无锡工业园区“十四五”综合能源发展战略研究

周寅，陈秋寒，常晓浩

（国网江苏省电力有限公司无锡供电分公司，江苏 无锡 214000）

0 引言

“十四五”在能源发展战略上主要是为了在满足用户多样化的需求上，进一步地提升用户的使用体验。随着新能源的不断建设和发展，作为无锡工业园的主要工业区之一的红豆工业园在能源管理方面面临较大的挑战，当前调度运行方式为人工参考35 kV并网点相关监测数据，主动调节燃煤机组出力，在保证园区热需求可靠性的前提下，尽可能实现源荷平衡，减少电网受电，降低能源成本，但这种运行方式响应速度低，实际并不能真正实现能量平衡。在这种高耗低能的状态下，提出了综合能源的需求[1]。“十四五”期间在能源发展战略上，各大工业园区应着手从热电和储能两大方面进行着手，实现工业园区的能源优化协调运行。工业园区在能源的使用方面要充分考虑到企业本身的电能负荷、光电预测需求量以及热电网的高校经济运行等多方面地进行能源的储存和调节，在电网的使用上要考虑使用电网的低谷值，减少企业电网电费，这样既能够减轻电网的压力又能够减轻企业在电费上的负担。同时各大工业园区要积极响应多种清洁式能源的构建，构建以电能为中心，多种清洁能源为辅的新能源结构模式，实现工业园区多能源协调优化运行。

1 综合能源发展的可行性

无锡工业园区以“节能、环保、生态、智能”的设计思想，构建以电能为中心的互动性、园区性能源互联网络，建立运行多能互补仿真调控平台。构建的互联网仿真平台能够实现对园区内能源信息的实时获得，保证能够及时地掌握园区内能源的动态。园区能够实现多种能源之间的互补，并且各种能源之间相互依赖，通过互联网平台对多种能源之间进行统一协调管理，根据特殊情况下的能源互补策略实时调控能源状态，达到最优化地利用能源[2]。多能互补仿真平台上具有以下功能：①互联网仿真平台主要综合的是整个园区内的电、热、热水等各种能源生产设备的状态信息、各能源设备的运行情况以及整个园区能源的消耗用量情况，实时监测各个环节的状态；②利用大数据进行预测分析，在获得的采集数据的基础上，利用大数据从能源网及时供给、安全供给的前提下，对其进行分析，能够从各种获得的预测图中为决策者提供一定的数据和理论支持，保证工业园区的正常运行；③结合大数据加上专业人员的决策能够保证及时地对能源进行调控，保证既能够满足园区内各企业的用电情况，又能够实现能源的优化协调供给，实现园区内多种类能源结构的高效运行；④对园区内的能源设备进行定时定班的巡检工作，及时发现其网络结构中存在的不和谐因素，及时消除，实现园区能源管理的完整化、高效化、安全化。在整个公司有新进的人员时，对其进行安全意识的培训，保证每一个在岗的工作人员能够熟练掌握安全生产技能，对整个能源结构有着整体性的了解，并能够熟练了解其整体的流程，确保员工在实际操作过程中做到准确无误。

多能互补协调控制系统在设计过程中，结合能源生产、配送及消费的具体情况，建立多能源的综合能源协调控制模型，将日前计划和实时调度相融合，实现用户用能需求与供能单元的无缝衔接，有效解决综合能源“产-用”协调优化问题。通过以上的多能互补仿真调控平台的功能，能够实现园区内能源结构实时保证在最佳状态，能够达到园区多种能源之间优势互补，信息共享的智能化网络平台[3]。

2 综合能源发展战略建设方案

在满足用户热电负荷需求的条件下，通过对分布式系统各设备合理的运行方式组织，实现综合目标的最优化。本方案准备通过两个阶段来对多能互补方案进行优化。

第一阶段为红豆工业园区多能互补系统优化策略研究，主要分为三个部分：①不同天气情况下典型日光伏发电量的选取；②对工业园区的电、热负荷历史数据进行特性分析，选取典型工况；③根据优化目标选取热电厂及蓄电池的最优运行策略。

第二阶段为红豆工业园区多能互补系统实时优化调度研究。主要分为三个部分：①用能侧电热负荷预测；②采用机理与数据驱动联合建模的方法对供能侧光伏发电量的预测，以及热电厂及蓄电池模型的搭建；③通过优化算法得到不同优化目标下的最优调度策略，主要包括供能侧热电厂及储能系统的优化调度方案以及用能侧需求响应方案（需求响应部分待日后进行深入研究）。

当外部调度指令来之后，自备电厂的电热负荷分配提出以下三种策略：优先考虑抽凝机；优先考虑背压机；按比例均摊分荷。光伏的运行策略分为以下三种策略：优先上网；优先自用；储能系统余量富裕情况下，优先储能。光伏的运行策略具体优化中还要根据上网电价，购电价格进行实时调整。储能系统运行策略主要根据电价、发电成本以及时间段的不同提出不同的充放电策略。通过能源生产与使用的协调管理可以实现在供能侧实现多能源协同保障，达到满足供能侧、需求侧以及供能网络协同的需求；满足综合能源服务系统多目标优化的需要的目的。在需求侧实现合理用能与协同响应，在供能网络端实现供能侧与需求侧的协同补偿，柔性供能[4]。

3 综合能源发展战略的效益分析

3.1 创新性

为实现本项目的研究目标，拟采取的研究方案关键在于：搭建多能互补系统模型与一体化评价指标，并采用人工智能算法对系统进行优化，搭建运行跟踪优化系统，研发综合能源服务平台。目前，多能互补系统建模优化及其优化的研究在本领域国际学术界逐渐受到重视。通过对多能互补系统的协调优化模型的建立与求解的研究，可进一步实现多能互补系统的协调优化调度，提升多能流系统的安全高效经济运行。本项目的实施可进一步推动可再生能源的发展与综合能源项目的转化，并有利于对综合能源系统最优运行策略的选择。

3.2 经济性

综合能源系统能够将各供能环节耦合起来，使园区能量生产系统在最佳经济指标、最佳环保指标等原则下，实现各供能环节的最佳分配。因此，为红豆工业园区提供多能源协调优化运行综合服务后，可降低园区能耗，提高系统的能源使用率，从而实现园区的降本增效，得到良好的经济效益。

3.3 社会性

本项目实施后有利于红豆工业园区形成“绿色、环保、智慧、节能”的综合环境，将产生良好的社会效益。红豆工业园区多能源协调优化运行，可以使各部分供能环节合理分配、提高能源使用率，有效降低园区的能耗，从而使园区的CO2排放量显著减少。项目的开展，可以为绿色可持续发展的能源体系建设、为地方城乡规划建设提供项目决策、投资与成效评估等方面的量化参考依据、分析手段、示范样例。有助于政府、用户开展自身能效分析。进一步增强电力系统在能源体系中核心媒介作用，形成对综合能源项目规划建设和运营综合管控基础，提高对清洁能源资源的配置能力[5-6]。

3.4 推广应用性

我国经济的高速发展，对能源提出了非常大的需求量，能源问题已经成为制约我国经济发展的主要问题。在面对能源与环境问题方面，我国提出了“碳中和”和“碳达峰”的相关政策要求，要求我国企业在实际的发展中要进行多元、高效、清洁能源的使用，减少对自然资源的依赖。无锡红豆工业园区率先采用多能源协调优化运行策略，实现了多种能源之间的科学互补，既能够保证园区的能源的供应充足，又保证了能源的高效利用。同时这种多能源的协调优化在经济效益以及社会效益方面成果显著，具有很大的可复制性。因此，红豆工业园区内入驻印染纺织成衣、橡胶轮胎、装配等多种类型企业。在该区域采用分布式供能和先进的能源供应技术向用户提供高品质的热能和电能，符合区域“生态、智慧、科技”的发展主题。因此，对红豆工业园区进行多能源协调优化运行具有重大的应用价值。

4 结语

我国在能源结构上面临着重大的挑战，实现综合能源发展战略已经刻不容缓，合理地利用自然资源，融合光电和热电等多种形式的清洁能源已经是必然的趋势。同时自然资源带来的气候环境恶化以及非常态气候环境变化，要求我们必须实现多元、清洁以及高效的能源发展结构。在建设社会主义现代化国家的第一个五年上，着力发展低碳经济，转变经济增长方式，实现能源革命目标是我们科学发展的必然要求。以红豆工业园为主的无锡工业园区，积极参与国家综合能源发展战略建设，率先实现了多能互补的综合发展项目，提高了能源发展效率，实现了充分利用互联网，积极开展中和能源服务，形成了多种类的系统调节策略，着实增强了无锡工业市场的活力，积极优化了综合能源的配置。无锡红豆工业园区面临着供能分配不合理、能源利用率低、污染等问题。面对节能减排的压力，对现有能源生产和使用过程进行多能源协调优化，必然能够达到减少能源浪费、提高能源利用效率、实现能量阶梯利用、降低污染物排放等目的，其经济效益和社会效益显著。所以，本项目形成的成果具有较广阔的应用前景，有利于红豆工业园区内企业的竞争力及区域招商引资能力。