产业园区中工业厂房的能源综合配置——工业园区综合能源数字化系统建设方案

以下内容转自微信公众号：PPP产业大讲堂，《产业园区中工业厂房的能源综合配置》。

1 园区工业地产中能源综合配置存在的问题

我国园区工业地产建设已历经近40年的发展, 园区在区域经济发展、产业集聚方面发挥了重要的载体和平台作用, 有力推动了我国社会经济的高质量发展。园区工业地产是国民经济的发展的重要载体, 但同时也是集中的环境污染源。绿色、低碳、高效发展对园区工业地产尤为重要,园区迫切需要构建全新的清洁、低碳、安全、高效的能源体系。园区因其经济基础好、能源消耗大、产业集聚等特点成为了能源转型与变革试点、示范的重要对象，是综合能源服务的“理想试验田"。 

一直以来，我国园区工业地产用户用能方式多元化、电力消耗量也大。据统计，我国七成的工业用能都集中在园区工业地产。对于园区工业地产而言，开展综合能源服务越来越有必要。综合能源服务是适应现代能源供应体系和消费方式多样化变革的需要，将供能侧的多种供能方式和用能侧的多种需求响应进行排列组合而形成的能源服务创新模式。

发展至今，园区工业地产的能源系统依然存在一些问题急需解决，而综合能源服务的职责之一就是要将园区工业地产的能源生成、消耗、输配等，通过系统充分利用可再生能源、降低化石能源的消耗，提升用能效率和经济性。

目前我国园区工业地产的能源系统主要存在以下几点问题：

1、能源供应安全保障不足，很多园区由于供电、供气、供热等能源供应安全保障不足，影响其经济发展。

2、能源消费结构不合理，传统能源的使用比例过高，给园区节能减排带来巨大压力。

3、管理方式粗放，管理平台覆盖率低，存在管控盲点。

4、新能源应用比例不高，开发利用可再生能源的意识不足。

5、管理方式粗放，数据变量大、属性杂，对于能源的使用情况难以实时掌控和直观呈现。

在园区工业地产开展一体化电冷热（暖）供应、多能协同供应、综合梯级利用，以及低品位余热利用等综合能源服务，可以有效解决园区工业地产的能源利用问题，越来越多的能源互联网企业为解决园区工业地产用能问题，已在这方面深耕多年。帮助园区工业地产在用能方面：运营精细化、数据可视化、管理多维化。多方位、多层次完善园区整体及各项管理流程；运用数字分析手段，整合及协调园区资源，促进园区的产业推进，创建园区科学管理体系。

2 园区工业地产综合能源系统架构

工业园区是我国经济发展的重要组成部分，如何实现经济、环保、高效的发展十分重要。综合能源服务能够实现多能综合利用，提高能源利用率，增加可再生能源消纳能力，成为节能减排的有效方式。园区工业地产在发展综合能源服务方面具有天然的优势,随着我国能源变革进程的不断推进，可以想见，未来园区的综合能源服务市场将成为各类市场参与主体开展竞争的重要领域。

我国工业园区中的能量流通过程包括能源生产、能量转换、能量传输、能源储存和能源消费5个环节，包含风力发电、光伏发电、光热电站、燃气发电、燃气制热、电制冷、吸收式制冷等多种用能形式，用能种类多、数量大，节能空间广。常见的供能系统有冷热电三联供系统、热泵系统、风光发电系统、储能系统等。工业园区内普遍建设了用能监控管理系统，用于对工业生产过程进行监控，但能源结构不合理，缺乏联动方式及策略，能源利用率偏低；其次，部分工业园区正在使用的用能监控管理系统只具备分析功能，不能对各能源模块实施控制，无法实现能源设备出力的自动调节，使得工业园区整体能源效率偏低，提升空间巨大。

目前园区综合能源业务推广的技术研究和应用方向，主要包括可再生能源利用，区域集中供冷、供热，生产过程及工艺的节能改造，余热、余能、废水、废渣回收利用，电动汽车，储能及信息化系统等，通过集成各种能量转换装置和节能优化技术，将风、光、气、储、地热等多种分布式能源以信息网及电力网或热力网的方式进行高效互联，实现多能源互补、多供用能主体互联互济、资源设施共享，满足多种用能需求，提高能源利用效率、运行经济性、可再生能源利用率，有效降低了系统运行成本和环境压力。今后工业园区的综合能源业务将实现多元化、多领域发展，可以进一步拓展能源交易、需求响应和现货交易等新型业态，成为支撑能源互联网建设的重要领域，也是综合能源服务提升经济效益、扩大业务范围的主要阵地。

园区综合能源系统架构包含物理层、信息层和服务层。物理层是物质基础,实现能源生产、传输、供应等功能；信息层是数据与控制中心，利用能源数据与信息通信技术, 进行数据的交互与共享、智慧用能控制、数据价值挖掘等；服务层是管理枢纽, 基于综合能源系统物理架构及数据、信息技术的支撑, 在清洁能源消纳、能源效率提升、能源智慧管理等方面提供综合能源的整体解决方案。园区综合能源服务的商业模式是基于上述3个层次进行规划、设计与实施。

 以石油、电力、天然气等多种能源资源为供应侧, 构建分布式和集中式能源协调互补的供应方式, 促进电网、石油管网、天然气网、供热网等多种资源管网耦合集成，运用多种仓储设施及储备方法满足电力负荷、热负荷、冷负荷等消费侧能源需求, 实现终端用户的用能优化。

针对各能源子系统建立动态数据中心,实现用户侧的能源生产、传输、存储、共享等各环节的数据监测、分析、挖掘，提供能源智慧管理策略；基于能源数据与信息通信技术实现对能源枢纽站、源网荷储协调、虚拟电厂、负荷侧虚拟同步等的控制；构建微功率无线通信、电力线通信、泛在智能无线专网等通信网络；在数据、控制、通信耦合集成基础上开发云平台技术服务模块、综合能源服务互动平台。

在工业区规划“源网荷储一体化"能源体系，其中“源"着重以热电项目和外域可再生能源电量为基础，并集成工业区内分布式风电和光伏等，形成多系统集成、多能互补供能系统；“网"着重搭建增量配电网、区域微电网、热网及其他形式的能源网络，成为联系“源"与“荷"的重要纽带；“荷"着重广义负荷供应（能源托管、节能服务和调频调峰等），此外做好典型用户供能外同时兼顾新型用户供能，同时规划建设用户端智能终端，实现“源"与“荷"深度关联；“储"一方面注重常规的调频、调峰功能，另一方面更加注重一体化供能系统冷热电供能可靠性和安全性。

提供多元化的综合能源服务,实现清洁能源有效利用, 提升能源利用整体效率，如:分布式能源、储能及电动汽车充电站的建设与运营；构建区域能源市场，形成公平、开放的准入机制，开展能源零售与能源交易；针对用户侧海量能源数据进行分类与挖掘,分析用户个性化需求，开展综合能源套餐定制等增值服务。

3 园区工业地产的能源消费情况

园区工业地产按其产业类型可分为综合类、行业类和静脉产业类园区。综合类园区工业地产产业集群程度较高, 行业类别较多,资源消耗种类也繁多复杂;行业类园区工业地产一般以某一类行业及其衍生行业为核心, 资源消耗种类相对简单,静脉产业类园区主要从事再生资源回收、加工和利用, 其用能类型也相对简单, 以电等二次能源为主。

除生产用能以外, 园区工业地产内的商业、居民建筑、园区交通等, 也是园区用能的重要组成。目前园区工业地产能源消费面临着诸多问题, 如：能源消耗总量大, 温室气体排放量大；园区内电、水、热等能源的耦合利用不足, 各类企业资源回收、余能利用不足, 能源综合利用率不高；因本地资源禀赋、能源网络调度技术等因素的限制, 导致清洁能源应用比重不高等。

 随着“四个革命、一个合作"能源战略思想, 能源生产和消费转型成为我国可持续发展的重要命题。园区工业地产能源系统的低碳、高效、多能、智能发展已成为必然的发展方向。工业园区综合能效提升的五大挑战面向双碳战略目标以及减污降碳协同增效总要求，深化能效提升，工业园区仍面临若干重要挑战。

园区综合能效提升分类指导亟待加强

园区地域分布广，资源禀赋差异大，个性共性兼具，园区间能耗总量和强度、碳排放总量和强度差异大。按照能源消耗总量和强度双控向碳排放总量和强度双控转变的要求，不同地域不同园区差异很大，控能控碳哪个优先、如何来控，缺乏分类指导。亟需加强园区综合能效提升的分类指导，推动绿色低碳发展。

园区能源基础设施规模效率结构性锁定

园区广泛推行基础设施共享，以热定电为特征的集中式热电联产能源基础设施普及推广，但同时又呈现出“规模—效率"结构性锁定，以及以化石能源为主的传统能源与新能源供给结构失衡，导致温室气体排放结构性锁定。目前，大部分基础设施服役未到设计寿命的一半，园区基础设施节能降碳改造需要解决好成本收益的平衡，能源加工转化效率及系统优化亟待提升。

终端电气化面临规模数量成本综合制约

终端电气化是园区深化节能降碳的关键举措。当前，园区大部分企业的装备电气化面临单体规模小、数量多的问题，节能提效技术创新及装备推广存在投入成本高等短板。课题组对某典型精细化工园区进行了专题研究，分析了其八大类5000台存量电机设备，总容量100 MW，单台设备的平均容量约10kW，其中单机容量大于15kW以上的电机设备数量仅占设备总数的35%，容量占81%，小规模电机的能效提升面临较大挑战，需要电机技术的整体提升。

能效局部有效和系统整体有效需要平衡

“十一五"以来，在节能减排约束性指标的持续推动下，用能行业节能挖潜难度日益加大，亟待平衡好局部有效和系统整体有效，并从局部过程节能向全过程、全链条、全系统优化节能转变。以炼油行业为例，全国2020年炼油企业能效水平优于水平的产能约25%，同时有20%的产能其能效低于基准水平。我国火力发电、钢铁、化工产业和垃圾焚烧热电联产自身的能效已较高，但进一步与周边城市和社区协同挖掘余热利用方面，尚有较大潜力。研究显示，中国北方地区工业余热供暖潜力约为区域热需求的1.4 倍。

园区物质流能量流精细化管理短板明显

《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》（国发〔2021〕23号）要求“加强园区物质流管理"，这里物质流是广义的概念，既包括生产原料也包括能源。园区物质流能量流管理是全过程节能减污*直接、*有效、*经济的措施，是推进园区综合能效提升的重要抓手。但实践中，物质流能量流管理*基础的工作——三级计量体系建设尚存在明显短板、弱项，特别是中小规模企业。

园区工业地产综合能源配置的商业模式

园区的综合能源服务商业模式的构建在于针对园区及行业用户的实际情况和发展阶段特征，研究推出高效率、低成本、具有清晰盈利模式和丰富社会价值的综合能源服务解决方案。一个成熟的商业模式需要在市场环境中接受检验并进行实践, 这既需要各类市场相关方不断创新创造，也需要政府部门通过政策进行引导与约束，保障用户及各市场主体的基本权益,培育新的利益相关方,促进综合能源市场开放竞争、健康良好地发展。

消除行政壁垒，能源配置由行政化转向市场化。推进能源资源领域的供给侧结构性改革，加快油气、热力、电力等领域体制改革，破除行业壁垒，强化市场竞争，促进能源流、信息流的自由流动，完善制度体系保障各种能源实现横向多能互补、纵向梯级利用。

按照市场化改革方向，推行有利于提高系统效率的价格机制。实施峰谷价格、季节价格两部制价格等科学价格制度，推广落实气、电价格联动等价格机制，引导电力、天然气用户主动参与需求侧管理。 

鼓励创立专业化信息和技术服务提供商, 提供跨行业、跨领域的科技、政策、管理等专业信息,扩充市场参与者信息获取渠道,提高市场信息 公开透明度,消减信息不对称,降低交易成本,推广技术升级，提高智慧能源体系效率，降低生产成本。 

发挥市场在资源配置中的决定性作用，推动建立公平竞争、开放有序的能源市场交易体系。建立健全能源市场的准入制度，鼓励第三方资本、小微型企业等新兴市场主体参与市场，促进各类所有制企业的平等、协同发展。加快电力、油气行业市场体系建设,建立市场化交易机制和价格形成机制，有效引导供需。允许市场主体自主协商或通过交易平台集中竞价等多种方式开展能源商品及灵活性资源等能源衍生品的服务交易,*大限度地激发市场力。 

鼓励互联网企业和能源企业合作,实现能源大数据的集成、共享和交易，促进应用创新，加强安全监管。

在国家发布的能源发展指导意见的推动下, 园区综合能源系统建设及综合能源服务业态发展得到了有力的推动,改变了传统能源系统互相独立的产供消方式，构建 “电、热、冷、气"横向多能耦合、“源-网-荷-储"纵向多能协同、以及能源生产、传输、存储、消费都灵活高效的综合能源系统。这也改变了传统能源系统“条块分割"的情况,有利于培育新的市场主体。 

充分了解园区产业结构、用能需求特征和综合能源服务资源禀赋，建设分布式与集中式供应相结合的综合能源系统，开展针对传统能源利用方面的项目规划建设与投资运营。通过降低能源消费成本、提升能源利用效率获得收益，同时对优化能源需求、降低终端能耗、减少气体排放有积极影响。

分布式能源具有灵活性高、排放低、就地利用等优势，是园区能源利用的主要方式。分布式能源系统建设的业务方向包括:

①基础设施服务，即能源基础设施的建设、运行和维护，微能网的规划、建设及运营，以及存量配电网向智能电网发展的改造等；

② 区域性分布式发电厂的建设运营,如：园区大规模屋顶光伏和立面光伏系统的建设；

③虚拟电厂的建设，利用通信及控制技术,整合不同类型分布式能源，有机结合储能侧和需求侧的可用负荷，实现对发售电侧的协调运行；

④发电与其他行业的耦合，如：参与制氢、制甲烷等能源转换过程。

位于江苏无锡的红豆工业园内有纺织服装、橡胶轮胎、生物医药等多个产业，园区于2001年建设了自备热电厂，同时满足园区内客户的用电及用热需求。2012年起，利用厂房屋顶建设分布式光伏系统，并投建储能电站，缓解园区电网调节压力，平滑整体用电负荷，起到了削峰填谷，多能互补的作用。预计到2020年，园区整体清洁能源占比将提升至15%，单位产值能耗下降8%，综合用能成本降低10%。 

综合能源系统中，终端用户除了是能源消费者外，也可以通过建设分布式能源系统成为能源供应者,但光伏、风电系统的建设对一般用户来说存在技术壁垒、供应安全、能源管理、投资风险等诸多方面的困难，能源社区的运营模式则可以解决上述问题。能源社区是由运营商、工业用户、商业用户及个人用户等组成的集合体，社区中的风、光、储等设备可以由用户自建或由社区运营商提供，用户在满足自身用能需求的基础上，可以选择存储多余的能源或供给社区网络;运营商拥有社区能源网络及相 应公共设施资产，可为社区用户供能,或在需要时有偿供应给外部公共网络。能源社区中所有的能源交换均通过数字化的智能系统准确记录和计算，运营商及用户均可通过能源供应等活动获得收益。

 通过政策约束、价格激励等方式引导客户参与到园区的负荷调控，推动分布式和集中式能源供应的共同发展，优化能源消费结构，增强系统运行的灵活性，提高能源利用率，实现园区内能源网络的经济、高效和稳定运行。

需求响应主要是指通过政策或经济手段挖掘用户的响应潜力，促进各方互动以达到削峰填谷、缓解电力缺额等调控目标。对于电网侧来说，网络运营商可与客户或负荷聚合商签订合作协议或形成标准化服务模式，在电网有平衡需求时发出信号，由用户侧调节柔性负荷来增减产量及能源的消耗量,从而调节电网稳定性,用户则可获得相应的补偿。对于用户侧来说，需求响应可提高用户用电的经济性。

在大力推动以及各项优惠政策的扶持下，我国已逐渐发展成为全球*大的新能源汽车消费国。与我国新能源汽车的发展严重不匹配的是充电基础设施的建设严重滞后，而针对充电设施的建设与运营模式的探索也将成为推动新能源汽车发展的动力之一。

充电站的建设服务包括：初期的规划设计、土木工程和电网接入、硬件设施的安装与调试、电量电费的计量核算等。除了常规的建设运营服务之外,通过应用软件提供附加服务也将成为一个重要的价值创造方向。针对充电站的运营 商开发能源管理智能平台软件,提供运行监测、数据管理、需求分析与预测等服务;针对车主提供用户版的智能充电管理软件,提供附近站点忙闲信息、车辆充电数据、充电需求预判与站点等服务。

在充电站建设与运营服务中，提供软硬件结合的综合服务，以硬件设施的规划建设质量为基本, 以软件服务的智能性与灵活性为增值。苏州园区工业地产建设的区域级充电基础设施公共服务平台于2018年上线运行,已基本实现园区内公共充电桩的覆盖以及实时监控,可为用户实现充电地图、设备筛选、位置导航、充电控制、费用支付等功能。

以德国能源市场为例说明。企业可根据可再生能源的资源情况调整生产计划，当可再生能源资源充足时，实时电价相对较低，在资源欠缺时则相反,企业可据此调节其生产计划，以降低用能成本，提高其生产经济效益。德国RegModHarz项目是德国“E-Energy"计划支持的项目之一，通过制定统一的数据传输标准,将风能、抽水蓄能、太阳能、生物质能等能源系统连接起来，并为用能客户安装能源管理系统，对发电端和用电端实施双向管理，基于日前和日内市场的价格调控用户的用电时间和用电量。

项目为客户提供供热、供冷项目的规划设计、建设、运营等服务，并提供专家服务以实现客户项目实施过程中的成本控制，在此过程中，客户能够专注于其专业领域内，而将能源相关的技术问题交给专业人员处理，为其实现降低用能成本、能源高效利用的目的。服务内容包括但不限于:

① 能源传输、基础设施分析、需求优化等方面的咨询和规划;

②供热、供冷设备设施的建设及后续运营、维护和故障处理;

③冷、热管网的建设与运维管理；

④能源审计服务等。

其主要的服务模式包括2种: 合同能源管理与集中式供能。合同能源管理是高效用能，承包商需利用技术为客户提供高效用能服务;集中式供能的要点则是高效的能源分配和利用，以*大限度地减少能源消耗、降低成本,服务对象越多则分摊成本越低，提高整体运营效率。

针对园区内高能耗、粗放型的能源消费方式， 有必要促进其能源精细管理和循环利用，提高资源配置效率，形成节约高效的能源消费体系。

4 拓展园区工业地产的综合能源增值服务

工业园区的人地关系调控是园区绿色发展的重要科学问题。园区尺度上，“人"主要体现为经济活动，“地"即园区的资源环境基础，主要表现为能源、水资源、土地资源、环境影响等。经济、能源、水、土地、环境构成了工业园区人地系统中*重要的子系统，各子系统之间存在着许多联系与作用。能源、水、土地资源开发利用既对园区经济发展及其生态环境有直接作用，又对更大尺度的生态环境问题产生影响。

工业园区人地关系的内涵就是系统认识园区“人"“地"各子系统的发展演变及相互作用的机制规律，实践中需要深入理解工业园区人地关系，进而科学设计园区“人"“地"各子系统的协同关系，实现融合发展。工业园区人地关系是园区绿色发展的关键科学问题，是园区绿色发展的核心，工业园区人地关系研究的是识别各子系统之间的相互作用关系及人地关系协调发展的优化调控。针对工业园区这一类特殊的微区域人地系统开展综合研究，科学揭示能源—水—土地—环境等多要素协同的工业园区绿色发展战略取向，对于进入“不惑之年"的中国工业园区创新绿色发展、实现高质量跨越提供决策支撑，具有重要的意义。

开展代理售电服务。鼓励专业能源公司积极开展售电服务，作为工业区企业售电代理商探索电力市场交易、多能源交易品种和交易方式，拓展电力市场交易业务范围，统筹整合园区用电企业，参与当地电力市场交易。通过规模化效应及专业化服务降低园区企业的用电成本，为工业区企业提供更实惠、安全、有保障的售电服务。

开展光储充一体化建设。综合考虑工业区周边建设条件以及交通运输条件，规划布局光储充一体化项目，作为“源网荷储一体化"的典型实施类型之一。初期在工业区建设一个示范项目，积累运行经验，并逐渐在工业区推广，助力工业区绿色交通产业发展。

其他能源增值服务。在工业区积极开展能效提升、节能改造和用能托管等服务，对中小型用能企业的能源购进、存储、使用等环节优化改良，对企业用能设备效率、用能方式、节能考核等方面进行专业管理，进而达到节能和节约能源费用的目的。同时提供设备检修、智慧运维及集中供销等增值服务，通过规模效应，减少企业在检修、维护、采购等环节中的成本。

能源管理服务主要是指在企业的能源采购、资源管理、生产计划、设备维护等生产全周期内，提供能耗监测、能源消费分析、能源效率咨询以及能源管理系统等服务，发现企业级、部门级以及特定环 节中的能耗问题,发掘企业节能降耗的潜力，从而实现提高能源效率、降低用能成本的目的。通常的实施步骤为:

①对能源供应、负荷曲线、能量平衡、投资收益等进行协同分析;

②针对具体的问题提出管理措施，制定解决方案;

③制定关键绩效指标，管控能源管理方案的实施过程;

④分析能源系统整体运行情况,优化能源采购、系统运营等管理方式，不断降低用户整体成本。 

苏州园区工业地产独墅湖科教创新区于2015年上线的区域性智慧能源管理平台，对区域内各单位所有的用能情况进行采集传输、在线监测、动态分析及集中管理，开展能耗核算或效能评估，并在此基础上提出能效管理与提升建议，平均每年为园区减少电力消耗约700万kWh，减少二氧化碳排放约6979t 。 

在当前能源市场蓬勃发展的形势下，能源的生产、传输、转化、存储、消费等各个环节逐渐被打通, 能源市场将变得更加公平、开放、透明，能源的商品属性越发清晰，市场将催生新的商业模式,并挖掘出新的效益增长点。 

在园区内,能源零售商可以根据不同用户的用能特性和利益诉求,考虑其用能质量要求、用能时间段、用能需求量等，制定涵盖不同价格机制的个性化综合能源零售套餐。在用能侧，运营商为用户提供灵活、经济的用能套餐，根据实际需求调整 能源配比、用能时间、价格机制等，满足用户多样化 的需求;同时通过对不同用户的能源需求进行合理分配及预测，实现整体用能效率的优化。

在产能侧，运营商可以与不同的能源供应商或上下游相关 企业进行业务合作,通过联合采购保障能源成本, 通过提高能源利用率降低运营成本,通过联合管理 降低人力成本，提高管理效率。小型的能源运营商 可以通过这种业务合作产生的协同效应保障其能 源零售服务的品质，利用其服务的灵活性和定制 化,吸引对用能服务有更多需求的客户，从而与传 统能源企业共同竞争。

 Mainova AG是德国*大的能源零售公司之一, 为大约100万人供应电力、天然气、热力和用水等, 也为德国各地的许多小型区域能源供应商和工业客户提供电力和天然气。此外,Mainova在其供应区域内运营能源运输管网，并可为第三方提供网络接入服务，如:分布式光伏、充电设施等，其收益来源除能源零售外,还包括各类能源相关的衍生产品及服务。

园区的综合能源服务商可以为区域内的分布式能源和终端用户提供能源批发市场的代理服务:

 ①为各类服务对象建立标准化市场交易流程，提供能源产品评价、交易政策制定与市场分析等服务;

②针对能源交易需求较小的“小微用户"，通过 项目组合管理的方式集成多个用户的用能负荷，使原本不满足市场交易条件的用户也能享受优惠的市场价格;

③对于自身能源需求较大的用户，基于市场风险管控手段提供价格稳定、用能可靠的交易服务。

此外，未来能源交易平台将朝着独立、开放、多元的新型交易平台发展，这也将催生以信息技术、数据服务以及安全服务为主的能源信息服务市 场,使能源交易的开展更加轻松便捷。美国区块链初创公司LO3Energy于2016年推出区块链项目TransActive Grid,当地居民可以将过剩的电力通过一种区块链原型进行出售。2017年该公司与欧洲电力交易所达成合作意向，利用区块链技术来推动点对点的能源传输,实现本地分布式能源网络与 能源批发市场的对接，提供更为便利的电力销售。

园区综合能源规划的定量分析离不开经济性测算结果。常规的经济性测算工具主要针对单种能源系统，当开展综合能源系统规划时将面临不同的税收优惠政策、不同的财政补贴方式、不同的项目评价周期及不同的可变成本系数。同时，园区综合能源规划的经济性评价结果需覆盖系统全寿命阶段，不仅考虑设备初始投资，还包括运行期内的外购燃料成本及运维检修成本。

园区综合能源规划的经济性测算也跟采用的商业模式息息相关，采用常规销售模式时，能源收入就是能源量乘以能源单价。采用节能量分成时，能源收入就变成了节能收益的分成比例。采用能源托管方式时，能源收入可能就变成了一个固定量。因此，建议在开展园区综合能源规划经济性测算时需要多种等效方式，比如将不同周期的能源设备更替作为分阶段规划的一个节点，或者将部分设备的更替费用折算成更大的运维费用放入经济性评价。同时，园区综合能源规划需要及时更新税收优惠、补贴政策，确保园区综合能源规划经济性测算更加真实可信。

5 园区工业地产综合能源配置的投融资

通过调控工业园区人地关系，解决园区经济发展与资源能源、环境系统的矛盾，是支撑园区绿色发展的根本目的。园区的人地关系内涵、子系统相互作用定量关系及绿色发展目标建立后，如何实现基于经济、资源、能源、环境等多要素协同的工业园区人地关系调控综合决策亟待开展研究。

综合能源服务作为一种新型的能源供应、转换和利用方式，将成为工业园区实现绿色转型与低碳发展的重要手段之一。近年来，随着分布式供能技术、互联网相关技术在国际国内的发展，以及我国新一轮电力体制改革的深入推进，新兴能源业态层出不断，集大成者当属综合能源系统，其融合能源互联网、多能互补、分布式能源、智能电网、微电网、天然气冷热电三联供等多种形式。

在能源“十三五"规划及“互联网+智慧能源"的指导下，园区综合能源系统建设及综合能源服务业态发展得到了有力的推动，构建起“电、热、冷、气"横向多能耦合、“源-网-荷-储"纵向多能协同、以及能源生产、传输、存储、消费都灵活高效的综合能源系统。这也改变了传统能源系统“条块分割"的情况，有利于工业园区内能源的高效利用与宏观整合。

工业园区项目主要可分为设计、招标、建设、运营四个阶段，工业园区综合能源服务的商业模式可分为建设前期工业园区的开发模式和运营阶段工业园区的盈利模式。因此，对资金的大量需求一般发生在建设阶段，项目公司承接委托或招标后对园区进行综合能源服务改造。

在“碳中和"政策设计和框架路线下，综合能源服务与碳减排具有很强的正相关性，是园区实现碳排放尽早达到峰值的重要途径。在大量园区进行综合能源服务建设的同时，必然需要强大的资金支持,预计2020-2025年综合能源服务的市场潜力将从0.5-0.6万亿元增长到0.8-1.2万亿元。

在综合能源服务产业下，节能服务的投资需求仍将维持在较高水平。作为较为成熟的综合能源服务细分市场，节能服务产业在“十三五"期间实现了快速增长。

在“十四五"时期，预计全国需要完成的五年期定比节能量将超过8亿tce，全社会技术和管理节能投资需求估计超过1万亿元；其中，节能服务投资占有相当大的比重，投资需求将主要来自工业节能领域。当前我国70%的工业用能集中在工业园区，因此工业园区的节能服务“碳达峰、碳中和"宏伟战略目标下，工业园区减碳潜力巨大。

此外，综合供能服务市场投资需求将呈现高增长态势。“十四五"能源发展初步规划、各类分布式供能技术进步带来的经济性和商业价值提升，以及终端用能加速电气化、清洁化、低碳和零碳化等因素，综合供能服务市场投资需求可能超过同时期节能服务市场投资需求。热源开发将更为多元，工业余热开发利用、生物质能供热、核能供热的市场规模有可能扩大

另外，智慧能源服务市场投资需求成长性。具体来看，全社会能源生产、加工转换、储存、流通、消费等环节都有越来越大的智慧能源服务市场需求，年均投资需求有可能在千亿元级的水平；智慧园区、智慧工厂、智慧楼宇、智慧能源基地等的建设，将共同贡献智慧能源服务市场的重大需求。

总的来看，“十四五"时期，综合能源服务市场投资总需求有望达到数万亿元的水平，产业发展前景广阔。而随着大量工业园区进行综合能源服务改造，其对于市场投融资的需求越来越大，所需要的金融支持急剧增加。

6 园区工业地产能源配置的金融解决方案

以工业园区人地关系为核心，研究其绿色发展，具有重大现实意义和应用前景，并可进一步丰富不同区域尺度的人地关系研究，丰富以人地关系为主线的区域可持续发展的理论体系和研究范式。特别地，对工业园区土地、能源、水、环境这几个关键发展要素及其相互关系科学认识，是进一步支撑绿色发展体制机制创新的重要基础。

虽然绿色金融的支持范围及力度不断扩大，但工业园区综合能源服务领域仍存在大量资金缺口。目前直接融资市场能够给予绿色领域的支持力度明显不够，绿色债券总体规模本身尚不足万亿元，绿色信贷仍是绿色金融的主力。但按照工业节能占比5%的数据来算，工业节能领域获得的绿色信贷规模仅为5500亿元。综合能源服务只是节能领域中的一种模式，其市场规模却已经超出绿色信贷支持规模。由此推断，工业园区综合能源服务融资需要更多途径来得到满足，因此需要进一步扩大绿色*款和绿色债券的规模，增加融资的可获得性，为工业园区综合能源服务建设提供资金来源。

另外在工业园区综合能源服务所包含的具体模式上，因受制于资金、技术等方面压力，能源服务商对大幅提升能效的集成式业务投入热情较低。更倾向于发展分布式能源、设备节能改造等技术要求相对较低、模式相对成熟的单体式综合能源服务业务。对于多能协同一体化供应、绿色能源系统等技术要求高、模式尚不成熟，但却能够大幅提升终端能源系统能效的集成式业务投入热情较低。因此，进一步扩大资金支持，用金融力量去推动技术发展，是完善工业能源服务模式，推动园区节能减排的重要途径。

工业园区的综合能源服务是未来绿色金融支持的重要方向。碳中和的实现在于棕色企业、棕色资产的绿色转型。棕色资产是主要碳排放源，只有实现棕色项目有序转型，才能有效推动碳达峰和碳中和目标的实现。而工业园区的综合能源服务正是推动原有的棕色资产进行绿色转型的重要途径，能够为实现工业节能减排，降低能源消耗起到至关重要的作用。

此外，不同于大型综合能源服务商有较强的客户、技术、资金等优势，中小型能源服务商难以具备全技术、全环节服务能力，导致行业壁垒难以打破，制约综合能源服务质量进一步提升。加上园区的能效提升项目一般属于重资产投资，具有初始投资大、回收周期长等特点，更是对中小型服务商形成了制约作用。而在面临*款申请或者发行债券时，因自身的规模和背景限制，往往面临更高的成本。所以，在园区综合能源服务领域，对中小服务商提供多种金融途径支持，例如针对中小型企业的数据+信贷业务，设备融资租赁业务，以及结合企业能效、排放数据的环责保险业务等等，能够有效分散各方风险，推动园区综合能源服务的发展。

绿色金融可为园区综合能源服务赋能，拓宽其融资途径，为节能发展提供金融支持。绿色金融是指为支持环境改善、应对气候变化、生态系统保护和资源节约高效利用等经济活动，即对环保、节能、清洁能源、绿色交通、绿色建筑等领域的项目投融资、项目运营、风险管理等所提供的金融服务。

绿色金融支持工业园区综合能源服务建设可以在三个方面发挥作用：降低融资成本，增加融资的可获得性，创造新的交易市场。其落实到具体形式上可以分为绿色*款，绿色债券，融资租赁，以及碳交易市场等。

绿色*款为绿色项目提供优惠性的低利率，降低融资成本，是支持工业园区综合能源服务投融资的重要途径。到2020年，中国的绿色信贷规模约为11万亿元，占社会融资比重约为7%。绿色债券规模约为1万亿元。根据银保监会的数据，绿色信贷所流向的领域包括绿色交通（37%）、新兴产业（约21%）、可再生能源（约20%）和工业节能（约5%）。其中工业园区综合能源服务可以获得部分工业节能领域的绿色*款。

绿色债券方面，近年来我国绿色债券不断发展，相关政策逐渐加大支持力度，为节能建设提供动力。《银行业金融机构绿色金融评价方案》正式实施后，将绿色信贷和绿色债券纳入了银行定性指标考核范围。2016年以来发行的绿色债券中，59%为多用途（覆盖交通运输、能源生产和节能等），13%则专门用于清洁能源项目，另有11%用于清洁交通。数据显示，2021年前5个月，中国绿色债券累计发行数量达到150只，累计募资金额1924.95亿元，同比分别大幅增长56.25%与82.72%。绿色债券的子品种碳中和债更是异军突起。

相比一般的绿色债券，碳中和债募集资金专项用于具有碳减排效益的绿色项目，主要用于清洁能源、清洁交通、绿色建筑等具有碳减排效益的绿色项目。从项目角度来看，高效节能装备制造，工业节能改造，用电设施节能，工业园区污染治理，工业园区资源综合利用等都属于绿色债券支持项目范畴。

融资租赁是为中小型服务商在面对工业园区规模的综合能源服务建设时提供的新的融资方式。在综合能源服务领域具有融资能力的服务商只是少数，面对工业园区综合能源服务的系统建设等重资产运营类项目时，大部分中小型服务商仍需要融资租赁来提升交付能力。作为众多商务模式中的一种，融资租赁模式应用于综合能源服务项目中，相较于银行*款、发行企业债券等传统融资模式，提供了一种新的融资方式，通过专业化分工，缩短决策流程，降低决策风险，是一种适合项目快速落地的商务模式。

碳排放权交易市场为工业园区综合能源服务建设提供了强大激励。全国碳排放权交易市场已于2021年7月16日正式启动。在一定量的碳排放配额的激励下，碳排放量的市场化交易有望为工业园区进行综合能源服务建设提供强大动力。在工业园区进行综合能源服务改造后，园区企业通过减少碳排放量，碳排放配额的剩余额度可在市场出售，从而获得额外的经济利益。碳排放交易是绿色金融支持工业园区综合能源服务的新的重要方式。

多数产业园区都通过完善的基础能源配套降低园区企业建设周期，加快企业投产，降低企业运营风险，因此终端能源价格就成为招商引资的谈判关键点之一。金属冶炼、电子信息、化工造纸、食品加工等企业对能源单价敏感度高，多数投资方邀请笔者编制能源规划的原因均离不开降低能源价格。

通常园区工业地产运营以电能或燃气作为主要能源，通过建设光伏发电、地源热泵、蓄冷等多种能源进行辅助。综合能源规划有利于园区基础配套的一次成型，更有利于系统优化、提高用能效率，降低能源设施建设运营的总成本。同时，综合能源规划可以帮助园区和能源投资企业测算在合理收益边界条件下的能源单价，设计更加合理的商业模式，不仅保障投资方的合理诉求，也可以为园区产业导入中能源价格的谈判提供依据。

推进园区工业地产节能降碳要点工程

从系统工程和全局视角，推进园区经济—能源—环境（“3E"）系统整体优化，实施园区节能降碳增效工程。鼓励优先利用可再生能源，实施能—水统筹，强化节约、提效、开源，产业和能源结构双优化、双清洁化，优化资源要素配置；以园区基础设施为要点，推动能源、环境基础设施系统优化和循环共生；构建智慧管理平台，推动能源管理与园区安全、环保、物流等一体化、智慧化。为此，园区节能降碳建议优先抓好以下要点工程。

园区节能降碳分类指导能力建设工程

“一园一策"，研究制定园区分类管理方法。从绿色发展水平、经济规模、产业特征、能源结构、能源效率、碳排放等维度，对园区分级分类；从产业结构优化、生态产业链网、能源系统优化、基础设施升级等方面，明确各类园区能效提升要点。

总体来看，园区作为实体经济主战场，未来随着经济持续增长能耗总量和碳排放总量仍将继续增长。针对园区能源消耗及碳排放特点，课题组提出“以地定产、以产见能(碳)、以能(碳)优产"的碳达峰方略，将园区综合能效提升作为关键，系统有序推进产业结构优化、能效提升、能源结构转型、碳捕集等四大措施，多方位深化工业园区节能降碳。

研究显示，通过有序实施上述四类减排措施，2015-2035年和2035-2050年期间，全生命周期碳排放量可分别减排28%和51%。现阶段园区应优先实施产业结构调整与能效提升减碳工程，挖掘其*大减排潜力；其次是提高园区非化石能源占比和增加CCUS应用。从时间维度分析，2035-2050年期间通过产业结构优化、能效提升、能源结构转型的减排潜力基本释放，进一步深度减排则需要依靠工业生产的系统优化、产业空间布局优化和必要的CCUS。

推动园区能源结构优化，可着力生活垃圾、生物质和污泥能源化，并辅以工艺过程余热高效回收，“一园一策"发展风、光、氢能等能源。已有研究显示，2035年后预期对园区碳减排贡献较大的途径主要为氢能、风电和光伏，到2050年其潜在减排贡献率约为73%~81%，其中氢能在2015-2035年期间有望减碳36%~37%，预期2035-2050年达到46%~50%，将对园区深度减碳起到积极作用。

园区三级计量精细化物质流能量流管理提升工程

完善企业三级计量，是“加强园区物质流管理"的重要支撑。推动园区深入开展精细化数字化计量工程，配齐能、水、料三级计量监测设施，实现数据驱动管理；推行数字化智能化计量工作，建立实时数据驱动的智慧化物质流管理系统。

设立园区及企业能效专职岗位，推动用能、用水量大的企业配全三级计量设备，并适当超前配备数字化智能化仪表，逐步实现园区全覆盖，实时采集能量流、物质流信息并接入园区智慧化管理平台，建立多源时间序列数据驱动的园区智能分析和精细管理决策，做好园区能源和物质平衡管理，在此基础上建立数字化碳管理系统。

通过完善园区企业用户侧分时三级计量表计的建设改造，自下而上厘清园区多产品、多元素、多层级的物质能量代谢结构、路径、过程等特征，定量揭示全生命周期的环境影响，提出靶向减污降碳调控措施，推动企业内、企业间、产业间物料闭路循环，并持续循环迭代优化。

园区基础设施共生节能减污降碳提效工程

针对工业园区能源基础设施的三大特点，课题组建立了年份—存量减碳模型，研究了五种主要技术措施的减碳潜力及成本效益，主要包括：天然气替代燃煤热电联产、垃圾焚烧热电联产替代燃煤、抽凝/纯凝式汽轮机升级为背压式汽轮机、将小容量燃煤机组用大容量机组替代、发展天然气联合循环机组替代燃煤小机组。研究发现，通过五种措施综合应用，温室气体可减排8%~16%，同时能减排SO2 24%~31%、减排NOx 10%~14%，并有34%~39%的节水潜力。五种措施综合作用情景下，可获得519元/吨CO2当量收益（按2015年可比价）。

园区能源基础设施和环境基础设施之间建立余热利用、污水深度处理资源化、污泥能源化等为主的能—水耦合共生系统，可同时实现节能节水减污。课题组研究表明，全国80%的园区有集中式能源环境基础设施，72%的园区有集中式污水处理厂，园区水环境基础设施和能源基础设施之间建立能--水耦合的共生关系是减污降碳的重要举措。

针对级经开区的研究显示，210余家园区可建立518条共生关系，其中239条基于能源交换，279条基于水资源交换；通过共生，能源和水资源节约潜力分别为7%和73%，可获得的节水潜力、节能潜力、降碳潜力分别为12.8亿立方米/年、90.9万吨标煤/年、572万吨CO2当量/年。

园区数智强链数字化电气化工程

推动数字要素、智能制造加快向园区集聚发展，促进企业层面和园区层面数字化、智能化、绿色化融合发展，强化电力管理智能化，提升产业链、供应链、创新链协同配套能力，提高产业链韧性，增强产业链安全性，催生“产业化+数字化+智能制造"新业态；加强园区企业生产计划、工艺技术、物料配送、设备监控维护、质量管控以及能量流物质流智能化跟踪管理。

搭建数据驱动的园区节能降碳决策支撑平台，设计开发园区基础数据库，并定期动态更新，由专业机构和科研单位联合运维并开展数据挖掘研究，支撑管理决策。

加强园区电气化建设。针对园区海量中低压小容量电力用户，开发终端智控装置和资源群控平台，建立碎片资源唤醒聚合互动新模式，以“小装置"感知、柔性调节、本地控制用户多类型设备，以“大平台"聚合可调资源，智能辅助决策，开展分层分级响应；以“强服务"注重用户无感体验，拓展节能降费增值服务，实现政府、用户、电网多方共赢。

加强园区电力资源配置优化。通过能源系统综合规划、多用户互动、电网协调控制及智能化改造，实现冷热电气协同、源网荷储集群联控；通过优化负荷和储能有功控制及电力电子设备无功调控对冲有功和无功冲击，提升园区电能质量；通过智慧电务，基于设备级用能数据，开展精细化综合能源服务。

园区综合能效提升系统工程

立足园区产业结构和用能特点，加强工业园区能源系统建设，突出系统优化和全生命周期思想，着力三个转变：一是横向多能互补，从单一能源向综合能源转变；二是纵向建立“源、网、荷、储"协调，形成多样化能源的供给、需求及储能调节的动态平衡；三是集中与分布式相协调。

以化工园区为例，首先，针对园区能源生产—能源供应—化工生产等多系统，综合运用生产工艺绿色化、电网系统优化、电机设备升级、余热回收等推进园区系统性节能和效率提升。其次，强化生产过程—产业链接—基础设施—安全环境管理协同，抓住绿色化学与绿色化工技术集成的关键，加强短流程原子经济合成技术开发，实现源头减污和源头节能，通过多产品多过程共生耦合，实现园区整体性能效提升和减污降碳。

当前，中国经济发展的要点仍在工业，工业发展重在以工业地产为载体的产业园区。作为工业化和城镇化快速发展不能少的载体，工业园区和园区工业地产的绿色发展是中国经济发展和生态文明建设的重要组成。揭示工业园区人地关系的内涵，协同优化工业园区人地关系，是化解园区工业地产中园区与环境的矛盾、推进园区绿色发展的必然选择。

--以上内容转自微信公众号：PPP产业大讲堂，2023年5月23日《产业园区中工业厂房的能源综合配置》。

.       7 文章解读

文章指出当前园区工业地产能源配置存在的主要问题，包括能源供应保障不足、传统能源比例过高、能源管理方式粗放、新能源利用比例偏低、对多种能源的使用情况无法实时掌握等。通过园区综合能源架构：物理层、信息层、服务层三个层次进行园区综合能源的规划、设计与实施，推进园区工业地产节能降碳要点工程包括五个方面：园区节能降碳分类指导能力建设工程、园区三级计量精细化物质流能量流管理提升工程、园区基础设施共生节能减污降碳提效工程、园区数智强链数字化电气化工程和园区综合能效提升系统工程。

近三年来，多部门发文均有提及针对工业园区节能减排工作指导意见，要求提升工业园区能源利用效率，加快园区能源数字基础设施建设，利用数字技术构建智慧能源体系，打造绿色低碳型工业园区。

8 工业园区能源数字化系统构成

把一个工业园区的能源系统看成一个微网，这个能源微网可能由微电网、给/排水网、供冷/热管网、燃气管网等等组成。要提高园区的能源利用效率，管理者首先要实现对园区各类能源的精细化管理，实现多级能源计量和评估，这就需要建立一套园区能源的数字化系统，系统可以反馈整个园区能源的运行情况。能源数字化系统包括物理系统、感知系统和信息系统三个维度。

图1 园区微电网数字化系统的三维构成

物理系统是能源的物质基础,实现能源生产、传输、供应等功能，以微电网为例，包括市电、新能源(光伏、风力发电等)、变压器、输配电开关柜、储能系统、用电负荷（空调、照明、电机等）、V2G充电桩等等。

很多物理系统不具备数字化通讯能力，需要配置感知设备实现对物理系统的数字化展现，主要为二次设备，其中包括保护控制装置、监测和计量仪表、电量变送器、电能质量分析治理设备等，这些二次设备组成了园区能源数字化的感知系统。

*后还需要把感知系统的数据通过简单易懂的界面展示给管理人员，并提供分析建议和控制策路以达到园区能源管理和节能降耗的目的。感知系统的大量数据通过边缘计算网关采集并初步处理后传输给人机界面--信息系统，提供能源数据服务和控制、运维功能，网络架构见图2。

图2 能源数字化建设网络架构

.       9 工业园区能源数字化系统功能

AcrelEMS工业园区能源管理系统帮助搭建工业园区的能源计量体系和能源管理，结合物联网、大数据技术，可实现园区电网电力监控、能耗统计、负荷预测、照明控制、负荷监控、充电桩运营管理、分布式光伏监控、储能控制管理、用水监测、暖通管网监测、环境监测、能源计费等功能，通过一套平台实现园区能源数字化集中管理，达到可靠、安全、节约、高效、低碳用能的目的。

图3 园区能源管理系统功能一览图

9.1 电力监控，提升园区电网运行安全

AcrelEMS对园区变电站、高低压变配电系统的变压器、断路器、直流屏、母排、无功补偿柜及电缆等配电相关设备的电气参数、运行状态、漏电电流、接点温度进行实时监测和控制，监测园区电网主要回路的电能质量并进行治理，对故障及时处理并发出告警信息，提高园区供电可靠性。

图4 电力监控和温度监测

9.2 新能源接入，提升园区能源供应安全

AcrelEMS接入园区分布式光伏电站运行数据，包括逆变器、箱变、计量仪表及电能质量监测装置，协助管理者进行光伏发电效率分析、发电量及收益统计，扩展园区供电容量，降低用电成本，减少碳排放。

图5 光伏发电曲线对照分析

9.3储能策略控制，提升新能源消纳

AcrelEMS接入储能系统（EMS）、电池管理系统(BMS)和储能变流器(PCS)数据，为管理者提供运行模式监视和控制策略选择，系统监测电芯电流、温度、SOC、SOH，检测直流系统绝缘状况，并根据企业峰谷特点和电价波动以及上级平台指令设置储能系统的充放电策略，控制储能系统充放电，实现削峰填谷，促进新能源消纳，降低园区用电成本。

图6 储能系统PCS监测和电池监测

9.4能耗管理，搭建计量体系

AcrelEMS采集园区电、水、热、燃气等能源消耗，搭建三级能源计量体系，进行分类分项能耗统计，计算单位面积或单位产品的能耗数据以及趋势，对标主要用能设备能效进行能效诊断，计算企业碳排放，为园区实现能源精细化管理，制定碳达峰、碳中和路线提供数据支持。

图7 能耗分析

9.5负荷控制及计费，精细化管理降低能耗

AcrelEMS系统通过对园区建筑内部和公共照明的集中控制、感应控制、定时控制等方式节约照明能源，还可以帮助管理者更好地管理转供电的能源收费，做到欠费提前通知、欠费控制以及支付对接，通过算法消纳园区能耗公摊，避免不合理收费，保障能源收支平衡。

图8 照明智能控制和能源预付费管理

9.6负荷预测，协调控制，保障园区供用平衡

AcrelEMS系统基于历史负荷数据，结合天气因素、园区生产计划等，预测园区功率需求、光伏发电功率、充电需求，根据变压器负载率和负荷变化，对园区可调可控设备进行统一协调控制，引导有序充电，调整储能充放电计划，为园区制定能源计划、优化用能结构提供技术支持。

图9 充电桩控制和功率预测

.       10 能源数字化系统感知设备

园区能源数字化系统除了软件外，还离不开安装于现场的各类感知设备，包括高低压配电保护控制装置、监测和计量仪表、电量变送器、电能质量分析治理设备、照明控制器、有线/无线温度传感器、水表、燃气表、能量表等各类产品，安科瑞可以为园区能源数字化系统建设提供一站式服务。

11 工业园区能源数字化系统的建设意义

园区作为实体经济主战场，未来随着经济持续增长能耗总量和碳排放总量仍将继续增长。要实现双碳计划，工业园区节能减排任务相当紧迫，碳排放评价试点产业园区也开始实施，如果我们还在依靠传统的手段来管理园区的能源体系显然是不可取的。主管部门陆续出台政策推动产业园区数字化转型，打造绿色低碳产业园区，因此园区的能源数字化管理系统也是势在必行。