1.2 智能監(jiān)測(cè)

智能監(jiān)測(cè)平臺(tái)可實(shí)時(shí)查看用能單位的能耗情況，依據(jù)園區(qū)內(nèi)能耗情況發(fā)出預(yù)測(cè)預(yù)警，對(duì)用能單位的能耗使用情況提出針對(duì)性的調(diào)整意見(jiàn)；同時(shí)，還可對(duì)整個(gè)工業(yè)園區(qū)所屬監(jiān)測(cè)單位能源數(shù)據(jù)的匯總和歷史比較進(jìn)行宏觀分析，為政府節(jié)能監(jiān)管部門(mén)提供決策依據(jù)，增強(qiáng)政府對(duì)能源的利用和節(jié)能的管控能力。

1.3 智能管理

通過(guò)對(duì)用能單位能耗分析和對(duì)標(biāo)管理，掌握?qǐng)@區(qū)用能單位能源利用水平，以及行業(yè)對(duì)標(biāo)完成情況的分析和管理。并對(duì)用能單位進(jìn)行節(jié)能潛力分析，根據(jù)用能單位實(shí)際單耗和行業(yè)先進(jìn)能耗水平（或者指定的行業(yè)能效標(biāo)桿）的差異，結(jié)合用能單位相關(guān)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，分析其節(jié)能潛力。最后，匯總各用能單位節(jié)能潛力數(shù)據(jù)，宏觀分析整個(gè)工業(yè)園區(qū)的節(jié)能潛力，從而提高能源、資源的利用效率。

2 孝感國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)的能聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建

2.1 能聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)架

在園區(qū)建設(shè)包括電力、蒸汽、熱水、空氣、冷水、自來(lái)水和中水回用在內(nèi)的能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)智能計(jì)量、調(diào)度和定價(jià)系統(tǒng)，將分布式能源生產(chǎn)與骨干電網(wǎng)、熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用和可再生能源的生產(chǎn)共享；采用分布式基站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過(guò)載波智能功效、智能調(diào)整等手段降低設(shè)備能耗，開(kāi)展合同能源管理；合理設(shè)計(jì)供電方案，推廣應(yīng)用綠色電源（圖1）。

圖1 孝感國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)智慧能聯(lián)網(wǎng)共享平臺(tái)示意圖

2.2 構(gòu)架的實(shí)現(xiàn)

2.2.1 技術(shù)支持 基于B/S結(jié)構(gòu)即瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)、C/S結(jié)構(gòu)軟件（即客戶機(jī)/服務(wù)器模式）的客戶機(jī)和服務(wù)器兩層式系統(tǒng)［2］，采用分布式能源管理技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)以及空間信息技術(shù)動(dòng)態(tài)相結(jié)合，將使工業(yè)園區(qū)內(nèi)部與外部的能源供給循環(huán)化。

分布式能源管理技術(shù)主要包括信息采集技術(shù)、智能化管理技術(shù)、分布式能源供熱技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及信息評(píng)估系統(tǒng)等。將開(kāi)發(fā)區(qū)原有的集中供熱方式轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际侥茉垂幔菧p少CO2排放的重要措施之一，分布式能源網(wǎng)絡(luò)有助于能量平衡，減少中心功能系統(tǒng)的擴(kuò)展。分布式能源管理系統(tǒng)建立之后，把負(fù)荷、分布式發(fā)電以及每戶發(fā)電結(jié)合在一起，并根據(jù)一系列參數(shù)形成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)能耗優(yōu)化。

新的儲(chǔ)能和傳輸技術(shù)包括新型儲(chǔ)能材料、儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計(jì)技術(shù)、性能監(jiān)控技術(shù)、狀態(tài)均衡技術(shù)和儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)劃技術(shù)等。與傳統(tǒng)電網(wǎng)的用戶側(cè)節(jié)點(diǎn)不同，能聯(lián)網(wǎng)中的用戶側(cè)節(jié)點(diǎn)一般都具有發(fā)電能力，因此需要配備一定規(guī)模的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)。在傳輸方面，客戶機(jī)具有一定的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，通過(guò)應(yīng)用軟件的計(jì)算，將數(shù)據(jù)合理地分配在客戶機(jī)和服務(wù)器兩端，有效降低網(wǎng)絡(luò)通信量和服務(wù)器運(yùn)算量。新的儲(chǔ)能和傳輸技術(shù)的應(yīng)用，能更全面、系統(tǒng)地反應(yīng)能源信息，提高園區(qū)各企業(yè)、各部門(mén)的能源梯級(jí)利用效率。

空間信息技術(shù)將全球定位技術(shù)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）以及遙感技術(shù)（RS）與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合在一起，形成對(duì)政府、企業(yè)以及社會(huì)節(jié)能減排工作空間合理布局、能源管理分析以及構(gòu)建節(jié)能系統(tǒng)的全面支持。

通過(guò)相關(guān)技術(shù)在改造過(guò)程中的應(yīng)用，孝感國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)具備以下優(yōu)勢(shì):第一，節(jié)省資金，節(jié)約資源，循環(huán)利用；第二，解決園區(qū)能量梯級(jí)利用和高效利用問(wèn)題，為分布式能源和太陽(yáng)能等綠色能源發(fā)展提供了共享平臺(tái)；第三，配套公司自有生產(chǎn)設(shè)備迅速擴(kuò)充，提升園區(qū)總體生產(chǎn)規(guī)模。

2.2.2 產(chǎn)業(yè)鏈 智慧能聯(lián)網(wǎng)是新興經(jīng)濟(jì)的支柱［3］。新的能源管理技術(shù)不僅要加強(qiáng)能源的生產(chǎn)、傳輸和使用能源技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)的發(fā)展規(guī)劃與應(yīng)用，以形成新的產(chǎn)業(yè)鏈。

孝感國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)的能源生產(chǎn)者解散了垂直管理的公用公司，其分布式能源生產(chǎn)將派生多種新的業(yè)務(wù)模式，形成一系列產(chǎn)業(yè)鏈，如園區(qū)能聯(lián)網(wǎng)新的通信功能會(huì)逐漸把能源運(yùn)營(yíng)商轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒎?wù)供應(yīng)商，并向市場(chǎng)供應(yīng)能源和銷(xiāo)售數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生新的業(yè)務(wù)，帶動(dòng)周邊產(chǎn)業(yè)。

2.2.3 經(jīng)濟(jì)生態(tài)系統(tǒng) 由能聯(lián)網(wǎng)形成信息流、能量流、物質(zhì)流三大循環(huán)路線，將產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)業(yè)、能源與能源、產(chǎn)業(yè)與能源之間相連，為園區(qū)內(nèi)能量梯級(jí)利用提供共享平臺(tái)，形成園區(qū)新的循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)（圖2）。

圖2 孝感國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)示意圖

2.2.4 綠色環(huán)保系統(tǒng) 能聯(lián)網(wǎng)以分布式可再生能源發(fā)電應(yīng)用為基礎(chǔ)，以建立智能型綠色電網(wǎng)為目標(biāo)，具有節(jié)能、低碳、環(huán)保的特點(diǎn)，有利于工業(yè)園區(qū)改善能源結(jié)構(gòu)，也是構(gòu)建資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會(huì)的基石。開(kāi)展建筑節(jié)能，充分利用孝感市自然資源條件，在建筑工程中大力推廣利用太陽(yáng)能光熱、光電技術(shù)，污水源、地源熱泵、生物質(zhì)能等可再生能源應(yīng)用技術(shù)，減少建筑對(duì)常規(guī)能源的依賴。重點(diǎn)推廣太陽(yáng)能與建筑一體化應(yīng)用、地?zé)崮堋L(fēng)能等新能源，并通過(guò)能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，提供給園區(qū)其他用能單位。積極引進(jìn)專(zhuān)業(yè)化的節(jié)能服務(wù)公司，引進(jìn)合同能源管理模式，推動(dòng)居住建筑和大型公共建筑的節(jié)能改造。

2.3 實(shí)施效果

2.3.1 經(jīng)濟(jì)效益方面 能源管理技術(shù)對(duì)能源進(jìn)行合理分配，避免大規(guī)模生產(chǎn)條件下盲目競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致的產(chǎn)品過(guò)剩問(wèn)題；由于采用新的儲(chǔ)能和信息技術(shù)，園區(qū)產(chǎn)業(yè)在循環(huán)化生產(chǎn)過(guò)程中，能源使用效率得以提高，最終降低了產(chǎn)品成本。循環(huán)化改造在提高能源效用的基礎(chǔ)上，通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，使園區(qū)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)上下游密切關(guān)聯(lián)，形成園區(qū)內(nèi)各種資源循環(huán)閉合系統(tǒng)，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，步入循環(huán)經(jīng)濟(jì)的軌道。

孝感市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)2012年規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值為648.6億元，固定資產(chǎn)投資250.1億元，招商引資225億元，稅收收入3.08億元。通過(guò)智慧能聯(lián)網(wǎng)循環(huán)化改造，到2017年，預(yù)計(jì)年固定資產(chǎn)計(jì)劃總投資達(dá)到約1 500億元，將實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展項(xiàng)目28個(gè)，投資144.68億元，屆時(shí)園區(qū)工業(yè)總產(chǎn)值可達(dá)到1 600億元，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值620億元，利潤(rùn)50億元，稅收40億元。

2.3.2 社會(huì)效益方面 通過(guò)實(shí)施各項(xiàng)節(jié)能、節(jié)水措施，孝感高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)在提高能源和水資源產(chǎn)出指標(biāo)的同時(shí)，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的能耗和取水量均會(huì)相應(yīng)降低，到2017年，孝感高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)規(guī)模以上萬(wàn)元工業(yè)增加值能耗下降到1.1t標(biāo)煤以內(nèi)，單位水耗低于90m3，工業(yè)水重復(fù)循環(huán)率大于95%，中水回用率達(dá)到90%以上，每噸燒堿（離子膜）綜合能耗降到310kg標(biāo)準(zhǔn)煤；造紙單位能耗下降20%，主要指標(biāo)在國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的雙重效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

智慧能聯(lián)網(wǎng)是第三次工業(yè)革命新經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)必不可少的支柱之一，在工業(yè)園區(qū)循環(huán)化改造過(guò)程中起到關(guān)鍵性的作用。它利用網(wǎng)絡(luò)通信科技把能源轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芡ㄓ镁W(wǎng)絡(luò)，從而把周?chē)ㄖa(chǎn)生的能源輸送到能源網(wǎng)絡(luò)中去，在開(kāi)放的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)與他人的資源共享，完全符合第三次工業(yè)革命分散式和合作式的性質(zhì)。

［1］ 王宇波.生物質(zhì)能利用方式對(duì)發(fā)展農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟(jì)的影響［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（12）:1529-1530.

［2］ 馬 雙.基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新型能源監(jiān)控管理平臺(tái)研究［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2012，28:21-23.

［3］ 杰里米·里夫金.張?bào)w偉.第三次工業(yè)革命［M］.孫豫寧，譯.北京:中信出版社，2012:46-47.