工信部||工业绿色微电网典型应用场景与案例之一:工业园区20240110

工业绿色微电网典型应用场景与案例之一:工业园区

工业园区积极建设绿色微电网,依托数字化智能化能源管控平台,综合开发利用光伏、风电、地热等可再生能源,以及余热余压等资源,并结合储能系统,实现多能互补和智能耦合,形成工业园区智慧能源解决方案,可广泛应用于产城融合度高、土地资源集约利用度高、以加工制造业为主的工业园区。

金风科技股份有限公司
北京亦庄碳中和智慧园区绿色微电网

一、案例简介

北京亦庄碳中和智慧园区主要作为风电设备研发、制造基地，为用户提供智慧能源解决方案综合服务。2022年园区总产值约106 亿元，总用电量约1550万kWh。北京亦庄碳中和智慧园区绿色微电网（简称园区绿色微电网）通过自主研发智慧园区运营管理平台，以及建设1.8MW分布式光伏、4.8MW分散式风电、2.9MWh 储能、3000Rth 水蓄冷和0.7MW微燃机（天然气冷热电三联供），推动园区的综合能源智慧调度与高效利用，促进清洁能源的就地采集和消纳，实现园区用能的按需智慧调配以及自我调节。
园区绿色微电网系统内风电和光伏总发电量约780万kWh，通过风光储联合优化运行，光伏、风电就地消纳电量约725万kWh，可再生能源就地消纳比例达93%；通过参加售电交易和京津冀辅助服务市场，市场化交易售电约55万kWh。园区绿色微电网在供能侧通过增加新能源供能进而减少外购电力，在用能侧通过储能和水蓄冷技术实现峰谷调节，并通过代理售电、节能增效、需求响应等服务，实现综合度电成本从0.80元/kWh下降至0.57 元/kWh，每年可节约电费355万元，减少化石能源消费约959 吨标煤，减少二氧化碳排放约4448吨。

图1 北京亦庄碳中和智慧园区

二、主要做法及亮点

实现园区多能互补高效利用。园区创新性整合分散式风电、分布式光伏、用户侧储能、水蓄冷等多种清洁能源，创新微燃机三联供系统、微电网控制系统、地源热泵技术，攻克风能、光能、地热能的多能互补和用能调控技术，突破了受自然条件影响（光照时间短、风速低等）导致无法提高可再生能源占比的问题，实现了园区可再生能源消费占比超过50%。园区绿色微电网技术实现多项核心技术突破，现已形成一套完整的工业园区智慧能源解决方案。

图2 风力发电系统 图3 光伏发电系统

图4 储能系统图 图5 水蓄冷系统

图6 地源热泵系统 图7 微燃机系统

搭建智慧园区运营管理平台。针对园区用能场景多、用电总量及度电成本高、运营难度大的问题，利用5G、大数据、物联网和人工智能算法等技术，搭建智慧园区运营管理平台，优化园区基础设施建设，实现园区能源、设备、人员、空间、环境、车辆、物业等多业务智慧化管理，显著提高园区运营管理效率30%，提升员工办公效率10%，增强员工在园满意度30%。同时，通过水蓄冷、智慧能耗管理、设备节能等多种技术的组合应用，搭建智慧能碳管控子平台，构建园区智慧能源管控体系，实现微电网
自动感知、自动预测、自动执行策略、自动交易与控制。通过优化可再生能源和储能等资源的配置，以及科学的电价策略，帮助园区提升能源综合利用效率、减少园区碳排放量、降低用能成本、提升投资收益。

图8 智慧园区运营管理平台

图9 智慧能碳管控子平台

自主创新研制首台（套）关键技术设备。针对园区微电网运行中的关键技术难题，金风科技自主研发了智能微网暂态稳控保护装置，有效解决在大负荷、多电源切换过程中微电网系统出现的失稳、崩溃问题，提高微电网系统新能源渗透比、运行的稳定性和经济性，为微电网研发领域提供了关键技术支撑。创新开发了孤岛微燃机和储能联合控制系统，改善了含有微燃机、储能微网模式切换过程中系统稳定性和无缝切换的问题，切换时间从10 秒以上降至1秒以下，是我国微电网领域的重大创新成果。
牵头制定国际IEC《微电网保护及动态控制》标准。2019年金风科技提出并牵头制定国际标准《微电网第3-1部分：技术规范-保护和动态控制》，分别从微电网保护系统、暂态和动态扰动控制及其通讯等方面提出了技术要求。该标准打破了对微电网核心技术的传统认知，基于微电网保护和动态特性，赋予了保护和动态控制之间的强相关关系，首创性提出二者相结合的核心技术理念。同时，该标准填补了IEC微电网保护及动态控制标准化的空白，奠定我国在世界微电网保护控制领域中的重要地位，增强了我国在新能源微电网领域的国际话语权。金风科技累计获得技术专利226项，并通过国际IEC标准认证累计达11项。

三、运营模式

园区绿色微电网总投资约3000万元，由北京金风零碳能源有限公司投资、建设、运营，采用绿电优先自发自用，盈余电量返送电网的运营模式。同时，北京金风零碳能源有限公司利用拥有的售电资质，通过聚合园区内可调节的灵活性资源（储能、水蓄冷、充电桩、电控工厂实验仓等）参与华北电力调峰辅助服务市场，园区合理调整自身的用电计划，积极响应电网调峰需求，在满足电网调峰要求的时段享受电网的补贴收益。

内蒙古鄂尔多斯蒙苏经济开发区
零碳产业园绿色微电网

一、案例简介

内蒙古鄂尔多斯蒙苏经济开发区零碳产业园（简称零碳产业园）以“风光氢储车”五大产业集群为主导，重点规划动力电池及储能产业链、风电机组装备制造产业链、氢能装备及下游产业链等。2023年1-8月，零碳产业园主要负荷企业总用电量约8008万kWh。零碳产业园绿色微电网搭建了智慧物联能源调度平台，建设30MW风电、0.7MW光伏、3.7MW/7.4MWh电化学储能，以及余热回收系统，构建了融合风、光、储、余热回收以及电网支撑调节的多种能源供应系统，实现源网荷储协同管理、可再生能源高比例消纳。
零碳产业园绿色微电网系统中可再生能源发电量为4809万kWh，其中风电和光伏年发电量约4506万kWh，余热发电量303万kWh。通过智慧能源管控系统实现风光储联合运行，风电和光电100%就地消纳，可再生能源消费占比达到58%，每年可减少化石能源消费5538吨标煤，减少二氧化碳排放25698吨。通过余热回收系统回收工业余热并提升蒸汽冷凝水回收效率，实现工业余能利用率达到70%以上，每年节约用电303万kWh，减少化石能源消费372吨标煤，减少二氧化碳排放1728吨。

图1 内蒙古鄂尔多斯蒙苏经济开发区零碳产业园

二、主要做法及亮点

搭建智慧能源管控系统。通过构建基于EnOS系统的智慧物联能源调度平台和方舟碳管理系统，零碳产业园实现可再生能源的高效利用、风光储一体化的稳定运行、工业园区负荷的精准管控，余热余能的充分回收。其中智慧物联能源调度平台通过源网荷储协同管理，更好的匹配出力和负荷，具体包括可协同控制风电EMS、光伏EMS和储能EMS的出力，实现整厂协同的AGC/AVC调度跟随、一次调频、虚拟惯量响应、功率预测辅助、售电协同控制等功能；通过方舟碳管理系统追踪碳足迹，实现实时能碳核算、及时预警告警、能碳数据分析、节能降碳服务四大功能，并通过“电碳一张图”方便政府和企业进行可视化分析。智慧能源管控系统提供了多模式、多算法的控制策略，帮助零碳产业园加强能源管理，实现收益最大化；实时掌握整体的电力能耗、碳排放结构，因地制宜设计园区碳中和路径，规划潜在的零碳产业发展前景，显著降低单位产值碳排放，争取实现园区碳中和。

图2 基于EnOS系统的智慧能源管控系统支撑调节

图3 方舟碳管理系统节能减排项目及环境权益展示界面

制定多项微电网相关标准规范。为助推零碳产业园绿色微电网模式在各地实践与推广，园区发布了多项地方标准，其中《绿色电力应用评价方法》为工业绿色微电网的绿色电力核算、评价和报告工作提供科学依据；《零碳产业园区建设规范》提出工业园区绿色微电网的建设原则、园区主要系统构成、建设重点工作、运维管理等内容；《零碳产业园计量评价规范》为工业绿色微电网碳排放的核算评价开创性地提供标准化程序和方法。

图4 零碳园区微电网系统平台源网荷储协同应用架构

三、运营模式

零碳产业园绿色微电网总投资16296.6万元，由远景能源有限公司投资、建设、运营，目前微电网所发全部绿电直供园区用户，用户与电网、电力公司签订供电协议、电费结算协议等。远景能源有限公司未来将组建配售电公司，建设智能绿电交易平台，采用“新能源主体+绿电配售电+循环经济产业链”协同发展模式，推动园区绿色低碳高质量发展。

威胜能源技术股份有限公司
汨罗循环经济产业园区智慧绿色微电网

一、案例简介

汨罗循环经济产业园区依托汨罗再生资源全国回收网络，每年吸纳各种再生资源超300万吨，实现再生铜、再生铝、不锈钢、再生塑料等年产量超200万吨，建立了从再生资源回收、粗加工向中高端产品转变的资源循环利用体系。威胜能源技术股份有限公司汨罗循环经济产业园区智慧绿色微电网（简称汨罗园区微电网）基于综合智慧零碳电厂理念与模式，建设聚合10.5MW分布式光伏、2MW/4MWh磷酸铁锂电池储能系统、12台2kW垂直轴微风风机、12台光伏路灯、12台14kW充电桩和1套移动储能充电平台，通过天枢一号管控系统和天枢云数据中心系统构建综合管控平台，对源、网、荷、储等多种场景能源生产、输配、存储、消费全流程信息进行智能采集和处理，实现企业用能的集中管理、智慧控制和优化调度。
汨罗园区微电网光伏年发电量985万kWh，绿电优先自用、余电上网，可再生能源消费占比达30%，每年可获得售电收益约221.6 万元，每年可减少化石能源消费1211吨标煤，减少排放二氧化碳5617吨。

图1 汨罗循环经济产业园区

二、主要做法及亮点

多种灵活性资源聚合实现电网友好互助。依托天枢综合管控平台，汨罗园区微电网聚合分布式屋顶光伏、储能以及用户侧可调负荷等，为电网提供顶峰能力2MW，增加调峰能力-2MW~3MW，可优化电网频率特性，为电网提供5MW调频可调度容量，可提升响应速度、丰富电网调压手段，是对内协调平
衡、对外与电网友好互助的新型能源生产与消费聚合体。

图2 光伏系统 图3 储能系统

多维度助力园区企业绿色高质量发展。汨罗园区微电网25年预计总发电量为24637万kWh，年均发电量约为985万kWh。汨罗园区微电网为企业提供的自用电价固定为0.51元/kWh，价格优惠，有利于新能源发电的本地就近消纳，提升企业绿色电力消费水平；有利于降低用电成本，提升企业竞争力；有利于改善企业原有电源结构，增加供电可靠性和安全性，实现绿色高质量发展。
智慧能源管控系统支撑全过程全要素运营管理。汨罗园区微电网从架构设计上不仅实现对下层各单元的智慧控制和优化调度，还能与上级零碳电厂数据信息集中共享、互连互通。采用边缘智慧控制系统（包括边缘控制器、边缘智慧网关、采集棒等）、天枢体系管控系统和天枢云数据中心系统构建三网融合综合管控平台，对源、网、荷、储等多种场景的能源生产、输配、存储、消费全流程信息进行智能采集与处理，实现整个园区绿色微电网的智慧控制、优化调度和集中管理。

图4 智慧能源运营管理平台

三、运营模式

汨罗园区微电网总投资5482万元，由国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司投资、运营，采用“自发自用、余电上网”模式。威胜能源技术股份有限公司负责项目建设，提供先进的液冷储能产品，整合微电网内分布式光伏、用户侧储能、垂直轴微风风机、光伏路灯、充电桩以及移动储能等各种要素，并提供系统接入支持与运维服务。汨罗园区微电网形成了源网荷储一体化的智慧电厂，实现对各类分布式能源和负荷的聚合调控，并参与电力市场和电网运行。