工业园区循环化改造过程中智慧能联网的构建——以孝感国家高新区能联网框架为例

王宇波，蒋中航

（湖北工业大学经济与政法学院，湖北 武汉430068）

我国工业园区循环化改造受制于能源垄断、发展循环经济成本难降等问题，企业生产效率不高，资源不能有效利用。这都要求工业园区遵循系统效益原则实行循环化改造，要把产业效益、环境效益、社会效益结合起来，综合平衡，进行优化［1］，提高能源使用效率，减少碳排放，并积极探索产业链以及新型能源的利用方式。

能联网是在计算机互联网的基础上，利用RTU（远程终端装置）、工业控制网络、无线数据通信等技术，构造一个覆盖全社会的能源共享、监测与管理的智能系统，是一种将不同种类能源的产生、利用、共享、管理连为一体的新的能源利用方式和节能技术，它使分散的新能源生产单位与传统的电网、热网和其它形式的能源网络相互连接，为人类提供全面的能源服务，并将发展成为与互联网、物联网并列的第三大网络。将智慧能联网建设引入工业园区循环化改造过程中，实现全社会（政府、企业、公众、个人）能源智能化管理的多功能平台（eccp平台）化，不仅可以解决能源的使用效率问题，而且通过一系列整合，以点带面，有效改善园区整体规划，提高土地使用效率，并形成新的产业带。

1 能联网在工业园区循环化改造过程中的作用

1.1 智能共享

通过在园区内建立信息技术与通信技术相融合而形成的ICT（formation Communication Technology）网络，分配能源系统和中心能源供应，保证能源网络的稳定和提供能源的质量。在供能的同时，实时向供需双方传送计量、控制与价格信号，使ICT网络中的园区居民用户和商业能源生产者都能进行高效交流。

1.2 智能监测

智能监测平台可实时查看用能单位的能耗情况，依据园区内能耗情况发出预测预警，对用能单位的能耗使用情况提出针对性的调整意见；同时，还可对整个工业园区所属监测单位能源数据的汇总和历史比较进行宏观分析，为政府节能监管部门提供决策依据，增强政府对能源的利用和节能的管控能力。

1.3 智能管理

通过对用能单位能耗分析和对标管理，掌握园区用能单位能源利用水平，以及行业对标完成情况的分析和管理。并对用能单位进行节能潜力分析，根据用能单位实际单耗和行业先进能耗水平（或者指定的行业能效标杆）的差异，结合用能单位相关经济数据，分析其节能潜力。最后，汇总各用能单位节能潜力数据，宏观分析整个工业园区的节能潜力，从而提高能源、资源的利用效率。

2 孝感国家高新技术产业开发区的能联网构建

2.1 能联网的基本构架

在园区建设包括电力、蒸汽、热水、空气、冷水、自来水和中水回用在内的能源供应网络，通过智能计量、调度和定价系统，将分布式能源生产与骨干电网、热电联产企业网络连接，实现能源梯级利用和可再生能源的生产共享；采用分布式基站网络结构，通过载波智能功效、智能调整等手段降低设备能耗，开展合同能源管理；合理设计供电方案，推广应用绿色电源（图1）。

图1 孝感国家高新技术产业开发区智慧能联网共享平台示意图

2.2 构架的实现

2.2.1 技术支持 基于B/S结构即浏览器/服务器结构、C/S结构软件（即客户机/服务器模式）的客户机和服务器两层式系统［2］，采用分布式能源管理技术、储能技术以及空间信息技术动态相结合，将使工业园区内部与外部的能源供给循环化。

分布式能源管理技术主要包括信息采集技术、智能化管理技术、分布式能源供热技术、数据分析技术以及信息评估系统等。将开发区原有的集中供热方式转变为分布式能源供热，是减少CO2排放的重要措施之一，分布式能源网络有助于能量平衡，减少中心功能系统的扩展。分布式能源管理系统建立之后，把负荷、分布式发电以及每户发电结合在一起，并根据一系列参数形成网络，实现能耗优化。

新的储能和传输技术包括新型储能材料、储能结构优化与设计技术、性能监控技术、状态均衡技术和储能系统规划技术等。与传统电网的用户侧节点不同，能联网中的用户侧节点一般都具有发电能力，因此需要配备一定规模的分布式储能系统。在传输方面，客户机具有一定的数据处理和数据存储能力，通过应用软件的计算，将数据合理地分配在客户机和服务器两端，有效降低网络通信量和服务器运算量。新的储能和传输技术的应用，能更全面、系统地反应能源信息，提高园区各企业、各部门的能源梯级利用效率。

空间信息技术将全球定位技术（GPS）、地理信息系统（GIS）以及遥感技术（RS）与互联网技术结合在一起，形成对政府、企业以及社会节能减排工作空间合理布局、能源管理分析以及构建节能系统的全面支持。

通过相关技术在改造过程中的应用，孝感国家高新技术产业开发区具备以下优势:第一，节省资金，节约资源，循环利用；第二，解决园区能量梯级利用和高效利用问题，为分布式能源和太阳能等绿色能源发展提供了共享平台；第三，配套公司自有生产设备迅速扩充，提升园区总体生产规模。

2.2.2 产业链 智慧能联网是新兴经济的支柱［3］。新的能源管理技术不仅要加强能源的生产、传输和使用能源技术的基础设施建设，还应考虑经济的发展规划与应用，以形成新的产业链。

孝感国家高新技术产业开发区的能源生产者解散了垂直管理的公用公司，其分布式能源生产将派生多种新的业务模式，形成一系列产业链，如园区能联网新的通信功能会逐渐把能源运营商转变为信息服务供应商，并向市场供应能源和销售数据，从而产生新的业务，带动周边产业。

2.2.3 经济生态系统 由能联网形成信息流、能量流、物质流三大循环路线，将产业与产业、能源与能源、产业与能源之间相连，为园区内能量梯级利用提供共享平台，形成园区新的循环生态系统（图2）。

图2 孝感国家高新技术产业开发区循环生态系统示意图

2.2.4 绿色环保系统 能联网以分布式可再生能源发电应用为基础，以建立智能型绿色电网为目标，具有节能、低碳、环保的特点，有利于工业园区改善能源结构，也是构建资源节约型与环境友好型社会的基石。开展建筑节能，充分利用孝感市自然资源条件，在建筑工程中大力推广利用太阳能光热、光电技术，污水源、地源热泵、生物质能等可再生能源应用技术，减少建筑对常规能源的依赖。重点推广太阳能与建筑一体化应用、地热能、风能等新能源，并通过能源供应网络，提供给园区其他用能单位。积极引进专业化的节能服务公司，引进合同能源管理模式，推动居住建筑和大型公共建筑的节能改造。

2.3 实施效果

2.3.1 经济效益方面 能源管理技术对能源进行合理分配，避免大规模生产条件下盲目竞争导致的产品过剩问题；由于采用新的储能和信息技术，园区产业在循环化生产过程中，能源使用效率得以提高，最终降低了产品成本。循环化改造在提高能源效用的基础上，通过产业链的延伸，使园区产业实现上下游密切关联，形成园区内各种资源循环闭合系统，达到可持续发展的目标，步入循环经济的轨道。

孝感市高新技术产业开发区2012年规模以上工业总产值为648.6亿元，固定资产投资250.1亿元，招商引资225亿元，税收收入3.08亿元。通过智慧能联网循环化改造，到2017年，预计年固定资产计划总投资达到约1 500亿元，将实施循环经济发展项目28个，投资144.68亿元，届时园区工业总产值可达到1 600亿元，实现国内生产总值620亿元，利润50亿元，税收40亿元。

2.3.2 社会效益方面 通过实施各项节能、节水措施，孝感高新技术开发区在提高能源和水资源产出指标的同时，单位国内生产总值的能耗和取水量均会相应降低，到2017年，孝感高新技术开发区规模以上万元工业增加值能耗下降到1.1t标煤以内，单位水耗低于90m3，工业水重复循环率大于95%，中水回用率达到90%以上，每吨烧碱（离子膜）综合能耗降到310kg标准煤；造纸单位能耗下降20%，主要指标在国内领先，达到节能和环保的双重效果。

3 结束语

智慧能联网是第三次工业革命新经济系统必不可少的支柱之一，在工业园区循环化改造过程中起到关键性的作用。它利用网络通信科技把能源转变为智能通用网络，从而把周围建筑产生的能源输送到能源网络中去，在开放的环境中实现与他人的资源共享，完全符合第三次工业革命分散式和合作式的性质。

［1］ 王宇波.生物质能利用方式对发展农村循环经济的影响［J］.湖北农业科学，2008（12）:1529-1530.

［2］ 马 双.基于互联网技术的新型能源监控管理平台研究［J］.中国高新技术企业，2012，28:21-23.

［3］ 杰里米·里夫金.张体伟.第三次工业革命［M］.孙豫宁，译.北京:中信出版社，2012:46-47.