張振新：數字化驅動(dòng)的全生命周期碳中和解決方案

編者按：“雙碳”背景下，隨著(zhù)科技水平不斷進(jìn)步和能源行業(yè)快速發(fā)展，分布式能源已成為引領(lǐng)能源領(lǐng)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(kāi)，本次大會(huì )由中國能源研究會(huì )與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會(huì )上，

雙良節能股份有限公司低碳設計院副院長(cháng)張振新做了主題為《數字化驅動(dòng)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(shí)錄進(jìn)行整理。

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

因為這次會(huì )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(zhuān)家也提到，應該說(shuō)在20年前分布式能源引入中國，最早的一個(gè)思路是利用天然氣，冷熱電聯(lián)共來(lái)提供分布式能源系統。而上午很多的專(zhuān)家和領(lǐng)導都提到，從近期來(lái)說(shuō)分布式能源系統還是會(huì )有更多的應用。但是從中遠期來(lái)說(shuō)，這種風(fēng)光水氣氫分布式能源系統可能是一種應用更廣泛，或者說(shuō)在碳中和目標下的一個(gè)常態(tài)。

我這里做一個(gè)演示，上面的部分實(shí)際上就是目前我們以天然氣作為能源，作為原料，通過(guò)分布式能源發(fā)電，利用它的煙氣進(jìn)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(fēng)光水氣氫，我理解就是可再生能源這個(gè)層面利用光伏和風(fēng)電，利用水電，還有一些其他的可再生資源產(chǎn)生的綠電，當然冷熱是沒(méi)有任何問(wèn)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(jìn)行儲能，也可以直接轉化為制機械能而實(shí)現我們的分布式能源系統。

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

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

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(méi)關(guān)系，我們后面還要展開(kāi)。我們從大的層面來(lái)說(shuō)，我們從能源的供給側和需求側進(jìn)行一個(gè)分類(lèi)。

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(guò)氟碳技術(shù)，包括上午領(lǐng)導提到的碳匯技術(shù)來(lái)減碳。

我們雙良主持人剛才也說(shuō)了，我們公司應該是從節能裝備起步的，說(shuō)通俗一點(diǎn)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(kāi)始生產(chǎn)的產(chǎn)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(jìn)入了節水領(lǐng)域，我們叫供冷。鍋爐應該說(shuō)是最早97年，做燃氣鍋爐。到了16年、17年的時(shí)候開(kāi)始做電機鍋爐，一會(huì )兒我會(huì )做介紹。另外一個(gè)比較大的調整就是從2000年以后，我們進(jìn)入了光伏領(lǐng)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(chǎn)的制氫裝備，應該說(shuō)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(lǐng)先的低碳或者是零碳技術(shù)，加上我們的數字化管理技術(shù)，來(lái)給大家提供裝備服務(wù)。

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(shù)。第一，自然是光伏。光伏我們剛才提到，我們進(jìn)入這個(gè)賽道還比較早，我們在二零一幾的時(shí)候我們就介入了，當時(shí)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(kāi)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(chǎng)，直接提供光伏組建給用戶(hù)提供服務(wù)。另外，我們自己在無(wú)錫有一個(gè)能源公司，來(lái)提供分布式能源的數字化服務(wù)。具體的產(chǎn)品，還原爐應該是我們在行業(yè)里做的比較大，實(shí)際上這個(gè)產(chǎn)品也是替代進(jìn)口的一個(gè)產(chǎn)品，解決我們多晶硅還原行業(yè)的一個(gè)核心技術(shù)，之前應該說(shuō)都是一些進(jìn)口裝備，我們進(jìn)入這個(gè)行業(yè)以后代替了進(jìn)口，市占率達到了70%以上，我們的核心客戶(hù)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(gè)億，規模以應該是100GW的單金硅材料，硅片和硅棒。我們主要的用戶(hù)，這個(gè)就服務(wù)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(chǎng)，直接生產(chǎn)我們的單金硅組建產(chǎn)品，直接服務(wù)于我們的電力行業(yè)和能源行業(yè)，來(lái)提供我們一些高效的光伏組建，包括常規的一些P型和N型的182和210的一些光伏組建產(chǎn)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、規劃、設計、工程實(shí)施、運維全流程的一個(gè)分布式光伏的服務(wù)，提供數字化的管理平臺。依靠我們數字化的光伏技術(shù)，來(lái)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(gè)就大一點(diǎn)，這是一個(gè)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(wàn)度電。

第二個(gè)部分，電解制氫。剛才段教授介紹的是光能制氫，我們這個(gè)還是比較傳統的電解制氫。電解制氫主要路線(xiàn)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(lái)進(jìn)行制氫的，包括從電源側，電解槽以及氣液分離和純化，整個(gè)成套的系統我們都可以為用戶(hù)來(lái)提供服務(wù)。

我們生產(chǎn)的核心裝備是電解槽，應該說(shuō)通過(guò)我們的技術(shù)研發(fā)，我們國家技術(shù)中心進(jìn)行的研發(fā)，我們現在開(kāi)發(fā)出來(lái)的新一代堿性電解水電解槽，我們有幾個(gè)指標屬于行業(yè)第一的。第一個(gè)，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(gè)千瓦時(shí)，有3.992千瓦時(shí)。符合范圍最低可以從20—100條，它特別的適合于我們的風(fēng)電和光伏，光伏的發(fā)電量減少了，這樣的情況下它的波動(dòng)非常大，而我們的電解槽可以實(shí)現20—100%的符合條件范圍。響應速率每秒鐘10%，熱啟動(dòng)時(shí)間小于10秒。單個(gè)小電解槽，我們現在目前2000立方米的屬于標準產(chǎn)品，下一步的3000，更多的我們都會(huì )進(jìn)行開(kāi)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(wù)。當然，包括核心設備以外還有一些光伏系統，比如說(shuō)它的解液冷卻，它需要冷卻水，我們雙良的空冷節水系統，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(lái)說(shuō)就是屬于余熱，我們用余熱來(lái)制冷，制出的冷水可以用來(lái)純化，氣液分離這樣的技術(shù)，也可以實(shí)現節能。

當然，從光源來(lái)說(shuō)我們有高效的組建，利用我們的云管理平臺可以提供云聯(lián)一體化的智能化服務(wù)，提高整個(gè)制氫系統的一個(gè)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(zhuān)家和領(lǐng)導都介紹過(guò)，作為原料可以做合成氨，利用空風(fēng)技術(shù)產(chǎn)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(chǎn)品應該說(shuō)就非常的廣泛。

另外，上午也有專(zhuān)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(gè)基礎原料，應用的范圍也是非常廣泛的。

第三個(gè)，我們叫燃氣替煤，也是我們以前廣泛使用的。應該說(shuō)最常見(jiàn)的就是利用鍋爐，這種方式應該說(shuō)目前以后會(huì )越來(lái)越少，北京現在已經(jīng)限制直接用燃氣來(lái)供熱的，更多的以后可能會(huì )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(lián)供，它沒(méi)帶冷，但是它需要蒸汽，需要熱水，我們可以用鍋爐帶動(dòng)氣冷機發(fā)電，產(chǎn)生變壓器來(lái)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(lián)供系統，上午應該說(shuō)也有華電的領(lǐng)導介紹過(guò)一些具體的案例，我這里也提幾個(gè)。第一個(gè)就是我們進(jìn)博會(huì )的會(huì )址，我們國家會(huì )展中心它用了一套分布式能源系統，整個(gè)能源利用率達到了85%以上，實(shí)現了節能1.6萬(wàn)噸，減排4萬(wàn)噸二氧化碳。因為這個(gè)項目獲得了分布式能源特等獎，應該說(shuō)我們也非常的容幸，我們雙良從14年開(kāi)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，也是連續九年獲得了分布式能源特等獎的項目。

這里是我的一個(gè)展開(kāi)，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(chǎn)生。我們雙良因為現在有二氧化碳普及技術(shù)，用減液法來(lái)吸收二氧化碳，我們把燃氣發(fā)電，通過(guò)我們的技術(shù)，把煙氣里的二氧化碳進(jìn)行吸收進(jìn)行再利用，這樣也能夠實(shí)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(shù)是碳普及技術(shù)，主要用的是ICC的新一代溶劑法，直接來(lái)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(zhuān)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(tīng)說(shuō)過(guò)，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(diǎn)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(gè)原料進(jìn)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(zhuān)家也提到，氣風(fēng)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(jìn)行一個(gè)儲存，進(jìn)行一個(gè)蓄能，實(shí)際上也是一個(gè)儲能的方式。只不過(guò)它和化學(xué)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(gè)應該說(shuō)我們在北方也有比較大的應用。像張掖臨澤縣的項目，實(shí)際上它就是氣風(fēng)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(wàn)立的水箱，就是利用氣風(fēng)電，把電能直接轉化成熱水，滿(mǎn)足整個(gè)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(guò)大型的球罐進(jìn)行儲存。需要用的時(shí)候把蒸汽進(jìn)行一個(gè)解吸，把它放出來(lái)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(jià)，晚上電價(jià)低的時(shí)候我進(jìn)行蓄熱，白天我進(jìn)行一個(gè)放熱，來(lái)實(shí)現應用。這是電能替代的一些應用場(chǎng)景。

剛才前面介紹的應該是我們能源側的一些技術(shù)，下面簡(jiǎn)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(shí)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(lǐng)域，我這里有幾個(gè)指標，第一個(gè)叫廢熱水，生產(chǎn)工藝中只要有65度以上的廢瑞水，我們就可以把它用來(lái)制冷，制低溫冷水。低溫冷水，右邊我寫(xiě)的是0—25度，最低可以到0度，最高20多度肯定是沒(méi)有問(wèn)題的。能夠節省我們原來(lái)制冷所需要的高品位能源。當然，我也可以制熱，你這個(gè)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(guò)吸收式熱泵和壓縮式熱泵技術(shù)，把它可以轉化為55度到110度、120度的高溫熱，實(shí)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(shù)進(jìn)行轉化，實(shí)現了高品位能源的節省。

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(shuō)大量的應用在電場(chǎng)循環(huán)水的余熱回收。電場(chǎng)實(shí)際上也是屬于熱電聯(lián)產(chǎn)，但是它產(chǎn)生的電能的同時(shí)，會(huì )有一部分的冷段損失，通過(guò)冷卻塔，通過(guò)煙囪進(jìn)行排放。我們也通過(guò)熱泵的技術(shù)，把循環(huán)水煙氣的熱量進(jìn)行回收，實(shí)際上也實(shí)現了廢熱的利用，實(shí)現了低碳。

還有一些工業(yè)循環(huán)水，包括后面會(huì )介紹低熱能，應該說(shuō)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(lái)之后用于我們的采暖或者是工藝使用。

還有一個(gè)就是污水源，對于我們城市來(lái)說(shuō)都有污水廠(chǎng)，這個(gè)污水的規模和城市，企業(yè)的規模是成正比的，我們把污水處理完以后的中水，我們把這個(gè)熱量進(jìn)行綜合利用。把熱量提取出來(lái)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(wàn)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(lǐng)域。

最后，簡(jiǎn)單過(guò)一下，建筑領(lǐng)域我們的解決方案。應該說(shuō)，大家一想到建筑節能就是高效機房，這一塊兒應該說(shuō)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(lái)說(shuō)，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(lái)實(shí)現整個(gè)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(shuō)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(shù)，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(gè)機房系統的能效。

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

還有義烏機關(guān)事務(wù)管理局，應該一共是七棟樓，我們通過(guò)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(shuō)主要基于雙良的混沌能源公司，它為我們零碳工廠(chǎng)和零碳園區開(kāi)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)保監測，冷熱源系統，加上其他廠(chǎng)務(wù)系統，還有配電系統，把這個(gè)工廠(chǎng)的能源管理，包括提高它的能耗，通過(guò)我們數字化的平臺進(jìn)行一個(gè)高效的運維。

當然，對于建筑來(lái)說(shuō)，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(wǎng)，這些都聊到了。通過(guò)這些進(jìn)行一個(gè)綜合的考慮，綜合能效，提高整個(gè)能源利用率，實(shí)現了綠色建筑或者說(shuō)零碳建筑。

具體的應用案例簡(jiǎn)單看一下，像綠色工廠(chǎng)，我們著(zhù)名的茅臺酒廠(chǎng)，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(dòng)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(lè )園，建筑這一塊兒知名的像浦東機場(chǎng)，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(shí)力的企業(yè)，據我了解，搞軟件開(kāi)發(fā)的員工就有180多人，作為搞軟件的企業(yè)來(lái)說(shuō)還屬于比較大的一個(gè)企業(yè)。他們也獲得了意大利A獎，德國紅點(diǎn)獎，美國愛(ài)迪爾獎，這些國際的獎項。還有一些國內的一些獎項，應該說(shuō)也屬于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)比較領(lǐng)軍的企業(yè)了。

因為時(shí)間的原因，我這邊介紹的內容就這么多，謝謝大家。