加快建設工業(yè)綠色微電網
助推工業(yè)領域碳達峰
——《關于組織開展工業(yè)綠色微電網典型應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
當前，我國工業(yè)已經從高速增長進入高質量發(fā)展階段，圍繞實現(xiàn)“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”的目標，工業(yè)領域需要著力構建清潔低碳、安全高效的工業(yè)能源消費體系，積極提高我國工業(yè)領域應對氣候變化能力，推動工業(yè)領域綠色低碳轉型發(fā)展。加快推進工業(yè)綠色微電網的建設，對解決當前我國工業(yè)領域可再生能源消納比例較低、工業(yè)終端用能系統(tǒng)調節(jié)能力不足、各類電源統(tǒng)籌協(xié)調不夠等問題，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《關于組織開展工業(yè)綠色微電網典型應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、機械、輕工、紡織、電子以及數(shù)據(jù)中心、5G基站等重點行業(yè)領域，征集一批集成應用分布式光伏、分散式風電、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，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踐案例。
一、推動工業(yè)綠色微電網建設的重要意義
我國工業(yè)能源消費量占全社會能源消費總量的65%左右，工業(yè)領域電力消費占全社會用電量的66%以上，優(yōu)化工業(yè)用能結構、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)領域通過綠色微電網的建設，積極打造多能高效互補的工業(yè)用能結構，著力構建清潔低碳、安全高效的工業(yè)能源消費體系，對提高我國工業(yè)領域應對氣候變化能力，推動工業(yè)領域綠色低碳轉型發(fā)展具有十分重要的意義。
工業(yè)綠色微電網是提高能效、保障工業(yè)穩(wěn)增長合理用能需求的重要途徑。建設工業(yè)綠色微電網可以更好地匹配電力負荷特征，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，為大電網提供備用、調峰、調頻等服務，提升電力系統(tǒng)的整體韌性。通過本地分布式資源的接入，可降低電力遠距離傳輸?shù)膿p耗，減少輸電線路和配電站擴容的建設成本。
工業(yè)綠色微電網是培育綠色增長新動能、鍛造產業(yè)競爭新優(yōu)勢的重要方向?，F(xiàn)階段“碳足跡”逐漸成為產品國際競爭比較優(yōu)勢的主要指標，為工業(yè)生產提供充足的、可核證的低碳零碳能源將是未來工業(yè)能源基礎設施需要具備的能力。工業(yè)綠色微電網是統(tǒng)籌好工業(yè)用電可靠性、經濟性和低碳性三個目標，提升工業(yè)領域能源基礎設施綠色化水平的重要內容。在工業(yè)領域加快綠色微電網的規(guī)?；痉稇煤蜕虡I(yè)化推廣，有助于增強我國工業(yè)產品綠色競爭力。
工業(yè)綠色微電網是促進高比例利用可再生能源、推動落實“雙碳”目標的重要路徑。工業(yè)生產設備必須長時間持續(xù)可靠運行、整體耗能量大、能源管理強度大，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。建設工業(yè)綠色微電網有利于促進可再生能源大規(guī)模發(fā)展和就地消納，實現(xiàn)多能高效互補利用，提高綜合能效水平，同時加強運用技術節(jié)能和管理節(jié)能等手段實現(xiàn)高效的能源管理，助力工業(yè)領域實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標。
二、工業(yè)綠色微電網的發(fā)展基礎與典型特征
（一）工業(yè)綠色微電網的發(fā)展基礎
“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（發(fā)電端、配電端）開展了增量配電、多能互補、智慧能源等相關示范試點工作，政策環(huán)境日趨成熟，具備了大規(guī)模向用戶側（工業(yè)企業(yè)、園區(qū)）應用推進的基本條件。
工業(yè)企業(yè)、園區(qū)主動轉型，尋求安全穩(wěn)定低碳能源解決方案。在“雙碳”目標的引領下，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，謀求主動轉型路徑，亟需通過綠色微電網的統(tǒng)籌建設，實現(xiàn)分布式可再生能源、儲能和智慧能源管控系統(tǒng)集成應用，探索工業(yè)領域多能互補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)用能安全和產業(yè)鏈供應鏈安全。
設備設施供應商源頭發(fā)力，微電網技術取得突破。微電網設備設施供應商持續(xù)源頭發(fā)力，一直困擾發(fā)展的微電網控制和優(yōu)化技術、并離網無縫切換模式，交直流混合微電網和多微網協(xié)同優(yōu)化的運行技術等領域紛紛取得突破。
綜合能源服務商積極實踐，服務工業(yè)企業(yè)、園區(qū)節(jié)能提效。國網、南網等綜合能源服務企業(yè)已積極部署拓展工業(yè)企業(yè)、園區(qū)綠色微電網建設服務，探索多能互補、分布式能源集成優(yōu)化綜合供能等關鍵技術以及商業(yè)化運營模式。
未來在“雙碳”目標的引領下，面對嚴控煤炭等化石能源消費增長、有序減量替代，加快推進光伏、風電等可再生能源發(fā)展、鼓勵就地就近開發(fā)利用等能源綠色低碳轉型的新形勢，工業(yè)綠色微電網呈現(xiàn)出十分廣闊的發(fā)展前景。
（二）工業(yè)綠色微電網的典型特征
工業(yè)綠色微電網，是一種以智慧能源管控為基礎，集成應用光伏、風電、高效熱泵、工業(yè)余熱余壓、新型儲能、氫能等多種能源，以期實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)、園區(qū)內電、熱、冷、氣等多種形式能源高效互補利用的工業(yè)用能新載體。工業(yè)綠色微電網具有以下典型特征：
從需求側出發(fā)，主動適配以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。在工業(yè)負荷大、新能源條件好的地區(qū)開展工業(yè)綠色微電網建設，加快廠房光伏、分布式風電、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)運行，增強工業(yè)能源供給可靠性，提升用電靈活性和韌性，提高電力需求側調節(jié)響應能力。開展工業(yè)綠色微電網建設，是靈活適配可再生能源大規(guī)模發(fā)展、促進清潔能源接入和就地消納的重要內容。
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)綠色微電網多能協(xié)同供應、多元儲能設施和智能管控系統(tǒng)的建設要求，工業(yè)園區(qū)和企業(yè)要系統(tǒng)推進現(xiàn)有用能終端設施改造升級，應用智能用電設備，提升能源消費智能化和電氣化水平，提高工業(yè)能源利用效率，促進工業(yè)生產過程綠色高質量發(fā)展。開展工業(yè)綠色微電網建設，是滿足工業(yè)生產需求、提供經濟安全可靠供電、提高綜合能源利用效率的重要途徑。
從產業(yè)鏈著眼，著力完善工業(yè)綠色微電網技術設備服務供應。圍繞綠色微電網建設需求，支持企業(yè)加大綠色微電網相關技術創(chuàng)新和產業(yè)化應用力度，自主研發(fā)綠色微電網核心電力電子產品，補齊產業(yè)鏈短板、鍛造產業(yè)鏈長板，搭建微電網綜合服務平臺，為工業(yè)綠色微電網建設提供整體解決方案。開展工業(yè)綠色微電網建設，對于培育微電網建設運營新機制新模式，促進產業(yè)快速健康發(fā)展具有重要作用。
三、工業(yè)綠色微電網的應用場景
工業(yè)綠色微電網一般包括以下建設內容：一是建設綠色多元化能源供應系統(tǒng)，包括電、熱、冷、氣等多種能源形態(tài)，光伏、風電等分布式能源，或氫能、生物質能、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)負荷側調節(jié)能力，通過多能互補和能源梯級利用，實現(xiàn)工業(yè)能效提升；三是建設新型儲能系統(tǒng)，包括電化學、物理等多元化智能儲能單元；四是建設智慧能源管控系統(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)綠色微電網相關技術裝備創(chuàng)新和產業(yè)化應用，研發(fā)推廣微電網核心電力電子產品。
工業(yè)綠色微電網典型應用場景在上述建設內容的基礎上，進一步突出關鍵環(huán)節(jié)、應用重點、示范亮點，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)利用自有設施、場地建設分布式光伏、分散式風電、風光互補發(fā)電、生物質發(fā)電、熱泵，以及儲熱、儲電等設施，實現(xiàn)可再生能源供給、儲存、傳輸、利用的智慧管理。
（二）工業(yè)領域大規(guī)模儲能應用。根據(jù)工業(yè)企業(yè)和工業(yè)園區(qū)終端用能需求，建設多元化用戶側儲能設施，創(chuàng)新儲能系統(tǒng)集成與智能控制技術，建設智慧能源管控系統(tǒng)，在峰谷價差大的地區(qū)實現(xiàn)大規(guī)模儲能應用，并具備較好的盈利能力。
（三）重點行業(yè)電氣化靈活性改造提升。結合鋼鐵、有色、化工、建材、機械、紡織、電子等行業(yè)用能特征，對終端用能設備和工藝流程進行靈活性改造，提高終端用能設備電氣化占比，實現(xiàn)生產效率和用能效率協(xié)同優(yōu)化。
（四）工業(yè)領域多能高效互補利用。通過多種清潔能源協(xié)同開發(fā)利用，實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)、工業(yè)園區(qū)一體化電冷熱氣供應、多能高效互補，推動能源生產和消費的智能化匹配協(xié)同運行。
（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)產機組實施節(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)領域氫能多元化應用。在工業(yè)副產氫豐富和可再生能源制氫就近利用的區(qū)域，實現(xiàn)氫能“制儲輸用”一體化，推動氫能在工業(yè)領域的多元化應用，擴大氫能替代化石能源應用規(guī)模。
（七）智慧能源管控系統(tǒng)支撐調節(jié)。運用“云大物移智鏈”等技術，構建智慧能源管控系統(tǒng)，加強源網荷儲多向互動，增強負荷響應能力和調節(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。
