综合能源服务助力工商业企业双碳目标的路径解析

文章来源:极星售电网黄通勋2021-07-01 15:22

综合能源服务如何服务于工商企业双碳目标

中发9号文的发布和实施、售电公司的进入，促进了电力市场的健康发展、为电力用户真实地降低了成本，仅2020年国网区域内就降费550亿元；电力现货交易的开展使整个电力系统运行更节约、更安全、更利于清洁能源消纳，使发用双方在更高层次、更大范围内实现了有计划的电力供需平衡；但更复杂、工作量更大，有更多的电力用户愿意把电量交给售电公司代理；以四川为例，参加2021年年度交易的13100家电力用户，有99.5%选择由售电公司代理，代理电量1369.78亿度，占市场化电量96%；电力交易使工商业电力用户与售电公司联系更紧密。在政府的引导和售电公司的积极参与下，一定可以助力我国双碳目标早日实现。综合能源服务助力于双碳目标主要有以下几种形式。

1、设计咨询安装运维服务

在企业的全生命周期往往都有设计咨询、安装运维服务的需求，综合能源服务公司根据自身的能力选择服务项目，客户根据自己的需求选择具有相应实力的综合能源服务公司。方案的节约，是最大的节约，节约时间、节省资金和设备材料投入，并使项目运行更安全可靠、更简便、能耗物耗更低。由于综合能源服务涉及面广，跨界型专业技术人才的发掘和培养非常重要。

2、购售电与清洁能源服务

电力市场化交易是综合能源服务的切入点。随着全球实现双碳目标的日益紧迫，用电则希望自己买的是清洁能源，发电则也希望自己发的清洁能源有个好的买家，售电公司架起了双方的桥梁，在服务的过程中有以下问题待解决。

2.1、清洁用能服务

国际上一般把光电、光热发电、风电、生物质发电、地热发电、使用绿氢的燃料电池、水电（3MW以下低冲击、或通过环境评估）、潮汐发电等称作清洁电力。使用清洁能源的企业一般还要求发电企业是环境友好型企业，使用清洁电力并拥有该电力的清洁属性权益，以及可追溯性。这就需要政府和电力交易中心为双方开设专门的交易通道，让双方完成保障性收购以外的竞争性清洁能源双边交易。

2.2、清洁发电服务

国内普遍认为水电是清洁能源，而国外认为水电3MW以下低冲击、或通过环境评估才是清洁能源，评估的项目包括：生态流量、水质保护、鱼类通道和保护、河岸线和流域保护、受威胁或濒危物种保护、文化历史资源保护、未影响人类休闲娱乐等。其实国内对水电站的环保与安检相当严格，除上述项目外还有森林防火、地质灾害预防、移民安置等；已关闭了许多不合格的水电站。就生态流量而言、要求水电站全年放10%以上的生态流量、并在线将图象传环保部门，新建电站大坝还专门建有鱼道，许多水电站还建有鱼类增殖站，对河流投放鱼苗。我们对水电站的绿色环保工作做好了，还需要一个绿色环保认证，以和国际接轨。为支持供用电双方的绿色需求，建议由政府认证、或由政府主导建立由第三方对水电站的绿色环保自愿认证体系。如水电不被确认为是清洁能源，涉外企业必须花更多的钱购进风光电力，对涉外企业及水电企业将是非常尴尬的事情。

中国是制造业大国，中国制造的标签必须是绿色的；我们必须帮助发用双方企业取得绿色标识，水电将成为破除碳关税壁垒的重要手段；全球最丰富的水能资源在中国西南地区，2020底年四川水电装机7892万kW、云南7556万kW，许多新电站还在建设中。随着人们环保意识加强，将吸引更多的中东部企业进入西南，也将促进西南出口企业的发展。

3、能效管理--为高质量发展服务

中国是制造业大国，贡献了全球制造业总产出的35%（11）。但远没有享受到制造业大国应有的红利，部分原因是我们的能耗高、物耗高。能效物耗管理是减污降碳的主要㧓手。

要为企业进行能效管理，首先要根据用户的需求进行收资和现场堪察，制定出能为用户节能降耗带来真实收益的方案，然后按照GB/T21369计量要求将企业合适位置的各能源物耗参数、图象接进能效管理平台，并优先利用已有的装置。通过能效管理的数据采集、传输、处理和分析比较4项工作的实施，纵比历史，横比先进，层间比较，制定出节能降耗方案。5G时代的到来，为有高质量短延时要求的大数据双向在线移动传输提供了方便。

综合能源服务平台建设是节能降耗的重要工具，可使用能更简便、更安全、更节约。对降低能耗物耗、提高功率因数、提高变压器负载率、容转需、为变压器减容或暂停或置换提供依据，我国的配电设备负载率仅有30%（12），我们有许多工作可做。除电参数外还可监测温度、流量、压力、液位、密度、质量、体积、色谱等参数和图象，除降低能耗物耗外，还可以设置超限报警，进行设备监测、生产管理、远程技术支持等。节能降耗有三个方面：一是管理、二是工艺、三是设备，我们做的是管理节能降耗，在节能降耗的同时，以数据为依据，还可以倒逼、促进工艺和设备节能降耗，给工艺改进和设备更新改造提供依据。

我们通过对CO2烟气排放浓度和流量的在线检测，可计算出某一时段的化石燃料碳排放量，再加上购入电力碳排放量可计算出碳排放总量；可避免该类碳核查繁杂的取样分析及计算，减少了工作量并提高效率。

在水、电、汽、气、油、煤、冷、热等能源的能效管理中、电是主线；在工业大数据采集和工业互联网的建设中、能源是主线，因为这是大家共有的元素。只要抓住了主线，工业物联网就容易建立起来。对采集的这些数据进行处理计算分析，可服务于科研、政府部门、设备（物料）供需企业。

测量、计量、控制技术的提升过程，也是工业数字化和高质量发展及工业竞争力提升的过程。在完善的工业互联网下，将产生计划经济和市场经济的高度统一，实现市场经济的可控性，在此过程中政府应指导数据采集传输使用的规范性和安全性，并整合所有数据资源，使社会投资最小化，社会效益最大化。

4、需求侧响应服务

需求侧响应就是通过电力用户对电网削峰填谷需求的响应、使电网运行更平稳安全，并可有效的减少发、输、变、配设备的投资、以及旋转备用设备的容量，进而节省能源、减污降碳，使整个社会运行成本最小化，利益最大化。

在电力用户的用电负荷中，原水抽取，压缩空气、氮气、氧气制备，制冷（热）、蓄冷（热），污水、污泥处理，中间物料或产品的制备等，有很多可通过时序调整来错峰进行生产，这需要综合能源服务公司利用自身的技术与大数据平台配合电网公司去发掘、引导和组织用户。

需求侧响应分为经济杠杆调动下的主动响应，和安全运行要求下的被动响应。经济手段引导下的需求侧响应主体，包括受目录电价峰平谷差价影响的非市场电力用户、和受市场邀约与现货各时段价差影响下的市场电力用户。在电网紧急缺电情况下，为保电网安全应启动用户侧的电力负控装置，进行有序停电，并按规定事前通知、事后说明。

应鼓励电力用户、社区、商场等在其停车场内安装可设置充放电时间与深度的双向充电装置，并出台相应政策，以调动巨大的电动汽车储能资源参与需求侧响应。

5、分布式能源及多能互补

这里的分布式能源指的是建设在用电负荷附近的天然气分布式能源、余热发电分布式能源和光伏发电分布式能源，是电力用户最常用的分布式能源。提高能效和改变用能结构是实现双碳目标的重要手段。余热发电是提高能效，天然气和光伏发电分布式能源是改变能源结构，所以发展分布式能源既是综合能源服务公司的盈利手段也是一种社会责任。

5.1、天然气分布式能源

目前先进的超超临界火电机组一次能源利用效率约为45%左右，天然气冷热电三联供综合效率已经可以达80%以上（13），效率的提高为经济的可行性创造了更大的空间。气电比煤电碳排放量减少约60%，相对于煤碳来说是低碳清洁能源，且可快速平衡用电负荷的变化。气电与煤电面临着同样的CCUS问题，CCUS是碳中和不可分割的重要组成部分，谁解决好了，就是最后的剩者。

5.2、分布式余热发电

余热发电是利用工厂生产过程中产生的余热资源进行发电。余热资源是指在目前条件下有可能回收利用而尚未回收利用的那部分能量，被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的第五大常规能源。通常余热总资源的60%可回收利用，发达国家余热资源平均回收利用率已达到40%-60%。我国余热资源平均回收利用率只有30%左右（14）。如达到世界平均水平，每年可节约标煤数亿吨。

提高余热资源利用率的潜力如此之巨大，无论从阻止气候变暖和环境恶化考虑，还是从节能降耗和高质量发展的角度，都是一个工业大国崛起的必经之路。余热发电与光伏风电比同样的清洁，由于我国需要节能的体量巨大、项目众多，或许在政府的支持下我们的节能技术和产品会象手机与家电一样走向世界，余热发电不奢求象光伏发电前期一样的补贴，只需要减免备用容量费和基金即可。

5.3、分布式光伏发电

分布式光伏发电由于无污染、安装维护简单、维护费用少、配套设施投资少、电力不愁消纳、波形标准、且具有缓解电网早高峰供电压力等优点得到了快速发展。现在的光电效率由2015年的16%提高到了20%以上，今年光伏组件含安装费价格在去年的基础上回升到了4元/W左右，行业专家预计明年价格将回到正常水平。本人2015年在四川盆地建设的6MW分布式光伏，经测算发电小时数为800h，因发电小时数和光电效率有关，现在应为1000h左右，如分布式光伏自发自用代替电网电量，安装在工商企业建筑物屋顶，商业用电价按0.58元/度计（目录电价0.602元/度），6.89年收回投资；10kV大工业电价按0.52元/度计（目录电价0.54元/度），7.69年收回投资。即分布式光伏对电力用户来说已具有普遍的投资价值，希望政府再加大宣传和推广力度。

5.4、分布式能源的多能互补

这里讲的多能互补指的是通过对天然气分布式能源、余热发电、光伏发电与电网之间的多能合理使用，使企业利益最大化。因分布式电源自发自用比余电上网划算，因此要通过技术措施，尽量使用分布式能源电力，减少余电上网，企业节省了电费，电网减少了线耗，也是节能降耗的一种措施。

6、电能替代与清洁能源替代

各省几乎都有电能替代这个电力交易品种，是终端用能电气化的重要㧓手，以锅炉为例，作为加热或干燥用的200℃以下的蒸汽锅炉、400℃以下的导热油锅炉、600℃以下的熔盐炉都可以电能替代。再高的温度就要用其他清洁能源替代了。

这里推荐使用绿氢与CO2生成的绿色甲醇。中科院院士徐冠华撰文指出:“可再生能源发电成本降低到0.2元/千瓦时后，电解水制氢成本将低至15元/千克，可以与现在化石能源制氢加上碳捕集技术的价格进行竞争”。四川目前丰水期水电消纳电量到户价已低至0.16元/kWh左右，四川阿坝光伏上网竞价已低到0.1476元/度。2020年全国主要流域弃水电量约301亿kWh、弃光电量52.6亿kWh、弃风电量166.1亿kWh，其中大部分弃水电量在西南地区④，我们可用管道输送解决氢气运输难的问题；氢气和天然气一样是轻于空气的气体，其危险程度和天然气相当、远没有人们想象的危险，其通道建设也没有电力的安全距离要求那么严格，我们可以把氢气从富电地区收集起来，用管道输送到城市用于氢燃料电池汽车，或送到CO2捕集地用于生产甲醇，以实现绿色循环和降碳，我国的输氢管道仅有100公里，美国2500公里、欧洲1598公里④。西门子歌美飒已经在尝试在风力发电机傍安装电解槽，并得出结论用管道输送氢气比用电缆输送电力划算；我们在水电消纳地区的电力集中度比西歌的单个风机高得多，成本可能会更低，当然困难肯定有，但是敢试才会赢。

总结

在实现双碳目标的道路上，我们取得的进步有目共睹，我们付出的努力众人可见，我们面对的困难仍十分艰巨。我们记住我们取得的成绩，这使我们更有信心；我们更注重我们的短板，这使我们走得更远。

参考资料

①《Future of the human climate niche》南京大学生命科学学院教授徐驰等

②《全球能源行业2050净零排放路线图》国际能源署

③《实现“碳达峰、碳中和”如何做到抓铁有痕》国务院发展研究中心周宏春

④《中国能源大数据报告（2021）》能源情报研究中心

⑤《2020年全球及中国光伏组件行业市场现状分析》

⑥《2019年全球风电整机商前十五强榜单公布》

⑦《全球能源分析与展望2020》国网能源院

⑧《节能提效才是减碳第一优选》谢克昌院士

⑨前两列数据来自《全球能源分析与展望2020》国网能源院，其他来自网络