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微電網(wǎng) 小而美

作者:楊光 來源:中國信息化周報 發(fā)布時間:2025-03-26 瀏覽:

中國儲能網(wǎng)訊:以德國、美國、日本為代表的國家工業(yè)綠色微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為成熟,在技術(shù)研發(fā)、市場化機(jī)制和分布式能源整合方面處于領(lǐng)先地位。“在工業(yè)綠色微電網(wǎng)領(lǐng)域,中國雖起步較晚,但通過政策驅(qū)動和示范項目形成快速追趕之勢,無論是規(guī)模與政策優(yōu)勢、技術(shù)整合能力,還是經(jīng)濟(jì)拉動效應(yīng)都可圈可點(diǎn)?!?

快速追趕已成勢

目前,全國累計已有30個典型案例(如北京亦莊、江蘇鋼鐵園區(qū)),可再生能源就地消納比例最高達(dá)93%,河南省更以政策創(chuàng)新推動“源—網(wǎng)—荷—儲”一體化系統(tǒng)建設(shè),要求新能源裝機(jī)規(guī)模5MW以上或消納比例超80%;通過多能互補(bǔ)(光伏+儲能+余熱利用)實現(xiàn)系統(tǒng)降碳,例如河南豫光金鉛項目年減碳超20%,云南陽宗海鋁產(chǎn)業(yè)園年節(jié)約電費(fèi)2080萬元;若滿足全國1%工業(yè)用電需求,可帶動60吉瓦新能源裝機(jī)、拉動4800億元投資,年減碳3464萬噸……西北工業(yè)大學(xué)民航學(xué)院教授吳宇總結(jié):“在工業(yè)綠色微電網(wǎng)領(lǐng)域,中國雖起步較晚,但通過政策驅(qū)動和示范項目形成快速追趕之勢,無論是規(guī)模與政策優(yōu)勢、技術(shù)整合能力,還是經(jīng)濟(jì)拉動效應(yīng)都可圈可點(diǎn)?!?/span>

經(jīng)過多年發(fā)展,湖南省醴陵市已形成集陶瓷原料、裝備、制造、物流于一體的完整陶瓷產(chǎn)業(yè)鏈。雖然陶瓷產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢產(chǎn)業(yè),但作為能源消耗“大戶”,其能耗占醴陵規(guī)模企業(yè)能耗的60%~70%。這與當(dāng)下工業(yè)發(fā)展向新而行,向綠而進(jìn)的理念相去甚遠(yuǎn),綠色低碳轉(zhuǎn)型勢在必行。

“一方面,為落實‘雙碳’戰(zhàn)略目標(biāo)要求,另一方面,受高溫極熱天氣影響,電力負(fù)荷創(chuàng)新高,電力峰谷價差擴(kuò)大、電價上漲;天然氣氣價漲幅27%,能耗成本大幅上升?!焙咸未蓸I(yè)有限公司(以下簡稱泰鑫瓷業(yè))泰鑫瓷業(yè)副總經(jīng)理謝蘭表示,為降低成本,加快綠色低碳轉(zhuǎn)型,泰鑫瓷業(yè)通過建設(shè)光伏發(fā)電項目,多措并舉進(jìn)行低碳、綠能、綠色、節(jié)能生產(chǎn),通過精細(xì)化管理降低能耗,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。隨著公司光伏電站和儲能電站的接連上線,一張工業(yè)微電網(wǎng)正在泰鑫瓷業(yè)徐徐展開。

天津港距離北京亦莊150公里,是中國北方海運(yùn)主樞紐,更是年吞吐量達(dá)2000萬標(biāo)準(zhǔn)箱的世界級港口。因能耗巨大,以往煙塵滾滾。

現(xiàn)在,由金風(fēng)科技自主研發(fā)的GW155-4.5MW風(fēng)機(jī)徐徐轉(zhuǎn)動。金風(fēng)科技根據(jù)天津港的用能和負(fù)荷特性,結(jié)合可再生能源、微電網(wǎng)、智能控制平臺,為其量身定制了高效的能源運(yùn)營體系和綠電供應(yīng),全球首個“零碳碼頭”由此誕生。100%電力驅(qū)動、100%使用綠電、100%自給自足?!敖痫L(fēng)零碳”助力天津港實現(xiàn)了每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤7340.1噸、減碳2.06萬噸、節(jié)約電費(fèi)130萬元的降碳節(jié)費(fèi)價值。

中國能建葛洲壩宜城水泥公司對分布式光伏、儲能微電網(wǎng)、窯系統(tǒng)低溫余熱發(fā)電等項目的整合利用,實現(xiàn)了節(jié)能降碳,通過MES數(shù)字化智能能效生產(chǎn)管理平臺等進(jìn)行合理管控,充分利用光伏、鋰電儲能、低溫余熱等可再生能源,促進(jìn)綠色微電多能互補(bǔ),現(xiàn)已實現(xiàn)綠色微電利用最大化。其微電利用占比生產(chǎn)總用能達(dá)40.39%,全年平均用能成本降低了0.07元/度,實現(xiàn)了綠色微電可再生能源的有效利用和用電成本的降低,推動了綠色微電低碳的發(fā)展。

津西鋼鐵廠生產(chǎn)環(huán)境相對惡劣,存在高溫、煙塵大、遮擋多等復(fù)雜情況。鋼廠內(nèi)屋頂煙筒、設(shè)備外機(jī)等較多,存在動態(tài)陰影遮擋,華為獨(dú)有的組件級優(yōu)化器技術(shù)可以讓每一塊組件獨(dú)立發(fā)電。該項目在綠地板塊安裝最新智能組件控制器,經(jīng)過半個月的對比測試,加裝智能組件控制器后系統(tǒng)提升發(fā)電量3.31%。華為智能光伏行業(yè)綠電解決方案憑借智臻安全、智高可靠、智多發(fā)電、智簡運(yùn)維四大核心價值,助力津西鋼鐵綠色發(fā)展。

這些成績的取得,都離不開工業(yè)綠色微電網(wǎng)的支撐。清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院智慧微電網(wǎng)研究所執(zhí)行副所長、北京西清能源科技有限公司總經(jīng)理貢曉旭表示,綠色微電網(wǎng)是工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳中和的重要抓手。工業(yè)領(lǐng)域是能源消耗和碳排放的主要來源,我國工業(yè)碳排放占比約50%。消費(fèi)側(cè)零碳就緒、供應(yīng)側(cè)綠色清潔,是工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳中和的主要路徑。綠色微電網(wǎng)通過整合光伏、風(fēng)電等可再生能源及儲能技術(shù),替代傳統(tǒng)化石能源,顯著降低企業(yè)碳排放,直接支撐“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)?!肮I(yè)綠色微電網(wǎng)有力支撐工業(yè)領(lǐng)域綠色低碳轉(zhuǎn)型,通過能量管理優(yōu)化調(diào)度,降低用能成本與提高效率。同時,綠色微電網(wǎng)中光伏、儲能、充電樁等可調(diào)節(jié)資源可聚合參與虛擬電廠、電力輔助服務(wù),創(chuàng)造額外效益”。

今年,政府工作報告將“協(xié)同推進(jìn)降碳減污擴(kuò)綠增長,加快經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型”作為一項重點(diǎn)任務(wù),要求加快發(fā)展綠色低碳經(jīng)濟(jì),積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和。早在2015年7月,國家能源局就印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范項目建設(shè)的指導(dǎo)意見》,開始積極推進(jìn)國內(nèi)新能源微電網(wǎng)示范項目建設(shè),該文件是我國正式鼓勵微電網(wǎng)商業(yè)化應(yīng)用的標(biāo)志,至此行業(yè)步入提速發(fā)展期。

2024年2月29日,工信部等七部門發(fā)布《關(guān)于加快推動制造業(yè)綠色化發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出,鼓勵具備條件的企業(yè)、園區(qū)建設(shè)工業(yè)綠色微電網(wǎng),推進(jìn)多能高效互補(bǔ)利用,就近大規(guī)模高比例利用可再生能源;加快推進(jìn)終端用能電氣化,拓寬電能替代領(lǐng)域,提升綠色電力消納比例。

我國工業(yè)綠色微電網(wǎng)發(fā)展如何突破

工業(yè)綠色微電網(wǎng)是指在工業(yè)廠區(qū)或園區(qū)內(nèi),主要電力供應(yīng)來源為低碳電源的微電網(wǎng)系統(tǒng),是由分布式綠色電源(如光伏、風(fēng)電)、工業(yè)用電負(fù)荷、配變電設(shè)施及儲能裝置等組成的小型電力系統(tǒng),旨在實現(xiàn)工業(yè)用電的可靠、經(jīng)濟(jì)和低碳目標(biāo),提升能源利用效率。它具有規(guī)模小、綠色、自治三個特征。通常電壓等級在110千伏及以下,單個微電網(wǎng)的容量一般不超過20兆瓦;電源以循環(huán)能源、可再生能源和其他低碳能源為主,發(fā)電量占微電網(wǎng)總發(fā)電量的比重遠(yuǎn)高于全國平均水平;具有獨(dú)立運(yùn)行的控制系統(tǒng),能夠在網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行電力供需的優(yōu)化調(diào)度和自平衡。

與其他國家相比,我國的工業(yè)綠色微電網(wǎng)發(fā)展情況如何?吳宇表示,放眼全球,以德國、美國、日本為代表的國家工業(yè)綠色微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為成熟,在技術(shù)研發(fā)、市場化機(jī)制和分布式能源整合方面處于領(lǐng)先地位。例如,德國通過“能源轉(zhuǎn)型2.0”政策推動工業(yè)園區(qū)微電網(wǎng)與氫能耦合應(yīng)用,美國加州則依托靈活的電力交易機(jī)制實現(xiàn)光儲微電網(wǎng)規(guī)?;采w。我國工業(yè)綠色微電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨哪些挑戰(zhàn)?吳宇指出:“相較成熟國家,中國在政策執(zhí)行力度和場景應(yīng)用規(guī)模上具備優(yōu)勢,但在核心技術(shù)(如構(gòu)網(wǎng)型儲能)、市場靈活性和跨區(qū)域協(xié)同機(jī)制上仍需突破?!?/span>

工業(yè)綠色微電網(wǎng)典型應(yīng)用場景

為加大對工業(yè)綠色微電網(wǎng)典型應(yīng)用場的推廣,加快工業(yè)節(jié)能降碳。2023年12月,工信部公布了工業(yè)綠色微電網(wǎng)典型應(yīng)用場景與案例名單,共有19個案例上榜。涵蓋鋼鐵、有色、工業(yè)園區(qū)、機(jī)械、電子、建材等領(lǐng)域?!?/span>

泰鑫瓷業(yè)智慧能源及微電網(wǎng)系統(tǒng)”憑借可再生能源就近高比例消納、重點(diǎn)行業(yè)電氣化靈活性改造提升、工業(yè)余熱余壓利用、智慧能源管控系統(tǒng)支撐調(diào)節(jié)四個典型應(yīng)用場景上榜。泰鑫瓷業(yè)重點(diǎn)用能設(shè)備優(yōu)先采用光伏電站所產(chǎn)出的綠色電能,2024年光伏發(fā)電就地消納比例計劃達(dá)到87%(實際用電量301萬KWh/發(fā)電量345萬KWh);利用生產(chǎn)設(shè)備用電負(fù)荷可調(diào)節(jié)的特性,通過數(shù)字化手段在短時內(nèi)實現(xiàn)電力負(fù)荷的精準(zhǔn)調(diào)度;在正常生產(chǎn)情況下可調(diào)節(jié)1050KVA電力負(fù)荷,電力負(fù)荷調(diào)節(jié)能力達(dá)到42%,實現(xiàn)了生產(chǎn)效率和用能效率協(xié)同優(yōu)化。為更大程度利用陶瓷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱余壓,泰鑫瓷業(yè)研發(fā)出“陶瓷坯體烘干房余熱利用監(jiān)測系統(tǒng)”發(fā)明專利技術(shù),結(jié)合干燥線工藝優(yōu)化,年回收利用工業(yè)余能33316GJ,利用率達(dá)85%,年節(jié)約天然氣109.94萬m3,年節(jié)約電能122萬KW/h。

“泰鑫陶瓷產(chǎn)品智慧能源管控系統(tǒng)”是基于泰鑫工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、AIOT物聯(lián)網(wǎng)、泰鑫智能制造車間全自動生產(chǎn)線等現(xiàn)代技術(shù)基礎(chǔ)上構(gòu)建的企業(yè)級智慧能源管控平臺。系統(tǒng)將數(shù)據(jù)與智慧能源管控系統(tǒng)進(jìn)行整合,為燒成窯、干燥線、自動線等設(shè)備建立了用電、用氣、廢氣排放實時監(jiān)測系統(tǒng),并能實時反映生產(chǎn)能耗數(shù)據(jù)。碳排放強(qiáng)度由2022年的453.2kgCO2/t瓷下降到2024年的404.3kgCO2/t瓷,降幅達(dá)到10.79%。謝蘭透露,下一步泰鑫瓷業(yè)擬建設(shè)容量為1.44MW/2.64MWh儲能電站。儲能電站每天放電約4752千瓦時,日充電量約5280度。通過儲能電站削峰填谷,按全年工作330天計算,全年放電量156.81萬千瓦時,可節(jié)省電費(fèi)109.77萬元。

工業(yè)綠色微電網(wǎng)是微電網(wǎng)在工業(yè)場景的深化應(yīng)用,其發(fā)展需資源稟賦、產(chǎn)業(yè)需求與政策機(jī)制協(xié)同發(fā)力。吳宇建議,可以從三方面考量該地區(qū)或園區(qū)是否具備建設(shè)工業(yè)綠色微電網(wǎng)的條件。首先能源基礎(chǔ)良好,電網(wǎng)配套能力強(qiáng)。建設(shè)工業(yè)綠色微電網(wǎng)的地區(qū)需具備分布式光伏、風(fēng)電等資源稟賦,或余熱余壓等工業(yè)能源回收潛力·;配電網(wǎng)架構(gòu)需支持柔性互聯(lián)與分層調(diào)控(如蜂窩狀網(wǎng)架設(shè)計),并具備儲能調(diào)峰能力(如河南豫光金鉛配置7.5MWh儲能電站)。其次,需地方政策明確新能源消納目標(biāo)。如河南要求新能源裝機(jī)≥5MW或消納率≥80%,市場化機(jī)制完善,如綠電交易、容量租賃等有較明確的規(guī)則。最后,產(chǎn)業(yè)協(xié)同能力較強(qiáng),需形成產(chǎn)業(yè)鏈配套及技術(shù)融合能力。

工業(yè)綠色微電網(wǎng)更適宜在哪些地區(qū)優(yōu)先發(fā)展?吳宇認(rèn)為,可再生能源富集區(qū)、工業(yè)集聚區(qū)、政策試點(diǎn)區(qū)因具備區(qū)位優(yōu)勢,可以優(yōu)先布局。第一,可再生能源富集區(qū)。如內(nèi)蒙古鄂爾多斯、云南陽宗海等,風(fēng)光資源豐富且消納需求大,可支撐高比例綠電就地利用(如鄂爾多斯實現(xiàn)風(fēng)光儲100%消納)。第二,工業(yè)集聚區(qū)。鋼鐵、有色、化工等高耗能產(chǎn)業(yè)園區(qū)(如河南豫光金鉛、江蘇鋼鐵園區(qū)),通過微電網(wǎng)降低用能成本并推動低碳轉(zhuǎn)型。第三,山東、江蘇等政策先行區(qū),可以通過“源網(wǎng)荷儲一體化”示范項目(如山東煙臺長島微電網(wǎng)群)加速技術(shù)模式推廣。

從“示范探索”邁向“規(guī)?;涞亍?/strong>

盡管應(yīng)用前景光明,但發(fā)展工業(yè)綠色微電網(wǎng)之路充滿艱辛?!翱稍偕茉床▌有源蟆l(fā)電與負(fù)荷不匹配、多能耦合與協(xié)同優(yōu)化技術(shù)不足等問題也不容忽視?!必晻孕癖硎?,工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)需穩(wěn)定供電,但風(fēng)光發(fā)電受天氣影響大,而工業(yè)生產(chǎn)對電能質(zhì)量要求高;夜間沒有光伏發(fā)電,只能外購電;電、熱、冷、氣等多能源協(xié)同優(yōu)化技術(shù)、源網(wǎng)荷儲協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)應(yīng)用較少。

貢曉旭建議,可以通過完善配置儲能系統(tǒng)、構(gòu)建智慧能源管控系統(tǒng)解決上述問題。第一,平抑風(fēng)光波動,匹配工業(yè)負(fù)荷需求,提高光伏消納能力,提高供電可靠性。第二,對工業(yè)綠色微電網(wǎng)內(nèi)的多種能源進(jìn)行統(tǒng)一管理和優(yōu)化調(diào)度。通過大數(shù)據(jù)分析、預(yù)測算法等,基于工業(yè)生產(chǎn)的負(fù)荷特性和能源需求,制定最優(yōu)的能源供應(yīng)方案,實現(xiàn)能源的高效利用和成本最小化。

吳宇表示,除了技術(shù)問題外,工業(yè)綠色微電網(wǎng)發(fā)展還面臨三大難點(diǎn)。首先,投資與收益周期長抑制社會資本參與。初始投資成本超8000元/千瓦,平均回報周期需10年以上。其次,產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不足問題突出。目前,一體化解決方案供應(yīng)商集中在長三角(如上海、江蘇),其他地區(qū)配套能力薄弱。最后,市場化機(jī)制待完善。微電網(wǎng)參與電力現(xiàn)貨交易、輸配電價核定等仍處于試點(diǎn)階段,缺乏全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

突破工業(yè)綠色微電網(wǎng)收益周期長、解決方案少、交易機(jī)制欠缺等瓶頸,需從技術(shù)、市場、政策多維度協(xié)同推進(jìn)。吳宇建議,可以重點(diǎn)實施以下策略加速產(chǎn)業(yè)成熟。第一,縮短收益周期,激活社會資本參與。其一,推廣合同能源管理模式。通過第三方企業(yè)投資建設(shè)微電網(wǎng)(如江蘇示范案例中第三方企業(yè)投資5億元建設(shè)108MW發(fā)電系統(tǒng)),降低用能企業(yè)初始成本壓力,將項目收益周期從10年以上縮短至5年以內(nèi)。其二,創(chuàng)新市場化收益機(jī)制。建立靈活電價機(jī)制(如江蘇通過動態(tài)電價提高能源消納比例),推動微電網(wǎng)參與調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)、綠電交易及碳資產(chǎn)開發(fā),拓展收益來源。

第二,培育一體化解決方案供應(yīng)商。其一,強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。鼓勵新能源、儲能企業(yè)與綜合能源服務(wù)商合作(如上海、江蘇龍頭企業(yè)),組建跨區(qū)域一體化解決方案供應(yīng)商,提升技術(shù)整合能力。其二,加快技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)化,推動廠房光伏、多元儲能、智慧能源管控系統(tǒng)等核心設(shè)備研發(fā),形成技術(shù)裝備推薦目錄,降低項目復(fù)雜度。

第三,完善市場化交易機(jī)制。其一,明確交易規(guī)則。制定全國統(tǒng)一的微電網(wǎng)輸配電價核定標(biāo)準(zhǔn),試點(diǎn)容量租賃和現(xiàn)貨交易機(jī)制,明確供電責(zé)任劃分(如河南要求新能源裝機(jī)≥5MW或消納率≥80%)。其二,擴(kuò)大試點(diǎn)范圍。在山東、江蘇等政策先行區(qū)探索跨園區(qū)能源交易,允許微電網(wǎng)作為獨(dú)立主體參與電力市場,推動規(guī)?;瘧?yīng)用。

系統(tǒng)性解決工業(yè)綠色微電網(wǎng)發(fā)展問題,需從長計議,多方協(xié)作,才能推動其從“示范探索”邁向“規(guī)?;涞亍?,更好地為新型工業(yè)化注入綠色動能。

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