張振新：數字化驅動的全生命周期碳中和解決方案

編者按：“雙碳”背景下，隨著科技水平不斷進步和能源行業(yè)快速發(fā)展，分布式能源已成為引領能源領域發(fā)展的重要趨勢之一。第十九屆中國分布式能源國際論壇”于2023年12月12日在重慶召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網聯合主辦。會上，

雙良節(jié)能股份有限公司低碳設計院副院長張振新做了主題為《數字化驅動的全生命周期碳中和解決方案》的報告。

以下內容根據論壇演講實錄進行整理。

張振新：感謝主持人，感謝大會的邀請。今天應該說非常容幸能夠代表雙良在這里給各位做一個介紹。

因為這次會議主要是分布式能源，我這里也對我們分布式能源方面做一下介紹。今天上午很多專家也提到，應該說在20年前分布式能源引入中國，最早的一個思路是利用天然氣，冷熱電聯共來提供分布式能源系統。而上午很多的專家和領導都提到，從近期來說分布式能源系統還是會有更多的應用。但是從中遠期來說，這種風光水氣氫分布式能源系統可能是一種應用更廣泛，或者說在碳中和目標下的一個常態(tài)。

我這里做一個演示，上面的部分實際上就是目前我們以天然氣作為能源，作為原料，通過分布式能源發(fā)電，利用它的煙氣進行制冷和供熱，這是我們目前通用的分布式能源系統。而采用風光水氣氫，我理解就是可再生能源這個層面利用光伏和風電，利用水電，還有一些其他的可再生資源產生的綠電，當然冷熱是沒有任何問題的，我們用電解水制氫，給氫做氯胺，包括上午大家還提到了制甲醇這些作為化工原料，當然也可以進行儲能，也可以直接轉化為制機械能而實現我們的分布式能源系統。

當然，如果說我們天然氣能源系統，我這兒畫了一個煙氣測試US，我們二氧化碳普及以后，加上我們遠期的風光水氣氫儲分布式能源系統，最終可以實現碳中和的目標。今天，我講的內容主要圍繞著這些方面進行介紹。

應該說，我們雙良在能源領域碳中和，我們減碳的目標和大的方向是一樣的，第一個是在能源的供給側，我們采用一些低碳零碳的能源來取代傳統的化石能源;第二個是能源需求側，今天上午我們的吳局長講到的，我們一方面要使用清潔能源或者說零碳能源，另外也要節(jié)能，實際上就是提高能源的利用效率來降低碳。還有就是剛才我提到的，今天好多的專家也提到碳普及來減少我們二氧化碳的排放技術。

我們的碳中和綜合解決方案，我們把它列了一張圖表，這里比較小，但是沒關系，我們后面還要展開。我們從大的層面來說，我們從能源的供給側和需求側進行一個分類。

供給側包括光伏、制氫、天然氣、分布式能源、儲能;能源需求側節(jié)能、余熱余壓的應用、清潔能源供熱、管理的能源降低;支撐體系主要是通過氟碳技術，包括上午領導提到的碳匯技術來減碳。

我們雙良主持人剛才也說了，我們公司應該是從節(jié)能裝備起步的，說通俗一點就是制冷機，我們現在天然氣分布式能源里面用的煙氣熱水型的制冷機，就是我們從80年代開始生產的產品。我們這里叫吸收式制冷和熱泵裝備。90年代做了壓縮式的制冷熱泵，換熱器主要為一些世界500強提供高端裝備。

公司在2000年左右進入了節(jié)水領域，我們叫供冷。鍋爐應該說是最早97年，做燃氣鍋爐。到了16年、17年的時候開始做電機鍋爐，一會兒我會做介紹。另外一個比較大的調整就是從2000年以后，我們進入了光伏領域，我們在內蒙投資了將近200億做單金硅和組建公司，以及我們去年投產的制氫裝備，應該說我們雙良的碳中和解決方案主要是依托我們這一些自有，另外在行業(yè)里還是比較領先的低碳或者是零碳技術，加上我們的數字化管理技術，來給大家提供裝備服務。

首先，我介紹一下我們在能源供給側，也就是分布式能源系統的低碳技術。第一，自然是光伏。光伏我們剛才提到，我們進入這個賽道還比較早，我們在二零一幾的時候我們就介入了，當時我們是給多晶硅行業(yè)提供還原爐，提供還原裝備。在2020年，我們開始利用多晶硅為原料，拉金做單金貴泵和片。包括去年我們投資了組建工廠，直接提供光伏組建給用戶提供服務。另外，我們自己在無錫有一個能源公司，來提供分布式能源的數字化服務。具體的產品，還原爐應該是我們在行業(yè)里做的比較大，實際上這個產品也是替代進口的一個產品，解決我們多晶硅還原行業(yè)的一個核心技術，之前應該說都是一些進口裝備，我們進入這個行業(yè)以后代替了進口，市占率達到了70%以上，我們的核心客戶都是一些國內做多晶硅比較大的一些企業(yè)。

另外，我們自己直接投資了140個億，規(guī)模以應該是100GW的單金硅材料，硅片和硅棒。我們主要的用戶，這個就服務的更廣泛了，主要做一些光伏、電池、包括組建的一些工程。當然，我們自己也消化了我們的單金硅材料的20%，建立了20GW的組建工廠，直接生產我們的單金硅組建產品，直接服務于我們的電力行業(yè)和能源行業(yè)，來提供我們一些高效的光伏組建，包括常規(guī)的一些P型和N型的182和210的一些光伏組建產品。

除了提供我們的硬件以外，我們還有提供整體解決方案。我們從勘探、規(guī)劃、設計、工程實施、運維全流程的一個分布式光伏的服務，提供數字化的管理平臺。依靠我們數字化的光伏技術，來配套我們的一些物能設備，制冷或者是供熱提供一些高效的運維。具體的應用方面，一般就是工業(yè)企業(yè)屋頂的光伏，這個就大一點，這是一個制鋼企業(yè)，它是5.96GW的屋頂光伏系統，里面的發(fā)電量達到了566萬度電。

第二個部分，電解制氫。剛才段教授介紹的是光能制氫，我們這個還是比較傳統的電解制氫。電解制氫主要路線有四種，我們現在目前行業(yè)里用的最多的或者是成本比較低，單臺的容量可以做的比較大的是第一種，就是堿性水制氫—ELK工藝。我們雙良就是利用了這種工藝來進行制氫的，包括從電源側，電解槽以及氣液分離和純化，整個成套的系統我們都可以為用戶來提供服務。

我們生產的核心裝備是電解槽，應該說通過我們的技術研發(fā)，我們國家技術中心進行的研發(fā)，我們現在開發(fā)出來的新一代堿性電解水電解槽，我們有幾個指標屬于行業(yè)第一的。第一個，它的直流能耗，因為電解水平直流電，它的能耗指標在2500電力的情況下，它可以小于4度電，小于4個千瓦時，有3.992千瓦時。符合范圍最低可以從20—100條，它特別的適合于我們的風電和光伏，光伏的發(fā)電量減少了，這樣的情況下它的波動非常大，而我們的電解槽可以實現20—100%的符合條件范圍。響應速率每秒鐘10%，熱啟動時間小于10秒。單個小電解槽，我們現在目前2000立方米的屬于標準產品，下一步的3000，更多的我們都會進行開發(fā)。

核心裝備，包括剛才講的電解槽和后處理，包括電源系統，以及我們的數字化服務。當然，包括核心設備以外還有一些光伏系統，比如說它的解液冷卻，它需要冷卻水，我們雙良的空冷節(jié)水系統，正好用在這里。另外，它的解液屬于高溫水，也不算很高，90度的解液，對我們來說就是屬于余熱，我們用余熱來制冷，制出的冷水可以用來純化，氣液分離這樣的技術，也可以實現節(jié)能。

當然，從光源來說我們有高效的組建，利用我們的云管理平臺可以提供云聯一體化的智能化服務，提高整個制氫系統的一個能效和可靠性。

這是我們用的一些典型案例，目前主要是在內蒙等一些做多晶硅和光伏的企業(yè)。當然，制氫作為原料，上午很多專家和領導都介紹過，作為原料可以做合成氨，利用空風技術產生的氮氣，和我們的氯氫做成合成氨，合成氨下游做尿素或者是做一些氯胺，這樣的產品應該說就非常的廣泛。

另外，上午也有專家提到，可以用二氧化碳和電解制氫做甲醇，我們叫綠色甲醇，這種應該作為一個基礎原料，應用的范圍也是非常廣泛的。

第三個，我們叫燃氣替煤，也是我們以前廣泛使用的。應該說最常見的就是利用鍋爐，這種方式應該說目前以后會越來越少，北京現在已經限制直接用燃氣來供熱的，更多的以后可能會用供熱能源系統?，F在像我們在一些企業(yè)，我們在貴州它直接采用天然氣的氣熱電聯供，它沒帶冷，但是它需要蒸汽，需要熱水，我們可以用鍋爐帶動氣冷機發(fā)電，產生變壓器來供氣，這也是一種共生能源系統。

應用最多的還是天然氣冷熱電分布式聯供系統，上午應該說也有華電的領導介紹過一些具體的案例，我這里也提幾個。第一個就是我們進博會的會址，我們國家會展中心它用了一套分布式能源系統，整個能源利用率達到了85%以上，實現了節(jié)能1.6萬噸，減排4萬噸二氧化碳。因為這個項目獲得了分布式能源特等獎，應該說我們也非常的容幸，我們雙良從14年開始，因為在行業(yè)里面做的也比較多，另外也有一些標志性或者是大的項目，也是連續(xù)九年獲得了分布式能源特等獎的項目。

這里是我的一個展開，我們天然氣分布式能源系統它畢竟是一種低碳能源，天然氣的成分是甲烷，燃燒還是有少量的二氧化碳產生。我們雙良因為現在有二氧化碳普及技術，用減液法來吸收二氧化碳，我們把燃氣發(fā)電，通過我們的技術，把煙氣里的二氧化碳進行吸收進行再利用，這樣也能夠實現我們天然氣分布式能源的零碳供能的目標。我們雙良目前的技術是碳普及技術，主要用的是ICC的新一代溶劑法，直接來吸收我們煙氣中的二氧化碳。把它吸收以后怎么用?上午很多專家也做了介紹，上面也有提到。目前，我們雙良的應用是把它作為冷酶，現在有一種叫二氧化碳冷酶的熱泵，可能大家也聽說過，空氣燃熱棒現在用的非常多。我們直接把二氧化碳作為我們的空氣燃熱棒的冷酶，它的優(yōu)點就是熱水溫度可以更高，能效也比較高，而且直接把我們普及的二氧化碳作為一個原料進行回收，這樣可以大量的減少我們二氧化碳的排放。

電能替代，我把它放在了供給側這一塊，上午很多專家也提到，氣風氣光電這些，我們采用電鍋爐、電蒸汽鍋爐轉化成蒸汽和熱水進行一個儲存，進行一個蓄能，實際上也是一個儲能的方式。只不過它和化學儲能或者是別的電池儲能不一樣，它是直接把它儲能成蒸汽或者是熱水，這個應該說我們在北方也有比較大的應用。像張掖臨澤縣的項目，實際上它就是氣風電的能源利用的典型案例，上了40GW的高壓電器鍋爐和3臺1萬立的水箱，就是利用氣風電，把電能直接轉化成熱水，滿足整個縣城的供暖。

百威啤酒是利用綠色電能或者是氣光電，直接轉化為蒸汽，通過大型的球罐進行儲存。需要用的時候把蒸汽進行一個解吸，把它放出來使用，所以我也把它放在了能源供給側的應用。還有一些鍋體蓄熱鍋爐，我們在一些民用項目上，它主要利用了峰谷電價，晚上電價低的時候我進行蓄熱，白天我進行一個放熱，來實現應用。這是電能替代的一些應用場景。

剛才前面介紹的應該是我們能源側的一些技術，下面簡單的介紹一下我們在能源需求側它的一些應用。能源需求側利用最大的一塊就是余熱應用，也就是我們雙良從85年到現在一直做的事情。其實我們的分布式能源用在天然氣分布式能源系統上也是屬于余熱，因為我們是內燃機的鋼套水和煙氣的余熱。但是我們現在可以把它廣泛的用在領域，我這里有幾個指標，第一個叫廢熱水，生產工藝中只要有65度以上的廢瑞水，我們就可以把它用來制冷，制低溫冷水。低溫冷水，右邊我寫的是0—25度，最低可以到0度，最高20多度肯定是沒有問題的。能夠節(jié)省我們原來制冷所需要的高品位能源。當然，我也可以制熱，你這個低溫的熱，原則上我們是按照11度最是低的，10度以上的熱我通過吸收式熱泵和壓縮式熱泵技術，把它可以轉化為55度到110度、120度的高溫熱，實現低溫余熱的利用。當然，如果你的余熱本身的溫度還可以，60度以上，那我可以直接轉化成低壓蒸汽，用我們的熱泵技術進行轉化，實現了高品位能源的節(jié)省。

用的非常廣泛的是在北方，因為在北方供熱屬于民生工程，我們現在北方應該說大量的應用在電場循環(huán)水的余熱回收。電場實際上也是屬于熱電聯產，但是它產生的電能的同時，會有一部分的冷段損失，通過冷卻塔，通過煙囪進行排放。我們也通過熱泵的技術，把循環(huán)水煙氣的熱量進行回收，實際上也實現了廢熱的利用，實現了低碳。

還有一些工業(yè)循環(huán)水，包括后面會介紹低熱能，應該說也可以廣泛的利用，因為它也是一種零碳能源，直接從地下取熱，把熱量取出來之后用于我們的采暖或者是工藝使用。

還有一個就是污水源，對于我們城市來說都有污水廠，這個污水的規(guī)模和城市，企業(yè)的規(guī)模是成正比的，我們把污水處理完以后的中水，我們把這個熱量進行綜合利用。把熱量提取出來之后，可以提供采暖或者是工藝用熱。

目前，我們也統計了一下，我們在全球大概有三萬多臺利用低溫余熱制冷的裝備，余熱制冷和制熱的裝備，廣泛的是用在石化、鋼鐵、化工、紡織、生化、供熱、民用領域。

最后，簡單過一下，建筑領域我們的解決方案。應該說，大家一想到建筑節(jié)能就是高效機房，這一塊兒應該說國家有對高效機房的一些指導方案和指導政策。從我們企業(yè)來說，我們從高效的制冷機、高效的輸配、儲能、智慧運維這些方面來實現整個制冷機房能效的提高。當然，還有我們一些高效的制冷裝備，現在用的磁懸浮、變頻離芯、變頻螺桿，各種提高能效的一些制冷裝備，還有一些輔助系統，比如說我們的集成化的水系統，還有一體化的機房以及它的一些降低系統阻力的技術，包括采用一些變頻泵，這些大家都是比較熟悉了。當然，還加上一些管理，制冷機房的優(yōu)化算法，包括一些內效運行，精細化管理，能夠提高整個機房系統的能效。

這里有幾個典型案例，一個是我們江陰當地的國際大酒店，一個四星級賓館。它通過改造以后，整體能耗降了32%。整個機房的能效指標達到了5.51%，這個是有合肥通用所的一個檢測報告，所以也被授予了制冷高效機房的稱號。

還有義烏機關事務管理局，應該一共是七棟樓，我們通過優(yōu)化以后提高了它22%的運行能效。

最后，再提一下數字化管理。數字化管理應該說主要基于雙良的混沌能源公司，它為我們零碳工廠和零碳園區(qū)開發(fā)的綜合能源加數字化平臺加算法的一套系統，從蒸汽系統，光伏充換、冷卻水系統以及環(huán)保監(jiān)測，冷熱源系統，加上其他廠務系統，還有配電系統，把這個工廠的能源管理，包括提高它的能耗，通過我們數字化的平臺進行一個高效的運維。

當然，對于建筑來說，我們也有一套數字化的平臺和算法，包括前面聊到的分布式能源，包括我們的一些高效制冷，光伏建筑一體化，智能照明，還有一些能源微網，這些都聊到了。通過這些進行一個綜合的考慮，綜合能效，提高整個能源利用率，實現了綠色建筑或者說零碳建筑。

具體的應用案例簡單看一下，像綠色工廠，我們著名的茅臺酒廠，用了我們雙良的能源管理系統。但是它用的設備也是我們雙良的70振動的鍋爐，也加上制冷，應該是20多臺還是30多臺的制冷機。

還有剛剛提到的迪士尼樂園，建筑這一塊兒知名的像浦東機場，義烏政府，還有紅豆集團。

供熱主要是在北方，山西、甘肅、內蒙的一些項目。還有一些供熱制冷的項目，我們的混沌能源公司，我們在軟件行業(yè)也屬于還是比較有實力的企業(yè)，據我了解，搞軟件開發(fā)的員工就有180多人，作為搞軟件的企業(yè)來說還屬于比較大的一個企業(yè)。他們也獲得了意大利A獎，德國紅點獎，美國愛迪爾獎，這些國際的獎項。還有一些國內的一些獎項，應該說也屬于互聯網行業(yè)比較領軍的企業(yè)了。

因為時間的原因，我這邊介紹的內容就這么多，謝謝大家。