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煤電企業(yè)開展綜合能源服務(wù)的潛力場景與建議
史曉雷 國能宿州熱電有限公司
高建強 國能龍源環(huán)保有限公司
孫超奇 首都科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院
世界能源發(fā)展正處于百年未有的大變革時代，能源多元化、清潔化、低碳化成為發(fā)展大趨勢，碳中和已成全球共識。作為世界主要經(jīng)濟體和能源生產(chǎn)消費國，我國積極推動能源革命，為可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。然而，中短期內(nèi)，煤電仍是我國的重要基礎(chǔ)能源，如何使其更好地支持地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、保障能源安全和減污降碳成為值得探究的問題。綜合能源服務(wù)應(yīng)運而生，作為一種新型的能源服務(wù)模式，其有助于推動轉(zhuǎn)型，支持經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護，目前已成為能源企業(yè)拓展的重點業(yè)務(wù)。
綜合能源服務(wù)能夠幫助煤電企業(yè)實現(xiàn)漸進式轉(zhuǎn)型，最大限度減少轉(zhuǎn)型陣痛，平穩(wěn)地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。以煤電企業(yè)為重要載體開展綜合能源服務(wù)，可以充分發(fā)揮我國資源稟賦優(yōu)勢，確保能源供給安全與穩(wěn)定。同時，能提高能源總體利用效率，降低系統(tǒng)能耗，促進可再生能源消納，有助于提升社會綜合能效水平以及促進社會減污降碳。
一、煤電企業(yè)開展綜合能源服務(wù)現(xiàn)狀分析
（一）主要煤電企業(yè)積極布局綜合能源服務(wù)
我國五大發(fā)電集團是煤電企業(yè)的主體，近年來將綜合能源服務(wù)作為重要轉(zhuǎn)型方向，先后成立了專門業(yè)務(wù)運作平臺。2015年，國家電投集團設(shè)立綜合智慧能源研究中心，2020年成立綜合智慧能源科技公司，統(tǒng)籌公司綜合能源發(fā)展；2019年，大唐集團設(shè)立智慧能源產(chǎn)業(yè)公司；2019年，華能集團、華電集團等企業(yè)籌建或改組綜合能源服務(wù)公司；近年來，國家能源集團新設(shè)立了浙江等多家地域性綜合能源服務(wù)企業(yè)，旗下國華投資也設(shè)立了綜合智慧能源公司。
（二）熱電聯(lián)產(chǎn)等多能耦合模式快速發(fā)展
熱電聯(lián)產(chǎn)對于提升能源利用效率、解決能源供給、實現(xiàn)區(qū)域減污降碳協(xié)同治理有很好的效果，因此我國長期支持熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展。根據(jù)國家能源局的數(shù)據(jù)，截至“十三五”末，全國熱電聯(lián)產(chǎn)機組裝機約5.6億千瓦，占煤電裝機比重達52%?！笆奈濉逼陂g，供熱改造機組規(guī)劃要達到5000萬千瓦。熱電聯(lián)產(chǎn)為煤電企業(yè)從事綜合能源服務(wù)提供了技術(shù)和業(yè)務(wù)模式基礎(chǔ)。從市場主體來看，很多綜合能源服務(wù)企業(yè)都是由熱電聯(lián)產(chǎn)供應(yīng)商轉(zhuǎn)變而來。
（三）靈活調(diào)峰為源網(wǎng)荷儲提供了條件
煤電是現(xiàn)代能源體系中重要的靈活性電源。在新能源為主體的新型能源系統(tǒng)中，煤電靈活性特點為煤電企業(yè)從事源網(wǎng)荷儲一體化業(yè)務(wù)提供了天然條件。截至2020年底，我國實際完成火電機組靈活性改造合計約8000萬千瓦，雖然未完成“十三五”規(guī)劃的目標(biāo)，但是火電機組的靈活性調(diào)節(jié)功能獲得了一定的發(fā)展。國家發(fā)展改革委和國家能源局《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》要求2025年煤電機組靈活性改造規(guī)模累計超過2億千瓦。煤電企業(yè)利用靈活性技術(shù)，整合可再生能源，可以成為地區(qū)能源管理的重要組成部分。
（四）綜合能源服務(wù)缺乏系統(tǒng)性模式
從實踐來看，目前煤電企業(yè)從事綜合能源服務(wù)仍在早期，缺乏系統(tǒng)性模式。傳統(tǒng)能源體系具有源網(wǎng)分離、生產(chǎn)供給導(dǎo)向、工業(yè)化、中心化等特征，而綜合能源服務(wù)則具有源網(wǎng)一體、服務(wù)導(dǎo)向、數(shù)字化、分布式等特征，這給傳統(tǒng)能源企業(yè)帶來了較大的轉(zhuǎn)型壓力和難度。大型煤電企業(yè)長期與用戶端脫離，因此需要重新培養(yǎng)服務(wù)意識、服務(wù)模式。中小型煤電企業(yè)缺乏從事綜合能源服務(wù)的資本和收益方面的承壓力，不具備進行中長期開發(fā)和培育市場的實力。同時增量配網(wǎng)、電力市場改革等政策進一步深化與落地還需要一定的時間，因此短期內(nèi)盈利模式并不明朗。
二、煤電企業(yè)開展綜合能源服務(wù)的潛力場景
（一）分布式冷熱聯(lián)供能源站
依托城市蒸汽管網(wǎng)，開發(fā)基于蒸汽供熱、蒸汽溴化鋰制冷、余熱回收熱水為核心的分布式冷熱多聯(lián)供能源站，在能源站的有效覆蓋范圍內(nèi)，為區(qū)域的公共建筑、住宅、工業(yè)園區(qū)等城市建筑群提供可靠穩(wěn)定的供熱、供冷、熱水的生活/生產(chǎn)能源一體化供給服務(wù)。通過投資、建設(shè)、運維等靈活的商業(yè)模式，將單一的蒸汽供應(yīng)商轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)域集中式供熱、供冷、熱水的多聯(lián)供服務(wù)商，實現(xiàn)城市能源梯級高效利用，大幅度提高用戶舒適度，實現(xiàn)城市低碳節(jié)能減排。
（二）耦合生物質(zhì)發(fā)電
生物質(zhì)是一種典型的零碳燃料，生物質(zhì)能則是零碳可再生能源。農(nóng)林加工產(chǎn)業(yè)所產(chǎn)生的農(nóng)林廢棄物與傳統(tǒng)發(fā)電行業(yè)相結(jié)合，既能解決部分固體廢棄物的處理處置問題，又能在一定程度上助力傳統(tǒng)電力企業(yè)的燃料低碳、零碳化進程。若結(jié)合BECCS（生物能源與碳捕獲和儲存）技術(shù)，生物質(zhì)還可實現(xiàn)負(fù)碳排放。目前，我國生物質(zhì)資源能源化利用量約4.61億噸，實現(xiàn)碳減排量約2.18億噸。
煤粉爐進行生物質(zhì)摻燒耦合發(fā)電目前有 2 種方式：一是生物質(zhì)研磨成粉摻燒，將秸稈粉碎磨成與煤粉一樣的細(xì)度，通過專用生物質(zhì)粉燃燒器將生物質(zhì)粉噴入爐膛內(nèi)參與燃燒。二是生物質(zhì)氣化摻燒，將秸稈在氣化爐內(nèi)進行高溫氣化制取燃?xì)猓仩t上增加燃?xì)馊紵?，將燃?xì)馔ㄟ^燃燒器送入爐膛內(nèi)燃燒。該技術(shù)目前在國內(nèi)已經(jīng)投運，但投資及運行費用較高，沒有電價補貼政策的支持，很難保證經(jīng)濟效益。
（三）協(xié)同固廢處置
積極探索燃煤電站協(xié)同處置城鄉(xiāng)固廢有利于固廢減量化、無害化和資源化，具有較高的推廣價值。
一是節(jié)省社會投資。利用燃煤電站既有的土地、設(shè)備、人員建設(shè)固廢處理系統(tǒng)，成本低、周期短、見效快，無需大規(guī)模重復(fù)投資。二是空間優(yōu)勢突出。大型燃煤電站與污水處理廠、工業(yè)園區(qū)在空間分布上高度匹配，可就近高效處理污泥、工業(yè)園區(qū)廢棄物等固廢。三是處理能力強。燃煤電站鍋爐容量大，能夠接收大量污泥和垃圾焚燒。四是環(huán)保效果好。燃煤機組燃燒分解污染物更徹底，相比垃圾焚燒爐而言減少了非環(huán)保氣體的排放。五是對固廢的資源利用更充分。與普通垃圾焚燒電站機組比較，燃煤電站鍋爐熱效率高，蒸汽參數(shù)高，燃燒同樣量的秸稈等固廢，燃煤電站發(fā)的電更多，循環(huán)經(jīng)濟效果好。同時還可降低成本，節(jié)約資源。
（四）充換電站電力服務(wù)
利用電廠周邊大量閑置空地，以及廠用電價較低的優(yōu)勢，建設(shè)以電廠直供電為主的大型充電樁智能停車場或換電站，消納部分廠用電。尤其是對于電動汽車業(yè)務(wù)，目前正在推進標(biāo)準(zhǔn)蓄電池?fù)Q電工作，在廠內(nèi)建設(shè)蓄電池?fù)Q電站，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)電池的充電，借助現(xiàn)有的分銷網(wǎng)點實現(xiàn)蓄電池的輸配，利用電價差獲取差額利潤，同時可以解決廠內(nèi)電的消納。
（五）未來“綠氨”燃料替代
氨是一種非碳基氫源，常溫常壓下，氣態(tài)的氨很容易轉(zhuǎn)化為液體，液氨儲能高，而且便于儲存和運輸。使用NH3作為化石燃料的補充或替代燃料，將有助于減少化石燃料的使用，降低各個領(lǐng)域使用化石燃料時造成的二氧化碳排放。
電力公司的火力發(fā)電廠作為綠氨的重要目標(biāo)用戶，此前已經(jīng)使用大量的NH3進行脫硝，相當(dāng)數(shù)量的NH3已被安全地用作火力發(fā)電廠的脫硝劑，因此積累了諸多NH3的處理經(jīng)驗，有能力將NH3用作零碳燃料。
（六）發(fā)電側(cè)儲能
發(fā)電側(cè)儲能是發(fā)電站用來促進電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行的配套設(shè)施。從累計裝機容量來看，目前抽水蓄能方式份額最大，但電化學(xué)儲能因為其響應(yīng)速度快、布點靈活等優(yōu)點，成為發(fā)電側(cè)儲能應(yīng)用領(lǐng)域的重要方式。發(fā)電側(cè)儲能的收益直接來源于電力市場，因此電力市場的總體運行狀況對儲能的發(fā)展有著直接影響。儲能的價值主要體現(xiàn)在它提供的輔助服務(wù)上，因此輔助服務(wù)市場的規(guī)制對儲能的收益有著決定作用。
儲能技術(shù)按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)有不同種類。根據(jù)存儲能量方式（技術(shù)核心）分為以下幾大技術(shù)路線（暫不含最新/將來可能出現(xiàn)的其他新技術(shù)）。
圖1 儲能技術(shù)分類
電力多樣性需求帶動儲能應(yīng)用多元化，通信5G、IDC、充電樁等高耗電行業(yè)對儲能需求大幅增加，電網(wǎng)端傳統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻需求、新能源車和充電樁對儲能的需求、IDC和通信基站對儲能的需求均在孕育而生。對于發(fā)電企業(yè)而言，相比于建設(shè)新的電站，未來更多的關(guān)注點會集中在電力系統(tǒng)的優(yōu)化方面。
（七）實體電站與虛擬電站的融合
在我國能源低碳轉(zhuǎn)型過程中，虛擬電站將是支撐電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的一個重要抓手，其作為一類特殊的電站參與電力系統(tǒng)的運行，具備傳統(tǒng)電站的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的自動響應(yīng)，機組特性曲線也可模擬常規(guī)發(fā)電機組。但與傳統(tǒng)電站相比，其在形式、電能量流動方向、負(fù)荷特征、生產(chǎn)與消費的關(guān)系等方面仍存在較大區(qū)別。虛擬電站相當(dāng)于一個智能的“電力管家”，通過通信技術(shù)與智能計量技術(shù)，進行有效聚合、優(yōu)化控制和管理，形成更加穩(wěn)定、可控的“大電站”，實現(xiàn)發(fā)電和用電自我調(diào)節(jié)，為電網(wǎng)提供源網(wǎng)荷儲售一體化服務(wù)。這些可控資源不受電網(wǎng)運行調(diào)度中心的直接調(diào)度，而是通過資源聚合商參與到電網(wǎng)的運行和調(diào)度中。
圖2 虛擬電站示意圖
（八）循環(huán)工業(yè)園區(qū)建設(shè)
循環(huán)工業(yè)園區(qū)是依據(jù)循環(huán)經(jīng)濟理論和工業(yè)生態(tài)學(xué)原理建立的一種新興工業(yè)組織形態(tài)，通過模擬自然生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)者—消費者—分解者的循環(huán)途徑改造產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)、建立產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的“產(chǎn)業(yè)鏈”形成工業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)物質(zhì)的閉路循環(huán)和梯級利用，最終建立可持續(xù)的經(jīng)濟系統(tǒng)。它是繼經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)、高新技術(shù)園區(qū)之后的第三代工業(yè)園區(qū)形態(tài)。循環(huán)工業(yè)園區(qū)的目標(biāo)是在最小化參與企業(yè)對環(huán)境影響的同時提高經(jīng)濟績效。
循環(huán)工業(yè)園區(qū)以“一園一策”為原則，協(xié)助開發(fā)、建設(shè)資源共享的綠色、低碳、高效、智能、循環(huán)經(jīng)濟一體化園區(qū)，強化減污降碳協(xié)同增效。優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，結(jié)合區(qū)域發(fā)展需求，開發(fā)多能互補、風(fēng)火儲一體化、增量配網(wǎng)等項目，促進園區(qū)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整改善。推動低碳技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用轉(zhuǎn)化，結(jié)合園區(qū)企業(yè)特點，探索有利于促進碳達峰關(guān)鍵技術(shù)的研究和開發(fā)。構(gòu)建“雙碳”目標(biāo)管理平臺，搭建園區(qū)智慧化平臺，對協(xié)同項目進行有效跟蹤、評估和生產(chǎn)指導(dǎo)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建靈活的能源供應(yīng)及管理網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
圖3 循環(huán)工業(yè)園區(qū)示意圖
三、煤電企業(yè)開展綜合能源服務(wù)的發(fā)展建議
（一）加強政策引導(dǎo)和支持
建議制定本地綜合能源服務(wù)規(guī)劃，明確綜合能源服務(wù)行業(yè)的發(fā)展方向。加大電力市場改革力度，推進電力輔助服務(wù)市場化改革，為煤電從事調(diào)峰調(diào)頻等綜合能源服務(wù)提供足夠激勵。鼓勵企業(yè)與園區(qū)合作共同建設(shè)“源網(wǎng)荷儲”的能源系統(tǒng)，促進“微電網(wǎng)”等示范落地，推進打破“隔墻售電”約束，打造新型綜合能源服務(wù)試點示范工業(yè)園區(qū)。在煤電機組應(yīng)急扶持資金、碳排放權(quán)指標(biāo)、新能源發(fā)展指標(biāo)、稅收優(yōu)惠空間等方面給予更多有利政策，同時在儲能發(fā)展措施、綠電制氫扶持措施、整縣光伏、新能源開發(fā)建設(shè)用地、舊機組升級改造、騰退土地再次利用等多方面、多領(lǐng)域、多層面出臺支持政策。
（二）積極開展技術(shù)創(chuàng)新
建議煤電企業(yè)提升相關(guān)技術(shù)能力，充分利用太陽能、儲能、氫能等領(lǐng)域的技術(shù)進步，實現(xiàn)多種技術(shù)的融合；與儲能公司及相關(guān)機構(gòu)合作，共同開展儲能示范技術(shù)的應(yīng)用與落地；與信息化、人工智能等公司合作，共同開發(fā)智慧能源的綜合服務(wù)平臺，建設(shè)綜合能源服務(wù)“大腦”；與科研院所及高校等合作，共建綜合能源服務(wù)、碳中和等實驗室以及研究項目，利用應(yīng)用場景優(yōu)勢，促進相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)化落地。
（三）探索綜合服務(wù)新模式
建議煤電企業(yè)加快由生產(chǎn)型企業(yè)向服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)變思想認(rèn)識，建立專業(yè)化的綜合服務(wù)團隊，主動接觸終端客戶，制定合理的市場營銷方案，增強市場開拓能力。以熱電銷售為抓手開拓能效提升、節(jié)能優(yōu)化、碳交易、碳資產(chǎn)管理、能源數(shù)據(jù)管理等多種類型的拓展服務(wù)，最終提供以客戶為中心的全鏈條能源服務(wù)。搭建綜合能源服務(wù)人才平臺，提高人才教育和專業(yè)技能水平。引進或培養(yǎng)掌握電力、熱能等多方面知識和能力的綜合型的專業(yè)人才，并建立相應(yīng)的人才激勵機制，促進后期綜合運營與服務(wù)。
（四）加快產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈建設(shè)
綜合能源服務(wù)的業(yè)務(wù)特點決定了其發(fā)展必須依靠生態(tài)體系建設(shè)和廣泛的企業(yè)間協(xié)作，在綜合能源服務(wù)領(lǐng)域構(gòu)建共享的生態(tài)體系。建議煤電企業(yè)加快打造綜合能源服務(wù)的生態(tài)圈，充分匯聚資源，尋求合作共贏的商業(yè)模式，助力產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
