“雙碳”戰略下大型園區智慧能源管理平臺規劃建設研究

黃登堯

（深圳市特區建發科技園區發展有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

隨著全球經濟一體化進程的不斷推進和氣候變暖問題日益嚴重，全球的自然災害頻頻發生。中國作為全球社會治理和環境整治的重要參與者，積極主動地融入全球環境治理進程中，承諾將在2030 年實現逐步降低碳排放量，爭取在2060 年實現“碳中和”基本目標[1]。在此條件下，“雙碳”戰略發展和能源資源結構調整等政策強強融合，再利用數字能源系統運轉和網絡化大升級的條件下，實現智慧園區的不斷升級。本文以“雙碳”戰略下大型園區智慧能源管理平臺規劃建設為研究內容，構建多類型能源互聯網絡，即利用互聯網思維與技術改造傳統能源行業，形成能源與信息高度融合的新型能源體系。

1 項目建設目標

1.1 “雙碳”戰略背景與政策

隨著中國政府提出“30·60 雙碳”目標，“碳排放達峰后穩中有降”已成為中國2035 年遠景目標，各地區政府積極籌備能源領域管理工作，可以借助雙碳政策、抓住電力市場和碳市場發展機會，推動園區智慧能源管理平臺運營及發展，并且豐富能源結構，以電能為樞紐，利用多能轉換打破能源子系統之間的壁壘，將傳統集中、單向、生產者控制的能源系統，轉變成集中式與分布式協同、能流雙向快速變化、主體互動的新型智慧能源系統，從而有助于充分利用不同能源特性，實現能源互濟，不斷提高系統整體的用能效率[2]。

1.2 必要性分析

以“雙碳”戰略為支撐的大型園區智慧能源管理平臺，是在現有的信息化平臺的基礎上建設的統一化、集成化能源管理平臺。它集成各類能耗數據到同一平臺上，實現各園區建筑能耗和碳排放數據互聯，形成專家經驗庫，同時借鑒節能減碳效果好的園區或建筑，形成良性循環發展，進而實現整個園區的低碳運營[3]。整個項目的設計和運營，能有效打破數據壁壘，實現數據貫通和管理規范化；能開展節能診斷及評估，減少能源浪費；能實現能效最優化；還能進行負荷預測分析，實現購電紅利最大化；能對設備健康進行科學管理，提升設備利用率；能夠開展智慧微網優化調度工作，進而有助于推動綠色低碳發展，開展碳資產管理，實現碳資產保值增值。

1.3 建設目標

以“雙碳”戰略為支撐的大型園區智慧能源管理平臺，是按照零碳排放園區建筑的定位，根據整個園區內企業能源運營及業務開展量身打造的數字化能源云平臺，為能源運營實現碳排放全過程管理、智能微網、節能降耗等提供智能化業務管理服務，全面提升園區能源運營能力，為各園區建筑提供優質的電力能源服務[4]。在此過程中，以園區單位產值、單位工業增加值碳排放量和碳排放總量穩步下降為主要目標，在保證工業企業或研發辦公企業正常生產經營

活動的前提下，著力優化園區空間布局，推進可再生能源利用，著力提升節能水平，開展綠色運營，合理控制工業過程碳排放量，建立減污降碳協同機制，推進創新發展和綠色低碳發展。

2 平臺規劃

2.1 平臺定位

首先，以“雙碳”戰略為支撐的大型園區智慧能源管理平臺，是能源運營管理和能源生產消費等環節融合發展的綜合能源服務云平臺。該平臺主要借助數據信息的采集提取、能源消耗和效能的分析、節能措施的服務管理、新型能源的利用和碳排放量的智能化管理過程，實現高效率管理園區內能源資源的基本目標。以“雙碳”戰略為支撐的大型園區的定位是建成零排放的綜合園區，據此，平臺主要通過園區內結構位置的合理鋪排，更大程度上節約園區中的可再生能源。能源管理功能如圖1 所示。

圖1 能源管理功能

其次，該平臺能夠借助園區內不同企業的能源消耗分析，結合診斷優化技術不斷減少園區內的能源浪費，提升碳使用效率，還能進一步依托交易決策優化機制，保全大型智慧園區內部碳資產，實現其增值，為園區內企業提供更好的碳聚合服務。

最后，該平臺還能將分散的碳資產進行集中管理運營，不斷提高國家核證自愿減排量（chinese certified emission reduction, CCER）開發效率，實現碳資產的獲利，助力實現“雙碳”目標。

總之，基以“雙碳”戰略為支撐的大型園區智慧能源管理平臺的規劃建設范圍覆蓋整個大型智慧園區內部各個建筑的全部配電房、末端用能租戶、公共區域用能系統（照明、空調、動力等）、分布式光伏發電、儲能站、制冷站、充電樁等，實現對能源的高效率管理。

2.2 系統架構設計

園區智慧能源管理平臺具有生態化、統一化的特點，在方便管理的同時為企業創造價值，實現管理多個項目，且同時包含多種不同的組織層級，支持多個組織角色同時管理。在此過程中，大型園區智慧能源管理平臺能搭建成多項目、多組織、跨區域的統一服務體系，構建利益多元化的能源數字經濟共享平臺，實現能源云平臺架構設計的目標。平臺架構設計的感知層包括電、水、制冷系統、氣象環境、光伏、儲能和充電樁，能順利接入各個園區的系統平臺，實現各園區能源數據和運營平臺數據的統一管理。

2.3 功能架構設計

園區智慧能源管理平臺的功能主要包括大型園區的用能成本運營優化、新能源應用管理、碳資產管理和概覽駕駛艙等。在實現上述四大功能的過程中，智慧能源管理平臺能借助能源云模塊，結合云計算、大數據、物聯網（IoT）、移動應用等應用技術，以園區或建筑內的各種現場設備層所獲取的各項數據為基礎，構建龐大的業務應用層[5]。此外，智慧能源管理平臺還將建設數據共享機制和共享平臺，將園區的能耗數據對接到當地發改委或能源局平臺，實現數據上云賦能目標，為更好地開展能源資源管理奠定基礎。智能能源管理平臺功能架構如圖2 所示。

圖2 智能能源管理平臺功能架構

3 平臺建設方案

3.1 傳統用能監控與優化

傳統用能監控和優化可借助節能診斷、制冷系統AI 優化、經濟性購電和設備健康管理等實現大型園區內部不同企業之間需用能源資源的智慧化監管。以節能診斷監控為例，智慧能源管理平臺能夠對各個園區用能跑冒滴漏、異常用能、不合理用能問題等進行智能識別和定位，及時提醒管理人員，避免用能浪費，并且能夠通過動態能耗預警技術將園區用能體系進行定額管理，對異常用能進行預測性定位和提醒。

3.2 新能源應用管理

以智慧微網優化調度為例，智慧能源管理平臺中的智能微網系統能結合光伏發電情況、儲能充放電策略、電價以及用戶負荷情況綜合統計分析，輸出微電網運行的最優經濟策略，進行削峰填谷并降低最大需量，降低用能成本，促進節能減排，從而實現零碳目標，縮短智能微網系統的投資回收期。就新能源管理中的光伏管理而言，智慧能源管理平臺能夠對光伏發電功率、光伏電池板運行參數、設備狀態信息及設備故障信息進行實時監視，以及進行光伏發電實時功率趨勢棒圖展示，快速了解光伏組件實時發電情況。

3.3 碳資產管理

智慧能源管理平臺的碳資產管理模塊充分利用大數據、人工智能等新技術手段，以滿足工業園區建設過程中企業碳資產管理數據化、電子化、信息化以及智能化的需求，不斷提高企業碳資產的智能管理水平。通過構建碳排放管理體系，結合企業生產工藝流程等，全面識別企業運行過程中可能存在的碳排放源頭，以企業為基本支撐，探究企業在生產效能滿足和碳配額資產管理、節能減排功效資產及CCER資產等方面的具體應用措施，通過成本和效益的對比，探明企業在碳資產管理過程中可能存在的各項弊端，進而根據弊端和問題選擇解決方案，實現企業規范化、高效化、專業化的碳資產管理。

大型園區智慧能源管理平臺的碳資產管理模塊主要分為碳排放管理、碳配額管理和碳交易管理三大內容。以碳交易管理為例分析可知，大型園區智慧能源管理平臺的碳交易管理主要包括市場供求時序分析、交易決策輔助、碳交易管理、CCER 碳減排項目管理和碳聚合管理等內容。其中，市場供求時序分析以市場參與者的行為模型與基本面數據為基礎，預測市場供需，形成周期性碳市場分析報告以及碳價預測結果；交易決策輔助依據實時碳價、市場行情，AI 測算履約成本、生產效益，實現減排成本與生產利潤的平衡，提供最優履約方案；碳交易管理則借助平臺功能，通過對企業生產和歷史排放情況的計算分析，預測監測期內企業累計排放量和配額盈缺情況，同時考慮市場形勢，包括市場價格趨勢、碳交易流動性、政策性風險等多個約束變量，確定對外購售配額CCER 減排量交易策略。

4 平臺效果與綜合效益分析

4.1 平臺應用效果

大型園區智慧能源管理平臺能應用大數據、物聯網、云計算等關鍵技術，實現能耗監測及能效管理的可視化、信息化、智能化，提高管理效率，能夠削減尖峰負荷，實施智能運維，提升園區用能管理水平，降低園區用能及管理成本，能夠結合企業用能需求計劃及電力和化石能源供給情況，優化調配能源存儲計劃，能在外部能源供給緊張時保障企業的能源供給。

4.2 綜合效益分析

“雙碳”戰略支持下大型園區智慧能源管理平臺的規劃建設，實現了人工智能和數據挖掘技術、專家庫系統、碳交易策略技術和能源服務平臺等的高效率創新應用，提高了園區建筑節能水平，使得可再生能源消費比重達到10%以上。據統計，園區開展綠色運營，減少碳排放后，整個園區碳排放總量及園區單位產值或單位工業增加值碳排放量預計可下降40%以上。同時，大型園區智慧能源管理平臺通過智慧微網系統實現光伏自發自用，使得余電上網實現了綠色用電，且輸出微電網得以運行最經濟策略，從而能夠進行削峰填谷并降低最大需量，降低用能成本，促進節能減排及實現零碳目標，也通過碳排放交易決策優化、自愿減排項目開發及碳聚合，實現碳資產保值增值，獲得碳收益。

5 結語

本文在探究“雙碳”戰略的提出背景與支持政策的基礎上，分析了“雙碳”戰略支持和大型園區智慧能源管理平臺規劃建設融合發展的必要性，論證了該平臺方案建設的可行性，從而為同類型智慧園區的建設運營奠定扎實的制度基礎和實踐指導經驗。