綜合能源服務助力工商業(yè)企業(yè)雙碳目標的路徑解析

 

中發(fā)9號文的發(fā)布和實施、售電公司的進入，促進了電力市場的健康發(fā)展、為電力用戶真實地降低了成本，僅2020年國網(wǎng)區(qū)域內(nèi)就降費550億元；電力現(xiàn)貨交易的開展使整個電力系統(tǒng)運行更節(jié)約、更安全、更利于清潔能源消納，使發(fā)用雙方在更高層次、更大范圍內(nèi)實現(xiàn)了有計劃的電力供需平衡；但更復雜、工作量更大，有更多的電力用戶愿意把電量交給售電公司代理；以四川為例，參加2021年年度交易的13100家電力用戶，有99.5%選擇由售電公司代理，代理電量1369.78億度，占市場化電量96%；電力交易使工商業(yè)電力用戶與售電公司聯(lián)系更緊密。在政府的引導和售電公司的積極參與下，一定可以助力我國雙碳目標早日實現(xiàn)。綜合能源服務助力于雙碳目標主要有以下幾種形式。

 

1、設(shè)計咨詢安裝運維服務

 

在企業(yè)的全生命周期往往都有設(shè)計咨詢、安裝運維服務的需求，綜合能源服務公司根據(jù)自身的能力選擇服務項目，客戶根據(jù)自己的需求選擇具有相應實力的綜合能源服務公司。方案的節(jié)約，是最大的節(jié)約，節(jié)約時間、節(jié)省資金和設(shè)備材料投入，并使項目運行更安全可靠、更簡便、能耗物耗更低。由于綜合能源服務涉及面廣，跨界型專業(yè)技術(shù)人才的發(fā)掘和培養(yǎng)非常重要。

 

2、購售電與清潔能源服務

 

電力市場化交易是綜合能源服務的切入點。隨著全球?qū)崿F(xiàn)雙碳目標的日益緊迫，用電則希望自己買的是清潔能源，發(fā)電則也希望自己發(fā)的清潔能源有個好的買家，售電公司架起了雙方的橋梁，在服務的過程中有以下問題待解決。

 

2.1、清潔用能服務

 

國際上一般把光電、光熱發(fā)電、風電、生物質(zhì)發(fā)電、地熱發(fā)電、使用綠氫的燃料電池、水電（3MW以下低沖擊、或通過環(huán)境評估）、潮汐發(fā)電等稱作清潔電力。使用清潔能源的企業(yè)一般還要求發(fā)電企業(yè)是環(huán)境友好型企業(yè)，使用清潔電力并擁有該電力的清潔屬性權(quán)益，以及可追溯性。這就需要政府和電力交易中心為雙方開設(shè)專門的交易通道，讓雙方完成保障性收購以外的競爭性清潔能源雙邊交易。

 

2.2、清潔發(fā)電服務

 

國內(nèi)普遍認為水電是清潔能源，而國外認為水電3MW以下低沖擊、或通過環(huán)境評估才是清潔能源，評估的項目包括：生態(tài)流量、水質(zhì)保護、魚類通道和保護、河岸線和流域保護、受威脅或瀕危物種保護、文化歷史資源保護、未影響人類休閑娛樂等。其實國內(nèi)對水電站的環(huán)保與安檢相當嚴格，除上述項目外還有森林防火、地質(zhì)災害預防、移民安置等；已關(guān)閉了許多不合格的水電站。就生態(tài)流量而言、要求水電站全年放10%以上的生態(tài)流量、并在線將圖象傳環(huán)保部門，新建電站大壩還專門建有魚道，許多水電站還建有魚類增殖站，對河流投放魚苗。我們對水電站的綠色環(huán)保工作做好了，還需要一個綠色環(huán)保認證，以和國際接軌。為支持供用電雙方的綠色需求，建議由政府認證、或由政府主導建立由第三方對水電站的綠色環(huán)保自愿認證體系。如水電不被確認為是清潔能源，涉外企業(yè)必須花更多的錢購進風光電力，對涉外企業(yè)及水電企業(yè)將是非常尷尬的事情。

 

中國是制造業(yè)大國，中國制造的標簽必須是綠色的；我們必須幫助發(fā)用雙方企業(yè)取得綠色標識，水電將成為破除碳關(guān)稅壁壘的重要手段；全球最豐富的水能資源在中國西南地區(qū)，2020底年四川水電裝機7892萬kW、云南7556萬kW，許多新電站還在建設(shè)中。隨著人們環(huán)保意識加強，將吸引更多的中東部企業(yè)進入西南，也將促進西南出口企業(yè)的發(fā)展。

 

3、能效管理--為高質(zhì)量發(fā)展服務

 

中國是制造業(yè)大國，貢獻了全球制造業(yè)總產(chǎn)出的35%（11）。但遠沒有享受到制造業(yè)大國應有的紅利，部分原因是我們的能耗高、物耗高。能效物耗管理是減污降碳的主要?手。

 

要為企業(yè)進行能效管理，首先要根據(jù)用戶的需求進行收資和現(xiàn)場堪察，制定出能為用戶節(jié)能降耗帶來真實收益的方案，然后按照GB/T21369計量要求將企業(yè)合適位置的各能源物耗參數(shù)、圖象接進能效管理平臺，并優(yōu)先利用已有的裝置。通過能效管理的數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和分析比較4項工作的實施，縱比歷史，橫比先進，層間比較，制定出節(jié)能降耗方案。5G時代的到來，為有高質(zhì)量短延時要求的大數(shù)據(jù)雙向在線移動傳輸提供了方便。

 

綜合能源服務平臺建設(shè)是節(jié)能降耗的重要工具，可使用能更簡便、更安全、更節(jié)約。對降低能耗物耗、提高功率因數(shù)、提高變壓器負載率、容轉(zhuǎn)需、為變壓器減容或暫?；蛑脫Q提供依據(jù)，我國的配電設(shè)備負載率僅有30%（12），我們有許多工作可做。除電參數(shù)外還可監(jiān)測溫度、流量、壓力、液位、密度、質(zhì)量、體積、色譜等參數(shù)和圖象，除降低能耗物耗外，還可以設(shè)置超限報警，進行設(shè)備監(jiān)測、生產(chǎn)管理、遠程技術(shù)支持等。節(jié)能降耗有三個方面：一是管理、二是工藝、三是設(shè)備，我們做的是管理節(jié)能降耗，在節(jié)能降耗的同時，以數(shù)據(jù)為依據(jù)，還可以倒逼、促進工藝和設(shè)備節(jié)能降耗，給工藝改進和設(shè)備更新改造提供依據(jù)。

 

我們通過對CO2煙氣排放濃度和流量的在線檢測，可計算出某一時段的化石燃料碳排放量，再加上購入電力碳排放量可計算出碳排放總量；可避免該類碳核查繁雜的取樣分析及計算，減少了工作量并提高效率。

 

在水、電、汽、氣、油、煤、冷、熱等能源的能效管理中、電是主線；在工業(yè)大數(shù)據(jù)采集和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)中、能源是主線，因為這是大家共有的元素。只要抓住了主線，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)就容易建立起來 。對采集的這些數(shù)據(jù)進行處理計算分析，可服務于科研、政府部門、設(shè)備（物料）供需企業(yè)。

 

測量、計量、控制技術(shù)的提升過程，也是工業(yè)數(shù)字化和高質(zhì)量發(fā)展及工業(yè)競爭力提升的過程。在完善的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下，將產(chǎn)生計劃經(jīng)濟和市場經(jīng)濟的高度統(tǒng)一，實現(xiàn)市場經(jīng)濟的可控性，在此過程中政府應指導數(shù)據(jù)采集傳輸使用的規(guī)范性和安全性，并整合所有數(shù)據(jù)資源，使社會投資最小化，社會效益最大化。

 

4、需求側(cè)響應服務

 

需求側(cè)響應就是通過電力用戶對電網(wǎng)削峰填谷需求的響應、使電網(wǎng)運行更平穩(wěn)安全，并可有效的減少發(fā)、輸、變、配設(shè)備的投資、以及旋轉(zhuǎn)備用設(shè)備的容量，進而節(jié)省能源、減污降碳，使整個社會運行成本最小化，利益最大化。

 

在電力用戶的用電負荷中，原水抽取，壓縮空氣、氮氣、氧氣制備，制冷（熱）、蓄冷（熱），污水、污泥處理，中間物料或產(chǎn)品的制備等，有很多可通過時序調(diào)整來錯峰進行生產(chǎn)，這需要綜合能源服務公司利用自身的技術(shù)與大數(shù)據(jù)平臺配合電網(wǎng)公司去發(fā)掘、引導和組織用戶。

 

需求側(cè)響應分為經(jīng)濟杠桿調(diào)動下的主動響應，和安全運行要求下的被動響應。經(jīng)濟手段引導下的需求側(cè)響應主體，包括受目錄電價峰平谷差價影響的非市場電力用戶、和受市場邀約與現(xiàn)貨各時段價差影響下的市場電力用戶。在電網(wǎng)緊急缺電情況下，為保電網(wǎng)安全應啟動用戶側(cè)的電力負控裝置，進行有序停電，并按規(guī)定事前通知、事后說明。

 

應鼓勵電力用戶、社區(qū)、商場等在其停車場內(nèi)安裝可設(shè)置充放電時間與深度的雙向充電裝置，并出臺相應政策，以調(diào)動巨大的電動汽車儲能資源參與需求側(cè)響應。

 

5、分布式能源及多能互補

 

這里的分布式能源指的是建設(shè)在用電負荷附近的天然氣分布式能源、余熱發(fā)電分布式能源和光伏發(fā)電分布式能源，是電力用戶最常用的分布式能源。提高能效和改變用能結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)雙碳目標的重要手段。余熱發(fā)電是提高能效，天然氣和光伏發(fā)電分布式能源是改變能源結(jié)構(gòu)，所以發(fā)展分布式能源既是綜合能源服務公司的盈利手段也是一種社會責任。

 

5.1、天然氣分布式能源

 

目前先進的超超臨界火電機組一次能源利用效率約為45%左右，天然氣冷熱電三聯(lián)供綜合效率已經(jīng)可以達80%以上（13），效率的提高為經(jīng)濟的可行性創(chuàng)造了更大的空間。氣電比煤電碳排放量減少約60%，相對于煤碳來說是低碳清潔能源，且可快速平衡用電負荷的變化。氣電與煤電面臨著同樣的CCUS問題，CCUS是碳中和不可分割的重要組成部分，誰解決好了，就是最后的剩者。

 

5.2、分布式余熱發(fā)電

 

余熱發(fā)電是利用工廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱資源進行發(fā)電。余熱資源是指在目前條件下有可能回收利用而尚未回收利用的那部分能量，被認為是繼煤、石油、天然氣和水力之后的第五大常規(guī)能源。通常余熱總資源的60%可回收利用，發(fā)達國家余熱資源平均回收利用率已達到40%-60%。我國余熱資源平均回收利用率只有30%左右（14）。如達到世界平均水平，每年可節(jié)約標煤數(shù)億噸。

 

提高余熱資源利用率的潛力如此之巨大，無論從阻止氣候變暖和環(huán)境惡化考慮，還是從節(jié)能降耗和高質(zhì)量發(fā)展的角度，都是一個工業(yè)大國崛起的必經(jīng)之路。余熱發(fā)電與光伏風電比同樣的清潔，由于我國需要節(jié)能的體量巨大、項目眾多，或許在政府的支持下我們的節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品會象手機與家電一樣走向世界，余熱發(fā)電不奢求象光伏發(fā)電前期一樣的補貼，只需要減免備用容量費和基金即可。

 

5.3、分布式光伏發(fā)電

 

分布式光伏發(fā)電由于無污染、安裝維護簡單、維護費用少、配套設(shè)施投資少、電力不愁消納、波形標準、且具有緩解電網(wǎng)早高峰供電壓力等優(yōu)點得到了快速發(fā)展?，F(xiàn)在的光電效率由2015年的16%提高到了20%以上，今年光伏組件含安裝費價格在去年的基礎(chǔ)上回升到了4元/W左右，行業(yè)專家預計明年價格將回到正常水平。本人2015年在四川盆地建設(shè)的6MW分布式光伏，經(jīng)測算發(fā)電小時數(shù)為800h，因發(fā)電小時數(shù)和光電效率有關(guān)，現(xiàn)在應為1000h左右，如分布式光伏自發(fā)自用代替電網(wǎng)電量，安裝在工商企業(yè)建筑物屋頂，商業(yè)用電價按0.58元/度計（目錄電價0.602元/度），6.89年收回投資；10kV大工業(yè)電價按0.52元/度計（目錄電價0.54元/度），7.69年收回投資。即分布式光伏對電力用戶來說已具有普遍的投資價值，希望政府再加大宣傳和推廣力度。

 

5.4、分布式能源的多能互補

 

這里講的多能互補指的是通過對天然氣分布式能源、余熱發(fā)電、光伏發(fā)電與電網(wǎng)之間的多能合理使用，使企業(yè)利益最大化。因分布式電源自發(fā)自用比余電上網(wǎng)劃算，因此要通過技術(shù)措施，盡量使用分布式能源電力，減少余電上網(wǎng)，企業(yè)節(jié)省了電費，電網(wǎng)減少了線耗，也是節(jié)能降耗的一種措施。

 

6、電能替代與清潔能源替代

 

各省幾乎都有電能替代這個電力交易品種，是終端用能電氣化的重要?手，以鍋爐為例，作為加熱或干燥用的200℃以下的蒸汽鍋爐、400℃以下的導熱油鍋爐、600℃以下的熔鹽爐都可以電能替代。再高的溫度就要用其他清潔能源替代了。

 

這里推薦使用綠氫與CO2生成的綠色甲醇。中科院院士徐冠華撰文指出:“可再生能源發(fā)電成本降低到0.2元/千瓦時后，電解水制氫成本將低至15元/千克，可以與現(xiàn)在化石能源制氫加上碳捕集技術(shù)的價格進行競爭”。四川目前豐水期水電消納電量到戶價已低至0.16元/kWh左右，四川阿壩光伏上網(wǎng)競價已低到0.1476元/度。2020年全國主要流域棄水電量約301億kWh、棄光電量52.6億kWh、棄風電量166.1億kWh，其中大部分棄水電量在西南地區(qū)④，我們可用管道輸送解決氫氣運輸難的問題；氫氣和天然氣一樣是輕于空氣的氣體，其危險程度和天然氣相當、遠沒有人們想象的危險，其通道建設(shè)也沒有電力的安全距離要求那么嚴格，我們可以把氫氣從富電地區(qū)收集起來，用管道輸送到城市用于氫燃料電池汽車，或送到CO2捕集地用于生產(chǎn)甲醇，以實現(xiàn)綠色循環(huán)和降碳，我國的輸氫管道僅有100公里，美國2500公里、歐洲1598公里④。西門子歌美颯已經(jīng)在嘗試在風力發(fā)電機傍安裝電解槽，并得出結(jié)論用管道輸送氫氣比用電纜輸送電力劃算；我們在水電消納地區(qū)的電力集中度比西歌的單個風機高得多，成本可能會更低，當然困難肯定有，但是敢試才會贏。

 

總結(jié)

 

在實現(xiàn)雙碳目標的道路上，我們?nèi)〉玫倪M步有目共睹，我們付出的努力眾人可見，我們面對的困難仍十分艱巨。我們記住我們?nèi)〉玫某煽?，這使我們更有信心；我們更注重我們的短板，這使我們走得更遠。

 

參考資料

 

①《Future of the human climate niche》南京大學生命科學學院教授 徐馳等

 

②《全球能源行業(yè)2050凈零排放路線圖》國際能源署

 

③《實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”如何做到抓鐵有痕》國務院發(fā)展研究中心 周宏春

 

④《中國能源大數(shù)據(jù)報告（2021）》能源情報研究中心

 

⑤《2020年全球及中國光伏組件行業(yè)市場現(xiàn)狀分析》

 

⑥《2019年全球風電整機商前十五強榜單公布》

 

⑦《全球能源分析與展望2020》 國網(wǎng)能源院

 

⑧《節(jié)能提效才是減碳第一優(yōu)選》謝克昌院士

 

⑨前兩列數(shù)據(jù)來自《全球能源分析與展望2020》國網(wǎng)能源院，其他來自網(wǎng)絡

 

⑩《歐盟碳關(guān)稅將改變市場競爭格局》 經(jīng)濟日報 袁勇

 

（11）《麥肯錫2019中國報告（完整版）》 跨境電商與創(chuàng)業(yè)文摘

 

（12）《院士專家熱議泛在電力物聯(lián)網(wǎng)：智能電網(wǎng)只是手段并非目標》中國能源報姚金楠

 

（13）《關(guān)于分布式能源發(fā)展的幾點思考與建議》能源研究俱樂部謝國興

 

（14）《中國余熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景分析 余熱發(fā)電大有可為》前瞻產(chǎn)業(yè)研究院柯素芳

 

作者簡介：黃通勛 電氣高工， 四川川能智網(wǎng)實業(yè)有限公司 總工，在多個高耗能企業(yè)能源部門從事過能源和供配電技術(shù)工作30多年，對工廠供配電(含光伏、余熱發(fā)電)安裝運維較熟悉。從2015年開始學習研究、實操直購電。近年來潛心研究綜合能源服務與節(jié)能減排，希望能為雙碳目標做點事情。