煤電企業(yè)開(kāi)展綜合能源服務(wù)的潛力場(chǎng)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，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(dòng)能源革命，為可持續發(fā)展貢獻力量。然而，中短期內，煤電仍是我國的重要基礎能源，如何使其更好地支持地區經(jīng)濟發(fā)展、保障能源安全和減污降碳成為值得探究的問(wèn)題。綜合能源服務(wù)應運而生，作為一種新型的能源服務(wù)模式，其有助于推動(dòng)轉型，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(diǎn)業(yè)務(wù)。

綜合能源服務(wù)能夠幫助煤電企業(yè)實(shí)現漸進(jìn)式轉型，最大限度減少轉型陣痛，平穩地區經(jīng)濟發(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)揮我國資源稟賦優(yōu)勢，確保能源供給安全與穩定。同時(shí)，能提高能源總體利用效率，降低系統能耗，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(lái)將綜合能源服務(wù)作為重要轉型方向，先后成立了專(zhuān)門(mén)業(yè)務(wù)運作平臺。2015年，國家電投集團設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，統籌公司綜合能源發(fā)展;2019年，大唐集團設立智慧能源產(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(lái)，國家能源集團新設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(shí)現區域減污降碳協(xié)同治理有很好的效果，因此我國長(cháng)期支持熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展。根據國家能源局的數據，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%。“十四五”期間，供熱改造機組規劃要達到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。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)供應商轉變而來(lái)。

(三)靈活調峰為源網(wǎng)荷儲提供了條件

煤電是現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中，煤電靈活性特點(diǎn)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(shí)際完成火電機組靈活性改造合計約8000萬(wàn)千瓦，雖然未完成“十三五”規劃的目標，但是火電機組的靈活性調節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”現代能源體系規劃》要求2025年煤電機組靈活性改造規模累計超過(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，可以成為地區能源管理的重要組成部分。

(四)綜合能源服務(wù)缺乏系統性模式

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，缺乏系統性模式。傳統能源體系具有源網(wǎng)分離、生產(chǎn)供給導向、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)導向、數字化、分布式等特征，這給傳統能源企業(yè)帶來(lái)了較大的轉型壓力和難度。大型煤電企業(yè)長(cháng)期與用戶(hù)端脫離，因此需要重新培養服務(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(jìn)行中長(cháng)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，為區域的公共建筑、住宅、工業(yè)園區等城市建筑群提供可靠穩定的供熱、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、運維等靈活的商業(yè)模式，將單一的蒸汽供應商轉變?yōu)閰^域集中式供熱、供冷、熱水的多聯(lián)供服務(wù)商，實(shí)現城市能源梯級高效利用，大幅度提高用戶(hù)舒適度，實(shí)現城市低碳節能減排。

(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。農林加工產(chǎn)業(yè)所產(chǎn)生的農林廢棄物與傳統發(fā)電行業(yè)相結合，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電力企業(yè)的燃料低碳、零碳化進(jìn)程。若結合BECCS(生物能源與碳捕獲和儲存)技術(shù)，生物質(zhì)還可實(shí)現負碳排放。目前，我國生物質(zhì)資源能源化利用量約4.61億噸，實(shí)現碳減排量約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度，通過(guò)專(zhuān)用生物質(zhì)粉燃燒器將生物質(zhì)粉噴入爐膛內參與燃燒。二是生物質(zhì)氣化摻燒，將秸稈在氣化爐內進(jìn)行高溫氣化制取燃氣，鍋爐上增加燃氣燃燒器，將燃氣通過(guò)燃燒器送入爐膛內燃燒。該技術(shù)目前在國內已經(jīng)投運，但投資及運行費用較高，沒(méi)有電價(jià)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。

一是節省社會(huì )投資。利用燃煤電站既有的土地、設備、人員建設固廢處理系統，成本低、周期短、見(jiàn)效快，無(wú)需大規模重復投資。二是空間優(yōu)勢突出。大型燃煤電站與污水處理廠(chǎng)、工業(yè)園區在空間分布上高度匹配，可就近高效處理污泥、工業(yè)園區廢棄物等固廢。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(shí)還可降低成本，節約資源。

(四)充換電站電力服務(wù)

利用電廠(chǎng)周邊大量閑置空地，以及廠(chǎng)用電價(jià)較低的優(yōu)勢，建設以電廠(chǎng)直供電為主的大型充電樁智能停車(chē)場(chǎng)或換電站，消納部分廠(chǎng)用電。尤其是對于電動(dòng)汽車(chē)業(yè)務(wù)，目前正在推進(jìn)標準蓄電池換電工作，在廠(chǎng)內建設蓄電池換電站，實(shí)現標準電池的充電，借助現有的分銷(xiāo)網(wǎng)點(diǎn)實(shí)現蓄電池的輸配，利用電價(jià)差獲取差額利潤，同時(shí)可以解決廠(chǎng)內電的消納。

(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(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(chǎng)作為綠氨的重要目標用戶(hù)，此前已經(jīng)使用大量的NH3進(jìn)行脫硝，相當數量的NH3已被安全地用作火力發(fā)電廠(chǎng)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)電側儲能

發(fā)電側儲能是發(fā)電站用來(lái)促進(jìn)電力系統安全平穩運行的配套設施。從累計裝機容量來(lái)看，目前抽水蓄能方式份額最大，但電化學(xué)儲能因為其響應速度快、布點(diǎn)靈活等優(yōu)點(diǎn)，成為發(fā)電側儲能應用領(lǐng)域的重要方式。發(fā)電側儲能的收益直接來(lái)源于電力市場(chǎng)，因此電力市場(chǎng)的總體運行狀況對儲能的發(fā)展有著(zhù)直接影響。儲能的價(jià)值主要體現在它提供的輔助服務(wù)上，因此輔助服務(wù)市場(chǎng)的規制對儲能的收益有著(zhù)決定作用。

儲能技術(shù)按照不同的分類(lèi)標準有不同種類(lèi)。根據存儲能量方式(技術(shù)核心)分為以下幾大技術(shù)路線(xiàn)(暫不含最新/將來(lái)可能出現的其他新技術(shù))。

圖1 儲能技術(shù)分類(lèi)

電力多樣性需求帶動(dòng)儲能應用多元化，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)端傳統的調峰調頻需求、新能源車(chē)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，相比于建設新的電站，未來(lái)更多的關(guān)注點(diǎn)會(huì )集中在電力系統的優(yōu)化方面。

(七)實(shí)體電站與虛擬電站的融合

在我國能源低碳轉型過(guò)程中，虛擬電站將是支撐電力系統穩定運行的一個(gè)重要抓手，其作為一類(lèi)特殊的電站參與電力系統的運行，具備傳統電站的功能，能夠實(shí)現精準的自動(dòng)響應，機組特性曲線(xiàn)也可模擬常規發(fā)電機組。但與傳統電站相比，其在形式、電能量流動(dòng)方向、負荷特征、生產(chǎn)與消費的關(guān)系等方面仍存在較大區別。虛擬電站相當于一個(gè)智能的“電力管家”，通過(guò)通信技術(shù)與智能計量技術(shù)，進(jìn)行有效聚合、優(yōu)化控制和管理，形成更加穩定、可控的“大電站”，實(shí)現發(fā)電和用電自我調節，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)運行調度中心的直接調度，而是通過(guò)資源聚合商參與到電網(wǎng)的運行和調度中。

圖2 虛擬電站示意圖

(八)循環(huán)工業(yè)園區建設

循環(huán)工業(yè)園區是依據循環(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(guò)模擬自然生態(tài)系統生產(chǎn)者—消費者—分解者的循環(huán)途徑改造產(chǎn)業(yè)系統、建立產(chǎn)業(yè)系統的“產(chǎn)業(yè)鏈”形成工業(yè)共生網(wǎng)絡(luò )，以實(shí)現物質(zhì)的閉路循環(huán)和梯級利用，最終建立可持續的經(jīng)濟系統。它是繼經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區、高新技術(shù)園區之后的第三代工業(yè)園區形態(tài)。循環(huán)工業(yè)園區的目標是在最小化參與企業(yè)對環(huán)境影響的同時(shí)提高經(jīng)濟績(jì)效。

循環(huán)工業(yè)園區以“一園一策”為原則，協(xié)助開(kāi)發(fā)、建設資源共享的綠色、低碳、高效、智能、循環(huán)經(jīng)濟一體化園區，強化減污降碳協(xié)同增效。優(yōu)化能源結構和產(chǎn)業(yè)結構，結合區域發(fā)展需求，開(kāi)發(fā)多能互補、風(fēng)火儲一體化、增量配網(wǎng)等項目，促進(jìn)園區能源結構調整改善。推動(dòng)低碳技術(shù)創(chuàng )新應用轉化，結合園區企業(yè)特點(diǎn)，探索有利于促進(jìn)碳達峰關(guān)鍵技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。構建“雙碳”目標管理平臺，搭建園區智慧化平臺，對協(xié)同項目進(jìn)行有效跟蹤、評估和生產(chǎn)指導，在此基礎上構建靈活的能源供應及管理網(wǎng)架結構。

圖3 循環(huán)工業(yè)園區示意圖

三、煤電企業(yè)開(kāi)展綜合能源服務(wù)的發(fā)展建議

(一)加強政策引導和支持

建議制定本地綜合能源服務(wù)規劃，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，為煤電從事調峰調頻等綜合能源服務(wù)提供足夠激勵。鼓勵企業(yè)與園區合作共同建設“源網(wǎng)荷儲”的能源系統，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。在煤電機組應急扶持資金、碳排放權指標、新能源發(fā)展指標、稅收優(yōu)惠空間等方面給予更多有利政策，同時(shí)在儲能發(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(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、儲能、氫能等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現多種技術(shù)的融合;與儲能公司及相關(guān)機構合作，共同開(kāi)展儲能示范技術(shù)的應用與落地;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，建設綜合能源服務(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)驗室以及研究項目，利用應用場(chǎng)景優(yōu)勢，促進(jìn)相關(guān)技術(shù)轉化落地。

(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)轉型，轉變思想認識，建立專(zhuān)業(yè)化的綜合服務(wù)團隊，主動(dòng)接觸終端客戶(hù)，制定合理的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)方案，增強市場(chǎng)開(kāi)拓能力。以熱電銷(xiāo)售為抓手開(kāi)拓能效提升、節能優(yōu)化、碳交易、碳資產(chǎn)管理、能源數據管理等多種類(lèi)型的拓展服務(wù)，最終提供以客戶(hù)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(zhuān)業(yè)技能水平。引進(jìn)或培養掌握電力、熱能等多方面知識和能力的綜合型的專(zhuān)業(yè)人才，并建立相應的人才激勵機制，促進(jìn)后期綜合運營(yíng)與服務(wù)。

(四)加快產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈建設

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)體系建設和廣泛的企業(yè)間協(xié)作，在綜合能源服務(wù)領(lǐng)域構建共享的生態(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(yíng)的商業(yè)模式，助力產(chǎn)業(yè)可持續發(fā)展。