加快建設(shè)工業(yè)綠色微電網(wǎng)
助推工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰
——《關(guān)于組織開展工業(yè)綠色微電網(wǎng)典型應(yīng)用場景與案例征集工作的通知》解讀
中國國際工程咨詢有限公司首席規(guī)劃師 郭建斌
當(dāng)前，我國工業(yè)已經(jīng)從高速增長進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，圍繞實(shí)現(xiàn)“二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的目標(biāo)，工業(yè)領(lǐng)域需要著力構(gòu)建清潔低碳、安全高效的工業(yè)能源消費(fèi)體系，積極提高我國工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)對氣候變化能力，推動工業(yè)領(lǐng)域綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。加快推進(jìn)工業(yè)綠色微電網(wǎng)的建設(shè)，對解決當(dāng)前我國工業(yè)領(lǐng)域可再生能源消納比例較低、工業(yè)終端用能系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足、各類電源統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不夠等問題，發(fā)揮其在提高工業(yè)用能效率和保障工業(yè)用能安全等方面具有重要作用。
2023年8月9日，工業(yè)和信息化部發(fā)布《關(guān)于組織開展工業(yè)綠色微電網(wǎng)典型應(yīng)用場景與案例征集工作的通知》《工信廳節(jié)函〔2023〕224號》，聚焦鋼鐵、有色、石化、化工、建材、機(jī)械、輕工、紡織、電子以及數(shù)據(jù)中心、5G基站等重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域，征集一批集成應(yīng)用分布式光伏、分散式風(fēng)電、高效熱泵、新型儲能、氫能、余熱余壓利用、智慧能源管控等一體化系統(tǒng)的工業(yè)綠色微電網(wǎng)，為廣大工業(yè)企業(yè)和工業(yè)園區(qū)提供典型示范場景和實(shí)踐案例。
一、推動工業(yè)綠色微電網(wǎng)建設(shè)的重要意義
我國工業(yè)能源消費(fèi)量占全社會能源消費(fèi)總量的65%左右，工業(yè)領(lǐng)域電力消費(fèi)占全社會用電量的66%以上，優(yōu)化工業(yè)用能結(jié)構(gòu)、提升工業(yè)用能效率，是減少化石能源使用、從源頭減少二氧化碳排放的最有效途徑。工業(yè)領(lǐng)域通過綠色微電網(wǎng)的建設(shè)，積極打造多能高效互補(bǔ)的工業(yè)用能結(jié)構(gòu)，著力構(gòu)建清潔低碳、安全高效的工業(yè)能源消費(fèi)體系，對提高我國工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)對氣候變化能力，推動工業(yè)領(lǐng)域綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展具有十分重要的意義。
工業(yè)綠色微電網(wǎng)是提高能效、保障工業(yè)穩(wěn)增長合理用能需求的重要途徑。建設(shè)工業(yè)綠色微電網(wǎng)可以更好地匹配電力負(fù)荷特征，提供差異化用電需求，提高工業(yè)園區(qū)、工業(yè)企業(yè)能源利用效率和可再生能源利用比例。同時利用工業(yè)大規(guī)模的用能需求，為大電網(wǎng)提供備用、調(diào)峰、調(diào)頻等服務(wù)，提升電力系統(tǒng)的整體韌性。通過本地分布式資源的接入，可降低電力遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膿p耗，減少輸電線路和配電站擴(kuò)容的建設(shè)成本。
工業(yè)綠色微電網(wǎng)是培育綠色增長新動能、鍛造產(chǎn)業(yè)競爭新優(yōu)勢的重要方向。現(xiàn)階段“碳足跡”逐漸成為產(chǎn)品國際競爭比較優(yōu)勢的主要指標(biāo)，為工業(yè)生產(chǎn)提供充足的、可核證的低碳零碳能源將是未來工業(yè)能源基礎(chǔ)設(shè)施需要具備的能力。工業(yè)綠色微電網(wǎng)是統(tǒng)籌好工業(yè)用電可靠性、經(jīng)濟(jì)性和低碳性三個目標(biāo)，提升工業(yè)領(lǐng)域能源基礎(chǔ)設(shè)施綠色化水平的重要內(nèi)容。在工業(yè)領(lǐng)域加快綠色微電網(wǎng)的規(guī)模化示范應(yīng)用和商業(yè)化推廣，有助于增強(qiáng)我國工業(yè)產(chǎn)品綠色競爭力。
工業(yè)綠色微電網(wǎng)是促進(jìn)高比例利用可再生能源、推動落實(shí)“雙碳”目標(biāo)的重要路徑。工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備必須長時間持續(xù)可靠運(yùn)行、整體耗能量大、能源管理強(qiáng)度大，依靠傳統(tǒng)的能源供給和管理模式無法滿足企業(yè)節(jié)能提效的需求。建設(shè)工業(yè)綠色微電網(wǎng)有利于促進(jìn)可再生能源大規(guī)模發(fā)展和就地消納，實(shí)現(xiàn)多能高效互補(bǔ)利用，提高綜合能效水平，同時加強(qiáng)運(yùn)用技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能等手段實(shí)現(xiàn)高效的能源管理，助力工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。
二、工業(yè)綠色微電網(wǎng)的發(fā)展基礎(chǔ)與典型特征
（一）工業(yè)綠色微電網(wǎng)的發(fā)展基礎(chǔ)
“十三五”以來，國家相繼出臺了一系列支持可再生能源、分布式電源及其電力市場改革的政策措施，從供給側(cè)（發(fā)電端、配電端）開展了增量配電、多能互補(bǔ)、智慧能源等相關(guān)示范試點(diǎn)工作，政策環(huán)境日趨成熟，具備了大規(guī)模向用戶側(cè)（工業(yè)企業(yè)、園區(qū)）應(yīng)用推進(jìn)的基本條件。
工業(yè)企業(yè)、園區(qū)主動轉(zhuǎn)型，尋求安全穩(wěn)定低碳能源解決方案。在“雙碳”目標(biāo)的引領(lǐng)下，面對節(jié)能降碳協(xié)同增效的新形勢新要求，工業(yè)企業(yè)、園區(qū)紛紛行動，謀求主動轉(zhuǎn)型路徑，亟需通過綠色微電網(wǎng)的統(tǒng)籌建設(shè)，實(shí)現(xiàn)分布式可再生能源、儲能和智慧能源管控系統(tǒng)集成應(yīng)用，探索工業(yè)領(lǐng)域多能互補(bǔ)新模式和智慧能源管理新業(yè)態(tài)，形成安全穩(wěn)定低碳的工業(yè)用能解決方案，保障工業(yè)用能安全和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全。
設(shè)備設(shè)施供應(yīng)商源頭發(fā)力，微電網(wǎng)技術(shù)取得突破。微電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施供應(yīng)商持續(xù)源頭發(fā)力，一直困擾發(fā)展的微電網(wǎng)控制和優(yōu)化技術(shù)、并離網(wǎng)無縫切換模式，交直流混合微電網(wǎng)和多微網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化的運(yùn)行技術(shù)等領(lǐng)域紛紛取得突破。
綜合能源服務(wù)商積極實(shí)踐，服務(wù)工業(yè)企業(yè)、園區(qū)節(jié)能提效。國網(wǎng)、南網(wǎng)等綜合能源服務(wù)企業(yè)已積極部署拓展工業(yè)企業(yè)、園區(qū)綠色微電網(wǎng)建設(shè)服務(wù)，探索多能互補(bǔ)、分布式能源集成優(yōu)化綜合供能等關(guān)鍵技術(shù)以及商業(yè)化運(yùn)營模式。
未來在“雙碳”目標(biāo)的引領(lǐng)下，面對嚴(yán)控煤炭等化石能源消費(fèi)增長、有序減量替代，加快推進(jìn)光伏、風(fēng)電等可再生能源發(fā)展、鼓勵就地就近開發(fā)利用等能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的新形勢，工業(yè)綠色微電網(wǎng)呈現(xiàn)出十分廣闊的發(fā)展前景。
（二）工業(yè)綠色微電網(wǎng)的典型特征
工業(yè)綠色微電網(wǎng)，是一種以智慧能源管控為基礎(chǔ)，集成應(yīng)用光伏、風(fēng)電、高效熱泵、工業(yè)余熱余壓、新型儲能、氫能等多種能源，以期實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)、園區(qū)內(nèi)電、熱、冷、氣等多種形式能源高效互補(bǔ)利用的工業(yè)用能新載體。工業(yè)綠色微電網(wǎng)具有以下典型特征：
從需求側(cè)出發(fā)，主動適配以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。在工業(yè)負(fù)荷大、新能源條件好的地區(qū)開展工業(yè)綠色微電網(wǎng)建設(shè)，加快廠房光伏、分布式風(fēng)電、多元儲能、高效熱泵、余熱余壓利用、智慧能源管控系統(tǒng)等一體化系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)行，增強(qiáng)工業(yè)能源供給可靠性，提升用電靈活性和韌性，提高電力需求側(cè)調(diào)節(jié)響應(yīng)能力。開展工業(yè)綠色微電網(wǎng)建設(shè)，是靈活適配可再生能源大規(guī)模發(fā)展、促進(jìn)清潔能源接入和就地消納的重要內(nèi)容。
從全過程入手，系統(tǒng)提升工業(yè)園區(qū)和企業(yè)用能效率和水平。為滿足工業(yè)綠色微電網(wǎng)多能協(xié)同供應(yīng)、多元儲能設(shè)施和智能管控系統(tǒng)的建設(shè)要求，工業(yè)園區(qū)和企業(yè)要系統(tǒng)推進(jìn)現(xiàn)有用能終端設(shè)施改造升級，應(yīng)用智能用電設(shè)備，提升能源消費(fèi)智能化和電氣化水平，提高工業(yè)能源利用效率，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)過程綠色高質(zhì)量發(fā)展。開展工業(yè)綠色微電網(wǎng)建設(shè)，是滿足工業(yè)生產(chǎn)需求、提供經(jīng)濟(jì)安全可靠供電、提高綜合能源利用效率的重要途徑。
從產(chǎn)業(yè)鏈著眼，著力完善工業(yè)綠色微電網(wǎng)技術(shù)設(shè)備服務(wù)供應(yīng)。圍繞綠色微電網(wǎng)建設(shè)需求，支持企業(yè)加大綠色微電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用力度，自主研發(fā)綠色微電網(wǎng)核心電力電子產(chǎn)品，補(bǔ)齊產(chǎn)業(yè)鏈短板、鍛造產(chǎn)業(yè)鏈長板，搭建微電網(wǎng)綜合服務(wù)平臺，為工業(yè)綠色微電網(wǎng)建設(shè)提供整體解決方案。開展工業(yè)綠色微電網(wǎng)建設(shè)，對于培育微電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)營新機(jī)制新模式，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展具有重要作用。
三、工業(yè)綠色微電網(wǎng)的應(yīng)用場景
工業(yè)綠色微電網(wǎng)一般包括以下建設(shè)內(nèi)容：一是建設(shè)綠色多元化能源供應(yīng)系統(tǒng)，包括電、熱、冷、氣等多種能源形態(tài)，光伏、風(fēng)電等分布式能源，或氫能、生物質(zhì)能、熱泵、工業(yè)余熱余壓等；二是充分發(fā)揮工業(yè)企業(yè)和工業(yè)園區(qū)負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)能力，通過多能互補(bǔ)和能源梯級利用，實(shí)現(xiàn)工業(yè)能效提升；三是建設(shè)新型儲能系統(tǒng)，包括電化學(xué)、物理等多元化智能儲能單元；四是建設(shè)智慧能源管控系統(tǒng)，推動工業(yè)數(shù)字化智能化綠色化融合發(fā)展；五是通過工業(yè)綠色微電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)裝備創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，研發(fā)推廣微電網(wǎng)核心電力電子產(chǎn)品。
工業(yè)綠色微電網(wǎng)典型應(yīng)用場景在上述建設(shè)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步突出關(guān)鍵環(huán)節(jié)、應(yīng)用重點(diǎn)、示范亮點(diǎn)，具體可從以下七個方向選擇申報：
（一）可再生能源就近高比例消納。工業(yè)企業(yè)和工業(yè)園區(qū)利用自有設(shè)施、場地建設(shè)分布式光伏、分散式風(fēng)電、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、熱泵，以及儲熱、儲電等設(shè)施，實(shí)現(xiàn)可再生能源供給、儲存、傳輸、利用的智慧管理。
（二）工業(yè)領(lǐng)域大規(guī)模儲能應(yīng)用。根據(jù)工業(yè)企業(yè)和工業(yè)園區(qū)終端用能需求，建設(shè)多元化用戶側(cè)儲能設(shè)施，創(chuàng)新儲能系統(tǒng)集成與智能控制技術(shù)，建設(shè)智慧能源管控系統(tǒng)，在峰谷價差大的地區(qū)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲能應(yīng)用，并具備較好的盈利能力。
（三）重點(diǎn)行業(yè)電氣化靈活性改造提升。結(jié)合鋼鐵、有色、化工、建材、機(jī)械、紡織、電子等行業(yè)用能特征，對終端用能設(shè)備和工藝流程進(jìn)行靈活性改造，提高終端用能設(shè)備電氣化占比，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率和用能效率協(xié)同優(yōu)化。
（四）工業(yè)領(lǐng)域多能高效互補(bǔ)利用。通過多種清潔能源協(xié)同開發(fā)利用，實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)、工業(yè)園區(qū)一體化電冷熱氣供應(yīng)、多能高效互補(bǔ)，推動能源生產(chǎn)和消費(fèi)的智能化匹配協(xié)同運(yùn)行。
（五）工業(yè)余熱余壓利用。工業(yè)園區(qū)或工業(yè)企業(yè)推動現(xiàn)有熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組實(shí)施節(jié)能降碳改造、供熱改造、靈活性改造“三改聯(lián)動”，開展能源梯級利用和余熱余壓綜合利用，提高能源利用效率。
（六）工業(yè)領(lǐng)域氫能多元化應(yīng)用。在工業(yè)副產(chǎn)氫豐富和可再生能源制氫就近利用的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)氫能“制儲輸用”一體化，推動氫能在工業(yè)領(lǐng)域的多元化應(yīng)用，擴(kuò)大氫能替代化石能源應(yīng)用規(guī)模。
（七）智慧能源管控系統(tǒng)支撐調(diào)節(jié)。運(yùn)用“云大物移智鏈”等技術(shù)，構(gòu)建智慧能源管控系統(tǒng)，加強(qiáng)源網(wǎng)荷儲多向互動，增強(qiáng)負(fù)荷響應(yīng)能力和調(diào)節(jié)支撐能力，推動工業(yè)數(shù)字化智能化綠色化融合發(fā)展。
