加快建設工業綠色微電網
助推工業領域碳達峰
——《關于組織開展工業綠色微電網典型應用場景與案例征集工作的通知》解讀
中國國際工程咨詢有限公司首席規劃師 郭建斌
當前，我國工業已經從高速增長進入高質量發展階段，圍繞實現“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”的目標，工業領域需要著力構建清潔低碳、安全高效的工業能源消費體系，積極提高我國工業領域應對氣候變化能力，推動工業領域綠色低碳轉型發展。加快推進工業綠色微電網的建設，對解決當前我國工業領域可再生能源消納比例較低、工業終端用能系統調節能力不足、各類電源統籌協調不夠等問題，發揮其在提高工業用能效率和保障工業用能安全等方面具有重要作用。
2023年8月9日，工業和信息化部發布《關于組織開展工業綠色微電網典型應用場景與案例征集工作的通知》《工信廳節函〔2023〕224號》，聚焦鋼鐵、有色、石化、化工、建材、機械、輕工、紡織、電子以及數據中心、5G基站等重點行業領域，征集一批集成應用分布式光伏、分散式風電、高效熱泵、新型儲能、氫能、余熱余壓利用、智慧能源管控等一體化系統的工業綠色微電網，為廣大工業企業和工業園區提供典型示范場景和實踐案例。
一、推動工業綠色微電網建設的重要意義
我國工業能源消費量占全社會能源消費總量的65%左右，工業領域電力消費占全社會用電量的66%以上，優化工業用能結構、提升工業用能效率，是減少化石能源使用、從源頭減少二氧化碳排放的最有效途徑。工業領域通過綠色微電網的建設，積極打造多能高效互補的工業用能結構，著力構建清潔低碳、安全高效的工業能源消費體系，對提高我國工業領域應對氣候變化能力，推動工業領域綠色低碳轉型發展具有十分重要的意義。
工業綠色微電網是提高能效、保障工業穩增長合理用能需求的重要途徑。建設工業綠色微電網可以更好地匹配電力負荷特征，提供差異化用電需求，提高工業園區、工業企業能源利用效率和可再生能源利用比例。同時利用工業大規模的用能需求，為大電網提供備用、調峰、調頻等服務，提升電力系統的整體韌性。通過本地分布式資源的接入，可降低電力遠距離傳輸的損耗，減少輸電線路和配電站擴容的建設成本。
工業綠色微電網是培育綠色增長新動能、鍛造產業競爭新優勢的重要方向。現階段“碳足跡”逐漸成為產品國際競爭比較優勢的主要指標，為工業生產提供充足的、可核證的低碳零碳能源將是未來工業能源基礎設施需要具備的能力。工業綠色微電網是統籌好工業用電可靠性、經濟性和低碳性三個目標，提升工業領域能源基礎設施綠色化水平的重要內容。在工業領域加快綠色微電網的規模化示范應用和商業化推廣，有助于增強我國工業產品綠色競爭力。
工業綠色微電網是促進高比例利用可再生能源、推動落實“雙碳”目標的重要路徑。工業生產設備必須長時間持續可靠運行、整體耗能量大、能源管理強度大，依靠傳統的能源供給和管理模式無法滿足企業節能提效的需求。建設工業綠色微電網有利于促進可再生能源大規模發展和就地消納，實現多能高效互補利用，提高綜合能效水平，同時加強運用技術節能和管理節能等手段實現高效的能源管理，助力工業領域實現碳達峰、碳中和目標。
二、工業綠色微電網的發展基礎與典型特征
（一）工業綠色微電網的發展基礎
“十三五”以來，國家相繼出臺了一系列支持可再生能源、分布式電源及其電力市場改革的政策措施，從供給側（發電端、配電端）開展了增量配電、多能互補、智慧能源等相關示范試點工作，政策環境日趨成熟，具備了大規模向用戶側（工業企業、園區）應用推進的基本條件。
工業企業、園區主動轉型，尋求安全穩定低碳能源解決方案。在“雙碳”目標的引領下，面對節能降碳協同增效的新形勢新要求，工業企業、園區紛紛行動，謀求主動轉型路徑，亟需通過綠色微電網的統籌建設，實現分布式可再生能源、儲能和智慧能源管控系統集成應用，探索工業領域多能互補新模式和智慧能源管理新業態，形成安全穩定低碳的工業用能解決方案，保障工業用能安全和產業鏈供應鏈安全。
設備設施供應商源頭發力，微電網技術取得突破。微電網設備設施供應商持續源頭發力，一直困擾發展的微電網控制和優化技術、并離網無縫切換模式，交直流混合微電網和多微網協同優化的運行技術等領域紛紛取得突破。
綜合能源服務商積極實踐，服務工業企業、園區節能提效。國網、南網等綜合能源服務企業已積極部署拓展工業企業、園區綠色微電網建設服務，探索多能互補、分布式能源集成優化綜合供能等關鍵技術以及商業化運營模式。
未來在“雙碳”目標的引領下，面對嚴控煤炭等化石能源消費增長、有序減量替代，加快推進光伏、風電等可再生能源發展、鼓勵就地就近開發利用等能源綠色低碳轉型的新形勢，工業綠色微電網呈現出十分廣闊的發展前景。
（二）工業綠色微電網的典型特征
工業綠色微電網，是一種以智慧能源管控為基礎，集成應用光伏、風電、高效熱泵、工業余熱余壓、新型儲能、氫能等多種能源，以期實現工業企業、園區內電、熱、冷、氣等多種形式能源高效互補利用的工業用能新載體。工業綠色微電網具有以下典型特征：
從需求側出發，主動適配以新能源為主體的新型電力系統。在工業負荷大、新能源條件好的地區開展工業綠色微電網建設，加快廠房光伏、分布式風電、多元儲能、高效熱泵、余熱余壓利用、智慧能源管控系統等一體化系統開發運行，增強工業能源供給可靠性，提升用電靈活性和韌性，提高電力需求側調節響應能力。開展工業綠色微電網建設，是靈活適配可再生能源大規模發展、促進清潔能源接入和就地消納的重要內容。
從全過程入手，系統提升工業園區和企業用能效率和水平。為滿足工業綠色微電網多能協同供應、多元儲能設施和智能管控系統的建設要求，工業園區和企業要系統推進現有用能終端設施改造升級，應用智能用電設備，提升能源消費智能化和電氣化水平，提高工業能源利用效率，促進工業生產過程綠色高質量發展。開展工業綠色微電網建設，是滿足工業生產需求、提供經濟安全可靠供電、提高綜合能源利用效率的重要途徑。
從產業鏈著眼，著力完善工業綠色微電網技術設備服務供應。圍繞綠色微電網建設需求，支持企業加大綠色微電網相關技術創新和產業化應用力度，自主研發綠色微電網核心電力電子產品，補齊產業鏈短板、鍛造產業鏈長板，搭建微電網綜合服務平臺，為工業綠色微電網建設提供整體解決方案。開展工業綠色微電網建設，對于培育微電網建設運營新機制新模式，促進產業快速健康發展具有重要作用。
三、工業綠色微電網的應用場景
工業綠色微電網一般包括以下建設內容：一是建設綠色多元化能源供應系統，包括電、熱、冷、氣等多種能源形態，光伏、風電等分布式能源，或氫能、生物質能、熱泵、工業余熱余壓等；二是充分發揮工業企業和工業園區負荷側調節能力，通過多能互補和能源梯級利用，實現工業能效提升；三是建設新型儲能系統，包括電化學、物理等多元化智能儲能單元；四是建設智慧能源管控系統，推動工業數字化智能化綠色化融合發展；五是通過工業綠色微電網相關技術裝備創新和產業化應用，研發推廣微電網核心電力電子產品。
工業綠色微電網典型應用場景在上述建設內容的基礎上，進一步突出關鍵環節、應用重點、示范亮點，具體可從以下七個方向選擇申報：
（一）可再生能源就近高比例消納。工業企業和工業園區利用自有設施、場地建設分布式光伏、分散式風電、風光互補發電、生物質發電、熱泵，以及儲熱、儲電等設施，實現可再生能源供給、儲存、傳輸、利用的智慧管理。
（二）工業領域大規模儲能應用。根據工業企業和工業園區終端用能需求，建設多元化用戶側儲能設施，創新儲能系統集成與智能控制技術，建設智慧能源管控系統，在峰谷價差大的地區實現大規模儲能應用，并具備較好的盈利能力。
（三）重點行業電氣化靈活性改造提升。結合鋼鐵、有色、化工、建材、機械、紡織、電子等行業用能特征，對終端用能設備和工藝流程進行靈活性改造，提高終端用能設備電氣化占比，實現生產效率和用能效率協同優化。
（四）工業領域多能高效互補利用。通過多種清潔能源協同開發利用，實現工業企業、工業園區一體化電冷熱氣供應、多能高效互補，推動能源生產和消費的智能化匹配協同運行。
（五）工業余熱余壓利用。工業園區或工業企業推動現有熱電聯產機組實施節能降碳改造、供熱改造、靈活性改造“三改聯動”，開展能源梯級利用和余熱余壓綜合利用，提高能源利用效率。
（六）工業領域氫能多元化應用。在工業副產氫豐富和可再生能源制氫就近利用的區域，實現氫能“制儲輸用”一體化，推動氫能在工業領域的多元化應用，擴大氫能替代化石能源應用規模。
（七）智慧能源管控系統支撐調節。運用“云大物移智鏈”等技術，構建智慧能源管控系統，加強源網荷儲多向互動，增強負荷響應能力和調節支撐能力，推動工業數字化智能化綠色化融合發展。
