俞 琪

（蘇州電力設(shè)計研究院有限公司， 江蘇 蘇州 215000）

1 項目概述

在國家“雙碳”目標(biāo)以及能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)背景下，圍繞綠色生態(tài)圈的建設(shè)，充分利用清潔能源、應(yīng)用先進節(jié)能技術(shù)以及電氣化改造，建設(shè)成國家“雙碳”目標(biāo)的示范基地[1-2]。

規(guī)劃建設(shè)規(guī)模包括：

1）建設(shè)全清潔能源供應(yīng)系統(tǒng)，包括500 kW 光伏、100 kW 分布式風(fēng)電、500 kW/1 000 kW·h 儲能方艙以及10 m 長的踩踏發(fā)電路面；

2）全電生態(tài)模式改造，包括船舶“油改電”、碼頭岸電系統(tǒng)建設(shè)、島內(nèi)充電設(shè)施建設(shè)、全電廚房改造以及智慧路燈建設(shè)；

3）智能化零能耗民宿建設(shè)，包括民宿用能模式改造、建筑節(jié)能改造、用能節(jié)能改造以及民宿能源管理系統(tǒng)建設(shè)；

4）建設(shè)全島能源監(jiān)測、環(huán)境資源監(jiān)測等智能感知終端，部署碳平衡分析基礎(chǔ)系統(tǒng)和碳優(yōu)化管理應(yīng)用系統(tǒng)。

2 “碳平衡”分析

2.1 碳排放統(tǒng)計分析

碳排放是國家、企業(yè)、產(chǎn)品、活動或個人在一定時間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的CO2或溫室氣體排放總量，而碳排放進行準(zhǔn)確的量化評估與分析則是零碳示范建設(shè)的基礎(chǔ)。根據(jù)電力能源消耗、自來水供應(yīng)、建筑工程、污水/雨水外排等方面進行碳排放統(tǒng)計[3]。

2.2 碳吸收技術(shù)分析

為有效實現(xiàn)碳中和目標(biāo)，目前技術(shù)條件下的碳吸收技術(shù)主要有綠植碳匯和碳捕捉等，即通過綠植光合作用從空氣中吸收二氧化碳或者通過技術(shù)手段將產(chǎn)生排放的二氧化碳收集捕捉起來，并進行儲蓄封存或轉(zhuǎn)換利用。

“碳平衡”應(yīng)用分析：通過整體年度碳排放和碳吸收統(tǒng)計分析，增加可再生能源抵消碳排放，潛在的技術(shù)路徑包括增加光伏/風(fēng)力發(fā)電、儲能系統(tǒng)等；降低建筑能耗及能源轉(zhuǎn)換損耗，以減少碳排放，包括建筑節(jié)能改造、能源轉(zhuǎn)換利用優(yōu)化調(diào)控等；結(jié)合電力市場交易現(xiàn)行政策，探索碳排放市場化運營模式，實現(xiàn)對用戶的碳資產(chǎn)市場化管理[4]。

3 建設(shè)方案

開展交通電氣化設(shè)施建設(shè)，為觀光車和電動自行車提供充電服務(wù)；建設(shè)電動船舶岸電接口，為岸電系統(tǒng)提供配電接口，同時配套建設(shè)岸電應(yīng)急保障設(shè)施和互動化運行控制裝置；建設(shè)供用能監(jiān)測裝置，監(jiān)測島上供電和用電情況，為碳平衡分析提供實時數(shù)據(jù)；開展環(huán)境資源監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，監(jiān)測氣象環(huán)境、空氣指數(shù)、水資源、人流量等實際情況，為碳平衡分析提供實時數(shù)據(jù)；開展碳平衡分析信息采集與轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)建設(shè)，碳排放模型建設(shè)與碳匯模型建設(shè)，建設(shè)碳平衡分析基礎(chǔ)系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上開展碳優(yōu)化管理應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)。

3.1 交通電氣化設(shè)施建設(shè)

3.1.1 旅游觀光車配套充電設(shè)施建設(shè)

在碼頭和食堂附近配套建設(shè)4 臺7 kW 交流充電樁，滿足未來觀光接駁車的充電需求。充電樁采用室外建設(shè)，配套4 個旅游觀光車停車位。

3.1.2 電動自行車集中充電設(shè)施建設(shè)

建設(shè)1 座電動自行車集中充電設(shè)施點，項目建設(shè)點計劃選取充電需求相對集中的區(qū)域，建設(shè)范圍包括小型電動車充電停車坪及各40 個充電插座和停車位。線路供電電源采用公共用電線路。

3.1.3 車棚光儲一體化系統(tǒng)

利用新建的充電站車棚，配套建設(shè)光儲一體化系統(tǒng)，根據(jù)車棚棚頂平面布局安裝光伏組件，棚頂安裝光伏組件容量為5 kWp 左右，棚頂敷設(shè)面積約32 m2。棚頂光伏組件順坡安裝，采用固定支架安裝方式，組件安裝角度為26°，這種安裝方式的優(yōu)點是安裝方便、布置緊湊、場地利用率高，隔熱、保溫、防水、同時利于雨雪消融。

車棚棚頂采用多晶硅的光伏組件。本項目每個充電站建設(shè)一套5 kW/17 kWh 鋰電池儲能系統(tǒng)，儲能系統(tǒng)交流輸出側(cè)直接接入車棚配電箱220 V 交流母線。

3.2 電動船舶岸電接口建設(shè)

船舶靠港使用岸電，是減少船舶污染物排放的有效手段。本項目計劃在港口建設(shè)低壓150 kW 容量的岸電設(shè)施，為往來旅游船舶及小型貨船提供便利的充放電服務(wù)。

基于安全、可靠、便捷的原則，常規(guī)港口岸電系統(tǒng)建設(shè)主要包括岸基供電設(shè)施、船岸連接設(shè)施、船舶受電設(shè)施關(guān)鍵系統(tǒng)建設(shè)，為有效解決港口往返旅游船舶充電需求，港口岸電系統(tǒng)建設(shè)主要包括岸基供電設(shè)施建設(shè)、船岸連接設(shè)施建設(shè)、港口岸電能源管理系統(tǒng)建設(shè)等，具體建設(shè)內(nèi)容包括：

3.2.1 碼頭岸基配電設(shè)施建設(shè)

系統(tǒng)直接采用下側(cè)AC380V 作為電源輸入端，配套建設(shè)一套戶外智能型低壓配電箱，為岸電變頻設(shè)備、岸電應(yīng)急保障設(shè)備供電，并未將來分布式發(fā)電和儲能預(yù)留接口。

3.2.2 岸電應(yīng)急保障設(shè)施建設(shè)

為平滑岸電負荷功率，提升供電可靠性，計劃在岸電設(shè)備附近配套布置磷酸鐵鋰儲能儲能裝置，作為岸電設(shè)備應(yīng)急保障電源?？紤]到運輸和安裝的難度，項目選用儲能智慧方艙，具備清潔、環(huán)保、無噪音等諸多優(yōu)點，而且電能質(zhì)量高、續(xù)航能力強、移動便捷，不僅提高了供電可靠性，作業(yè)方式還更為靈活。儲能機組裝機容量為50 kW/100 kWh，共1 臺。

3.2.3 岸電互動化運行控制裝置建設(shè)

岸電互動化運行控制裝置作為面向碼頭電力能源領(lǐng)域應(yīng)用開發(fā)的專業(yè)化系統(tǒng)，在碼頭范圍內(nèi)實現(xiàn)電力能源系統(tǒng)綜合監(jiān)控、優(yōu)化控制、互動運行等功能，有效解決碼頭分布式發(fā)電、儲能、岸電等各個發(fā)用電設(shè)備的數(shù)據(jù)交互、監(jiān)控和綜合能量管理，同時還可以擴展構(gòu)建多能協(xié)同綜合能源網(wǎng)絡(luò)，參與電力需求側(cè)響應(yīng)。

3.3 供用能監(jiān)測裝置建設(shè)

3.3.1 配電網(wǎng)信息監(jiān)測裝置建設(shè)

配電變壓器是低壓配電網(wǎng)的主要設(shè)備，在低壓配電系統(tǒng)中建設(shè)中用量巨大，其運行的經(jīng)濟效益直接影響到整個電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。在城鄉(xiāng)10 kV 及以下的配電網(wǎng)中，配電變壓器的損耗約占線路損耗的1/3，農(nóng)村配電變壓器的損耗約占到整個電力系統(tǒng)損耗的60%，甚至更多。近年來，快速發(fā)展的分布式發(fā)電大量接入配電網(wǎng)，以光伏發(fā)電為代表的分布式發(fā)電帶有波動性、周期性和不確定性等固有特性，這又給配電變壓器的運行帶來巨大的挑戰(zhàn)。所以為配電變壓器配置智能配變終端，有助于提升配電臺區(qū)工程建設(shè)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化水平，滿足配電網(wǎng)智能化發(fā)展需要和客戶對供電能力、供電質(zhì)量和供電服務(wù)的新要求，能夠提高供電能力和供電可靠性，提升運行管理水平和服務(wù)能力，進而收到很好的經(jīng)濟效益。

項目計劃對配電變壓器裝設(shè)智能配變終端，實時監(jiān)測配電變壓器運行信息，并開展智能分析和控制。

3.3.2 綜合服務(wù)用能監(jiān)測裝置建設(shè)

利用現(xiàn)代化計算機技術(shù)以及分布式控制技術(shù)，建立起完整的能耗監(jiān)測平臺。配置相應(yīng)儀表后，能耗監(jiān)測平臺可以對水、電、氣（熱力、煤氣、燃氣）等各類能耗分類分項計量，對各個設(shè)備系統(tǒng)化節(jié)能調(diào)節(jié)控制、數(shù)據(jù)采集與存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析等。做到能源消耗可視化、信息化，通過能耗監(jiān)測平臺實現(xiàn)節(jié)能增效、提高能源利用率，幫助用戶降低成本、降低風(fēng)險。

3.3.3 民宿用能監(jiān)測裝置建設(shè)

民宿用能監(jiān)測裝置由用戶管理終端與非侵入式監(jiān)測裝置構(gòu)成。其中用戶管理終端用于侵入式檢測與電氣數(shù)據(jù)采集，根據(jù)集中器指令控制電器通斷，用戶管理終端增加了紅外遙控功能，可對空調(diào)溫度、運行模式進行控制，達到更精確的負荷監(jiān)控功能。非侵入式監(jiān)測裝置與用戶管理終端以Wi-Fi 方式進行通信，該裝置嵌入非侵入式負荷識別算法，可實現(xiàn)非侵入式監(jiān)測以及快速通斷功能。

非侵入式監(jiān)測裝置主要應(yīng)用在商業(yè)、居民用戶中，是以DSP 核心數(shù)據(jù)高效處理技術(shù)和Linux 系統(tǒng)的嵌入式ARM技術(shù)為基礎(chǔ)，充分利用現(xiàn)代電力電子、數(shù)字信號處理等技術(shù)開發(fā)出來的底層智能裝置

3.3.4 能源通信采集裝置建設(shè)

考慮監(jiān)測裝置的分散特性，各監(jiān)測裝置優(yōu)先選用無線4G 公網(wǎng)開展數(shù)據(jù)采集，在監(jiān)測裝置旁安裝無線通信模塊，采用虛擬專網(wǎng)模式，向監(jiān)控后臺轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，能夠保障數(shù)據(jù)信息安全。監(jiān)測裝置操作電源從就近用電設(shè)備處取電。

3.4 碳平衡分析基礎(chǔ)系統(tǒng)建設(shè)

從碳平衡分析信息采集與轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)建設(shè)、碳排放統(tǒng)計建設(shè)與碳匯分析建設(shè)出發(fā)，建設(shè)碳平衡分析監(jiān)測系統(tǒng)，支撐零碳示范工程建設(shè)。

3.4.1 基于碳監(jiān)測的碳排放統(tǒng)計建設(shè)

1）碳排放量核算監(jiān)測建設(shè)。從農(nóng)業(yè)、林業(yè)、居民生活、廢棄物處理等四個關(guān)鍵方面，分析碳排放的結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建碳排放監(jiān)測指標(biāo)體系和計量模型，建立碳排放監(jiān)測核算體系模型。

2）用戶碳資產(chǎn)信息管理建設(shè)。根據(jù)清潔能源消納情況、生產(chǎn)生活碳排放情況及民宿節(jié)能改造節(jié)約電力情況的定期監(jiān)測和計算，按照通用碳資產(chǎn)算法，測算用戶碳資產(chǎn)規(guī)模，面向用戶，根據(jù)監(jiān)測的碳排放、碳資產(chǎn)情況，生成用戶碳資產(chǎn)分析結(jié)果，并計入碳資產(chǎn)管理模型數(shù)據(jù)庫，方便后續(xù)查詢。碳資產(chǎn)管理模型主要信息應(yīng)涵蓋：用戶基本信息管理、交易信息推送、交易競價管理、交易合約管理、交易結(jié)算管理、效益評估分析等功能。通過內(nèi)置模型算法、運營策略，實現(xiàn)對用戶碳資產(chǎn)交易的有效代理和增值服務(wù)。

3.4.2 基于森林碳匯的碳吸收分析建設(shè)

1）森林碳匯測計模型構(gòu)建。森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，是系統(tǒng)中最大的碳庫。森林固碳利用自然過程，成本較低，同時具有保護生物多樣性、涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙等生態(tài)效益，利用生態(tài)系統(tǒng)將二氧化碳以生物量的形式，這在一定程度上屬于更加科學(xué)有效的方法。森林蓄積生長量與森林面積作為碳匯測計的基礎(chǔ)，通過對大尺度區(qū)域進行估測，可有效分析森林生長量變化趨勢，從而支撐森林碳匯測計。

2）碳資產(chǎn)交易模型構(gòu)建。基于碳資產(chǎn)市場機制、政策體系研究，向用戶推送碳資產(chǎn)運營可行商業(yè)模式信息、行業(yè)資訊信息，遠期可開發(fā)套餐定制、價格設(shè)計等功能選項，根據(jù)用戶定制化需求設(shè)計面向用戶碳資產(chǎn)增值的可行商業(yè)模式。

3.5 碳優(yōu)化管理應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)

3.5.1 基本架構(gòu)

構(gòu)建碳管理體系架構(gòu)，實現(xiàn)一次能源系統(tǒng)的優(yōu)化控制以及運行安全管理，同時還能夠聚合本地化能源/非能源信息資源，整體實現(xiàn)對外能量流、信息流、業(yè)務(wù)流的交互。

通過邏輯層面來看，主要包含三個層面的建設(shè)內(nèi)容：

1）能源信息層。通過能源優(yōu)化控制裝置和能源安全管理裝置的本地化建設(shè)部署，實現(xiàn)對風(fēng)、光、柴、儲、生物質(zhì)、燃氣、水以及其它化石/非化石等所有能源生產(chǎn)/能源消耗形式的監(jiān)測、管理以及控制，達到本地能源運行效果最優(yōu)、能源安全性最高的效果。

2）資源聚合層。通過建設(shè)能源/非能源信息聚合裝置，實現(xiàn)對能源生產(chǎn)信息、能源控制信息、能源消耗信息以及氣象、環(huán)境、空氣、人流等非能源信息的聚合，支撐對外信息流、能源流、業(yè)務(wù)流的交互。

3）對外互動層。能源/非能源信息聚合裝置與綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系平臺實現(xiàn)信息交互，實現(xiàn)運行信息在遠方平臺的數(shù)據(jù)存儲、分析，就地側(cè)部署工作站及本地展示單元，通過遠程映射綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系平臺，實現(xiàn)本地化的應(yīng)用展示。同時還能夠以綠色交通網(wǎng)絡(luò)體系平臺為對外媒介，支撐對外參加電網(wǎng)緊急支撐、電網(wǎng)輔助服務(wù)、電力現(xiàn)貨交易、碳交易等能源業(yè)務(wù)。

3.5.2 碳優(yōu)化協(xié)調(diào)控制裝置建設(shè)

建設(shè)一套能源優(yōu)化控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多能預(yù)測，并具備“安全運行”“經(jīng)濟運行”“綠色運行”自主運行模式，滿足高可靠性運行、經(jīng)濟效益最大化運行、低碳運行等優(yōu)化運行目標(biāo)。其主要控制功能模塊包括風(fēng)光儲充協(xié)調(diào)控制功能模塊、多能互補優(yōu)化控制功能模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)清潔能源就地消納、移峰填谷、能源梯次利用等多種應(yīng)用場景，最大化支撐能源碳排放的最優(yōu)目標(biāo)。

3.5.3 能源信息安全管理系統(tǒng)建設(shè)

本期先期考慮能源安全管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口建設(shè)，預(yù)留好各類應(yīng)用數(shù)據(jù)接口，為后期能源安全管理系統(tǒng)的建設(shè)部署建立良好的基礎(chǔ)。

4 項目特色亮點

該項目構(gòu)建了零碳示范工程，通過清潔能源利用、電能替代、全電改造等方式，促進了生態(tài)環(huán)境建設(shè)。構(gòu)建新能源電力系統(tǒng)，提高供電可靠性，實現(xiàn)能源供應(yīng)清潔化；打造柔性直流臺區(qū)，實現(xiàn)臺區(qū)間容量智能配置，促進新能源消納；探索消費側(cè)支撐零碳技術(shù)發(fā)展路線，構(gòu)建全新能源消費體系；建成、形成典型零碳建設(shè)模式，具備推廣應(yīng)用價值。