煤電企業(yè)開(kāi)展綜合能源服務(wù)的潛力場(chǎng)景與建議

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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(shí)代，能源多元化、清潔化、低碳化成為發(fā)展大趨勢(shì)，碳中和已成全球共識(shí)。作為世界主要經(jīng)濟(jì)體和能源生產(chǎn)消費(fèi)國(guó)，我國(guó)積極推動(dòng)能源革命，為可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。然而，中短期內(nèi)，煤電仍是我國(guó)的重要基礎(chǔ)能源，如何使其更好地支持地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保障能源安全和減污降碳成為值得探究的問(wèn)題。綜合能源服務(wù)應(yīng)運(yùn)而生，作為一種新型的能源服務(wù)模式，其有助于推動(dòng)轉(zhuǎn)型，支持經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)，目前已成為能源企業(yè)拓展的重點(diǎn)業(yè)務(wù)。

綜合能源服務(wù)能夠幫助煤電企業(yè)實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式轉(zhuǎn)型，最大限度減少轉(zhuǎn)型陣痛，平穩(wěn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。以煤電企業(yè)為重要載體開(kāi)展綜合能源服務(wù)，可以充分發(fā)揮我國(guó)資源稟賦優(yōu)勢(shì)，確保能源供給安全與穩(wěn)定。同時(shí)，能提高能源總體利用效率，降低系統(tǒng)能耗，促進(jìn)可再生能源消納，有助于提升社會(huì)綜合能效水平以及促進(jìn)社會(huì)減污降碳。

一、煤電企業(yè)開(kāi)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(guó)五大發(fā)電集團(tuán)是煤電企業(yè)的主體，近年來(lái)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(yùn)作平臺(tái)。2015年，國(guó)家電投集團(tuán)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(tuán)設(shè)立智慧能源產(chǎn)業(yè)公司;2019年，華能集團(tuán)、華電集團(tuán)等企業(yè)籌建或改組綜合能源服務(wù)公司;近年來(lái)，國(guó)家能源集團(tuán)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(guó)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(duì)于提升能源利用效率、解決能源供給、實(shí)現(xiàn)區(qū)域減污降碳協(xié)同治理有很好的效果，因此我國(guó)長(zhǎng)期支持熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展。根據(jù)國(guó)家能源局的數(shù)據(jù)，截至“十三五”末，全國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組裝機(jī)約5.6億千瓦，占煤電裝機(jī)比重達(dá)52%。“十四五”期間，供熱改造機(jī)組規(guī)劃要達(dá)到5000萬(wàn)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(chǎng)主體來(lái)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(lái)。

(三)靈活調(diào)峰為源網(wǎng)荷儲(chǔ)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(diǎn)為煤電企業(yè)從事源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化業(yè)務(wù)提供了天然條件。截至2020年底，我國(guó)實(shí)際完成火電機(jī)組靈活性改造合計(jì)約8000萬(wàn)千瓦，雖然未完成“十三五”規(guī)劃的目標(biāo)，但是火電機(jī)組的靈活性調(diào)節(jié)功能獲得了一定的發(fā)展。國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家能源局《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》要求2025年煤電機(jī)組靈活性改造規(guī)模累計(jì)超過(guò)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(shí)踐來(lái)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(lái)了較大的轉(zhuǎn)型壓力和難度。大型煤電企業(yè)長(zhǎng)期與用戶端脫離，因此需要重新培養(yǎng)服務(wù)意識(shí)、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(jìn)行中長(zhǎng)期開(kāi)發(fā)和培育市場(chǎng)的實(shí)力。同時(shí)增量配網(wǎng)、電力市場(chǎng)改革等政策進(jìn)一步深化與落地還需要一定的時(shí)間，因此短期內(nèi)盈利模式并不明朗。

二、煤電企業(yè)開(kāi)展綜合能源服務(wù)的潛力場(chǎng)景

(一)分布式冷熱聯(lián)供能源站

依托城市蒸汽管網(wǎng)，開(kāi)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(guò)投資、建設(shè)、運(yùn)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(shí)現(xiàn)城市能源梯級(jí)高效利用，大幅度提高用戶舒適度，實(shí)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(wèn)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(jìn)程。若結(jié)合BECCS(生物能源與碳捕獲和儲(chǔ)存)技術(shù)，生物質(zhì)還可實(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放。目前，我國(guó)生物質(zhì)資源能源化利用量約4.61億噸，實(shí)現(xiàn)碳減排量約2.18億噸。

煤粉爐進(jìn)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(guò)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(jìn)行高溫氣化制取燃?xì)?，鍋爐上增加燃?xì)馊紵?，將燃?xì)馔ㄟ^(guò)燃燒器送入爐膛內(nèi)燃燒。該技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)已經(jīng)投運(yùn)，但投資及運(yùn)行費(fèi)用較高，沒(méi)有電價(jià)補(bǔ)貼政策的支持，很難保證經(jīng)濟(jì)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(wú)害化和資源化，具有較高的推廣價(jià)值。

一是節(jié)省社會(huì)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(jiàn)效快，無(wú)需大規(guī)模重復(fù)投資。二是空間優(yōu)勢(shì)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(qiáng)。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(jī)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(duì)固廢的資源利用更充分。與普通垃圾焚燒電站機(jī)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(jì)效果好。同時(shí)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(jià)較低的優(yōu)勢(shì)，建設(shè)以電廠直供電為主的大型充電樁智能停車場(chǎng)或換電站，消納部分廠用電。尤其是對(duì)于電動(dòng)汽車業(yè)務(wù)，目前正在推進(jìn)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(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)電池的充電，借助現(xiàn)有的分銷網(wǎng)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)蓄電池的輸配，利用電價(jià)差獲取差額利潤(rùn)，同時(shí)可以解決廠內(nèi)電的消納。

(五)未來(lái)“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(chǔ)能高，而且便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。使用NH3作為化石燃料的補(bǔ)充或替代燃料，將有助于減少化石燃料的使用，降低各個(gè)領(lǐng)域使用化石燃料時(shí)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(jìn)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(yàn)，有能力將NH3用作零碳燃料。

(六)發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能

發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能是發(fā)電站用來(lái)促進(jìn)電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行的配套設(shè)施。從累計(jì)裝機(jī)容量來(lái)看，目前抽水蓄能方式份額最大，但電化學(xué)儲(chǔ)能因?yàn)槠漤憫?yīng)速度快、布點(diǎn)靈活等優(yōu)點(diǎn)，成為發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域的重要方式。發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的收益直接來(lái)源于電力市場(chǎng)，因此電力市場(chǎng)的總體運(yùn)行狀況對(duì)儲(chǔ)能的發(fā)展有著直接影響。儲(chǔ)能的價(jià)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(chǎng)的規(guī)制對(duì)儲(chǔ)能的收益有著決定作用。

儲(chǔ)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(chǔ)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(lái)可能出現(xiàn)的其他新技術(shù))。

圖1 儲(chǔ)能技術(shù)分類

電力多樣性需求帶動(dòng)儲(chǔ)能應(yīng)用多元化，通信5G、IDC、充電樁等高耗電行業(yè)對(duì)儲(chǔ)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(duì)儲(chǔ)能的需求、IDC和通信基站對(duì)儲(chǔ)能的需求均在孕育而生。對(duì)于發(fā)電企業(yè)而言，相比于建設(shè)新的電站，未來(lái)更多的關(guān)注點(diǎn)會(huì)集中在電力系統(tǒng)的優(yōu)化方面。

(七)實(shí)體電站與虛擬電站的融合

在我國(guó)能源低碳轉(zhuǎn)型過(guò)程中，虛擬電站將是支撐電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)重要抓手，其作為一類特殊的電站參與電力系統(tǒng)的運(yùn)行，具備傳統(tǒng)電站的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的自動(dòng)響應(yīng)，機(jī)組特性曲線也可模擬常規(guī)發(fā)電機(jī)組。但與傳統(tǒng)電站相比，其在形式、電能量流動(dòng)方向、負(fù)荷特征、生產(chǎn)與消費(fèi)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(gè)智能的“電力管家”，通過(guò)通信技術(shù)與智能計(jì)量技術(shù)，進(jìn)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(shí)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(chǔ)售一體化服務(wù)。這些可控資源不受電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度中心的直接調(diào)度，而是通過(guò)資源聚合商參與到電網(wǎng)的運(yùn)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(jì)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(guò)模擬自然生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)者—消費(fèi)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(shí)現(xiàn)物質(zhì)的閉路循環(huán)和梯級(jí)利用，最終建立可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。它是繼經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)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(duì)環(huán)境影響的同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)績(jī)效。

循環(huán)工業(yè)園區(qū)以“一園一策”為原則，協(xié)助開(kāi)發(fā)、建設(shè)資源共享的綠色、低碳、高效、智能、循環(huán)經(jīng)濟(jì)一體化園區(qū)，強(qiáng)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(kāi)發(fā)多能互補(bǔ)、風(fēng)火儲(chǔ)一體化、增量配網(wǎng)等項(xiàng)目，促進(jìn)園區(qū)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整改善。推動(dòng)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(diǎn)，探索有利于促進(jìn)碳達(dá)峰關(guān)鍵技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。構(gòu)建“雙碳”目標(biāo)管理平臺(tái)，搭建園區(qū)智慧化平臺(tái)，對(duì)協(xié)同項(xiàng)目進(jìn)行有效跟蹤、評(píng)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(kāi)展綜合能源服務(wù)的發(fā)展建議

(一)加強(qiáng)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(chǎng)改革力度，推進(jìn)電力輔助服務(wù)市場(chǎng)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(lì)。鼓勵(lì)企業(yè)與園區(qū)合作共同建設(shè)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”的能源系統(tǒng)，促進(jìn)“微電網(wǎng)”等示范落地，推進(jìn)打破“隔墻售電”約束，打造新型綜合能源服務(wù)試點(diǎn)示范工業(yè)園區(qū)。在煤電機(jī)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(shí)在儲(chǔ)能發(fā)展措施、綠電制氫扶持措施、整縣光伏、新能源開(kāi)發(fā)建設(shè)用地、舊機(jī)組升級(jí)改造、騰退土地再次利用等多方面、多領(lǐng)域、多層面出臺(tái)支持政策。

(二)積極開(kāi)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(yáng)能、儲(chǔ)能、氫能等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)的融合;與儲(chǔ)能公司及相關(guān)機(jī)構(gòu)合作，共同開(kāi)展儲(chǔ)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(kāi)發(fā)智慧能源的綜合服務(wù)平臺(tái)，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(shí)驗(yàn)室以及研究項(xiàng)目，利用應(yīng)用場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)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(shí)，建立專業(yè)化的綜合服務(wù)團(tuán)隊(duì)，主動(dòng)接觸終端客戶，制定合理的市場(chǎng)營(yíng)銷方案，增強(qiáng)市場(chǎng)開(kāi)拓能力。以熱電銷售為抓手開(kāi)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(tái)，提高人才教育和專業(yè)技能水平。引進(jìn)或培養(yǎng)掌握電力、熱能等多方面知識(shí)和能力的綜合型的專業(yè)人才，并建立相應(yīng)的人才激勵(lì)機(jī)制，促進(jìn)后期綜合運(yùn)營(yíng)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(diǎn)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。