一、建筑碳排放现状与零碳智慧园区的兴起（一）建筑碳排放的严峻形势

建筑行业在咱们生活中太常见了，但它也是碳排放的 “大户”。你知道吗？根据《中国建筑能耗研究报告 2021》，2018 年我国建筑在整个生命周期里消耗的能源，占全国能源消费总量的比例达到了 45.8%，二氧化碳排放量更是占到全国碳排放的 50.6%。随着我国城镇化发展，每年新增建筑面积差不多有 20 亿平方米，这就意味着碳排放还在不断增加，这对我国要在 2060 年前实现 “碳中和” 目标来说，是个巨大的挑战。所以，减少建筑行业的碳排放迫在眉睫。

（二）零碳智慧园区的发展意义

在这样的背景下，零碳智慧园区就显得格外重要了。2022 年 1 月，《零碳智慧园区白皮书》发布，它给零碳智慧园区的发展指明了方向。零碳智慧园区是建立在数字化赋能的智慧园区基础上的，数字化贯穿了它建设和运营的全过程。可以说，零碳智慧园区就是智慧园区的 “升级版”，它的出现是为了应对全球气候变化，实现碳中和目标。

二、零碳智慧园区的能源转型之路（一）能源供给转型

园区要实现零碳，能源供给转型是关键一步。以前，园区供能大多依靠煤炭、天然气这些化石燃料，它们在使用过程中会排放大量的二氧化碳。现在，我们要构建以可再生能源为主的零碳能源系统，像光伏、风电、水电这些清洁能源，不仅 环保，还能降低对火电的依赖，提高园区能源供应的清洁度。

《零碳园区源网荷侧新型储能商业模式研究.pdf》

《零碳园区创建的低碳节能技术应用研》

《国际减碳背景下我过零碳园区建设发展的关键任务.pdf》

页数太多，不在此一一展示，大家可以自行下载学习。

电能有很多优点，绿色、安全、环保又便捷。所以，在园区里构建以电力为主的能源消费体系，再配套上储能、充电桩等综合能源服务，能从整体上优化能源结构。比如，在终端能源消费环节，我们可以推进 “以电代煤”“以电代气”，在物流交通环节推进 “以电代油”，这样就能从源头减少碳排放，让园区的能源使用更加绿色环保。

（二）能源综合管控

不过，风能、太阳能这些清洁能源虽然好，但它们有个缺点，就是不稳定，具有随机性和波动性。一会儿有风有太阳，一会儿又没有了，这就导致园区很难保证能源供应的平衡和稳定。为了解决这个问题，综合能源系统就出现了。

综合能源系统就像是一个 “能源大管家”，它把电力系统的 “发 - 输 - 配 - 用 - 储” 这些环节整合起来，还覆盖了多种类型的分布式能源，打通了电、热、气等多种能源子系统。通过能源互补，它能让各种能源相互配合，实现多系统协调优化。这样一来，不仅能促进清洁能源的消纳，还能提高能源的梯级利用效率，让能源使用更加合理，降低能源环节的碳排放，成为零碳智慧园区能源转型的关键所在。

三、智能配电在零碳园区转型中的作用（一）转型面临的问题

向可再生能源转型的过程中，也遇到了不少问题。以前的能源系统比较集中，现在可再生能源的加入，让能源组成变得越来越碎片化。由大量的光伏板、风机、储能电池等组成的配电网络，给传统配电网管理带来了很大挑战。

目前，从配电系统的中压到低压，从电力监控到电能治理，都缺乏精细化的管理系统。设备出了故障，很难快速找到问题所在；设备的健康状况也没办法提前预知、预判和预警，这就导致能源使用效率不高。而且园区的供配电设备分布得很分散，种类还多，接线也复杂，人工巡检和维修都特别困难，需要大量的技术人员，这就大大增加了运维的人力成本。

（二）智能配电的优势

智能配电就是解决这些问题的 “利器”，是实现双碳目标的重要技术手段。它就像给园区的能源系统装上了一个 “智慧大脑”。

智能配电系统通过数字化产品，把园区里所有的配电设备都连接起来。这样，在数据采集层面，就能实时了解碳排放的情况，就像给园区的碳排放装上了 “实时监控器”，运维人员能及时发现问题，提高了运维效率。

它还能在数据监控层面发挥重要作用。在配电设备出现老化风险或故障风险前，就能提前预判和预警，让运维人员提前做好维护工作，实现主动运维。就好比给设备做 “体检”，提前发现潜在问题并解决，确保配电设备的安全性和可靠性。

更重要的是，智能配电还能基于采集到的数据，设计节能策略。现在已经有一些厉害的企业，通过自研的智能配电管理系统，针对分布式能源系统的运行数据，采用削峰填谷的方式，帮助园区减少对市政电力的消耗，为实现双碳目标助力。

（三）智能配电的架构与组成

智能配电系统的架构是以工业互联网的 “云、管、边” 为基础的。它把电力电子技术、传感及测量技术、云计算架构等前沿技术运用到园区和建筑供电的各个环节。通过部署各种智能化产品，采集大量的数据，实现对电力设施的全面信息感知。然后，借助云计算强大的计算能力，对这些大数据进行归集、挖掘和分析，最后通过智能边缘设备执行 AI 策略，解决园区和建筑供电中存在的各种难题，比如故障定位难、电气火灾防控难、供电维护工作量大、电能浪费严重等问题，实现供电系统的智能化管理。

标准的智能配电系统由多个功能单元组成。新能源接入单元负责把光伏发电和直流储能装置连接起来，还能支撑大功率直流充电柱；10kV 配电室单元和 0.4kV 配电室单元分别对不同电压等级的线路进行监控保护；末端用电单元保障末端用电设备的正常运行；电动汽车充电桩单元为电动汽车充电提供支持；全局电力监控就像一个 “总控制台”，以一次图的方式展示整个电力系统的参数，让用户对供电情况一目了然；综合能效管理则能实时显示园区的 PUE 值（这是衡量数据中心能源效率的指标，在园区也能反映能源利用效率）和各分项的用能情况，帮助园区更好地管理能源。

（四）智能配电的应用场景

低压负荷转供：停电的时候，智能配电系统可有用了。它的智能断路器会把线路里的电量数据、开关位置和告警信息上传到云端管控平台。系统能自动判断故障发生在负荷侧还是电源侧，如果是电源侧故障，而且负荷满足转供要求，它就会自动分断故障区电源侧的总进线开关，合上低压联络开关，实现不同中压电源区间的低压联络自动转供电；要是负荷侧故障，就自动断开故障分支回路开关，隔离故障，保障其他区域的正常供电。

三相不平衡治理：在园区里，充电桩的使用很频繁，容易出现三相不平衡的问题。智能配电系统就能解决这个问题，它可以实时采集各用电负荷电流的变化，通过大数据分析找出最佳的分配方式，然后给智能断路器下达换相指令。智能断路器通过柔性分合闸控制，既能保证用电安全，又能让用户几乎感觉不到停电，停电时间不超过 10ms。

消防设施电源实时监控：消防设施的电源是否正常工作至关重要。智能配电系统通过检测开关状态、电压、电流、漏电、故障电弧、温度等参数，时刻判断消防设施的供电情况。一旦发生火灾，就能确保消防设施能正常运行，为人们的生命财产安全提供保障。

应急电源系统接入：当主供电电网出现故障时，备用柴油发电机或者独立的第 2 路市电就派上用场了。智能配电系统的智能断路器可以实现备用电源的自动切换，保证重要设备能继续正常运行，让园区在突发情况下也能维持基本运转。

光伏发电接入：在光伏发电方面，智能配电系统的智能开关能实现组件级的测量、计量、控制和保护，还能精准定位故障点。通过 AI 算法，它可以实时监控组件设备的工作状态，一旦设备出现异常，比如短路、过温、电弧、过负荷或者逆功率等情况，就能及时起到隔离和保护作用。大功率逆变器把光伏发电产生的直流电转换成交流电，智能网关则对逆变器系统进行实时在线监测，储能装置把多余的电能储存起来，电池智能监测单元时刻关注储能电池系统的状态。

低压储能及充电桩规模化接入：通过直流配用电系统互联，智能配电系统可以充分利用新能源汽车的蓄电容量。在白天用电低谷的时候，让新能源汽车储存电能，满足日间的蓄电需求，进一步优化能源的使用。

（五）智能配电系统安全策略

智能配电系统的安全也很重要，它具备高级网络安全、可靠稳定传输以及完善的防止非法登录措施。这包括设备安全，确保设备本身运行稳定；控制安全，保证控制指令准确无误；网络安全，防止网络攻击；应用安全，保障各种应用程序正常运行；数据安全，保护数据不被泄露或篡改。只有这样，才能让智能配电系统稳定、安全地运行，为园区的能源管理保驾护航。

四、智能配电助力零碳园区发展的展望

智能配电系统在零碳智慧园区的建设中发挥着不可替代的作用。它让园区的供配电设备实现了物联网化，真正做到了设备之间的万物互联，成为智慧建筑的重要基础架构。通过精准的故障定位和全生命周期管理，把事故处理模式转变为事故预防模式，大大提高了建筑供电的安全性。而且，它还能基于海量数据生成实时能量流，为园区的能源管理提供高效的手段，从被动管理转变为主动管理，从人工点检转变为物联网自动巡检，降低了各环节的电能浪费。

在未来，随着技术的不断发展和完善，智能配电系统将为园区的碳达峰、碳中和目标提供更可靠、更有效的技术支持。相信在智能配电系统的助力下，会有越来越多的零碳智慧园区出现，为我们的环境和可持续发展做出更大的贡献。