座機(jī):027-87580888
手機(jī):18971233215
傳真:027-87580883
郵箱:[email protected]
地址: 武漢市洪山區(qū)魯磨路388號中國地質(zhì)大學(xué)校內(nèi)(武漢)

零碳園區(qū)是分布式綜合能源系統(tǒng)的一種形式
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時間:2025-08-19 14:05:41瀏覽次數(shù):17
2025年6月30日,國家發(fā)展改革委、工信部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布第一份零碳園區(qū)政策文件《關(guān)于開展零碳園區(qū)建設(shè)的通知》,對零碳園區(qū)的用能與排放標(biāo)準(zhǔn)、申報(bào)程序、園區(qū)建設(shè)的重點(diǎn)任務(wù)等做了明確規(guī)定。山東、四川、江蘇等省迅速跟進(jìn)發(fā)布了本省零碳園區(qū)試點(diǎn)建設(shè)方案。
確定零碳園區(qū)標(biāo)準(zhǔn)與申報(bào)程序?qū)?a href="http://www.youbojiaoyu.com/t/零碳園區(qū).html" >零碳園區(qū)建設(shè)非常必要,但更重要的是應(yīng)充分認(rèn)識零碳園區(qū)作為分布式能源系統(tǒng)的一種形式,對加快推進(jìn)我國各地能源轉(zhuǎn)型與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要價值。如果地方政府能夠針對零碳園區(qū)機(jī)制障礙,深化零碳園區(qū)機(jī)制改革,就對解決當(dāng)?shù)?a href="http://www.youbojiaoyu.com/t/能源轉(zhuǎn)型.html" >能源轉(zhuǎn)型和減碳工作中的問題具有“四兩撥千斤”之效,為“十五五”能源轉(zhuǎn)型和低碳技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好制度環(huán)境和市場空間。
能源轉(zhuǎn)型系統(tǒng)瓶頸制約日益突出
當(dāng)前,氣候變化倒逼的能源轉(zhuǎn)型核心內(nèi)容是使目前以化石能源為主的高碳能源系統(tǒng)最終轉(zhuǎn)向以可再生能源為主的零碳能源系統(tǒng)。推動可再生能源大規(guī)模發(fā)展替代化石能源,是實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)型的重要途徑。
過去十年,我國能源轉(zhuǎn)型成績斐然,成效顯著,主要表現(xiàn)在相關(guān)指標(biāo)“規(guī)模擴(kuò)張”方面。2014—2024年,風(fēng)電發(fā)電量從1500億千瓦時到9916億千瓦時增加5.6倍;光伏發(fā)電量從250億千瓦時到8341億千瓦時,增加了32.4倍。2024年風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電裝機(jī)合計(jì)14.1億千瓦,提前六年超額完成2030年12億千瓦裝機(jī)目標(biāo)。此外,新能源汽車(包括純電動汽車和插電混動汽車)銷售量從2014年的7.48萬輛猛增到2024年的1286.6萬輛,十年增長171倍。
基本上,幾乎所有國家在能源轉(zhuǎn)型的第一階段(簡稱能源轉(zhuǎn)型1.0)是從可再生能源規(guī)模化發(fā)展開始的。這一時期政策重心,主要圍繞可再生能源規(guī)模擴(kuò)張。
然而,新能源裝機(jī)規(guī)模快速增加,波動性風(fēng)光電并網(wǎng)規(guī)模短期內(nèi)迅速增長,迅速“消耗”了現(xiàn)有電力系統(tǒng)不多的“冗余調(diào)節(jié)能力”。2024年年初開始,越來越多的省市電網(wǎng)對分布式光伏并網(wǎng)“亮紅燈”,西部風(fēng)光電大基地建成項(xiàng)目限電與輸電容量不足等問題開始凸顯。這實(shí)際上表明,“系統(tǒng)瓶頸”已經(jīng)成為當(dāng)前能源轉(zhuǎn)型的主要矛盾,能源轉(zhuǎn)型政策應(yīng)適應(yīng)這一矛盾轉(zhuǎn)變將政策重點(diǎn)轉(zhuǎn)向推動“系統(tǒng)轉(zhuǎn)型”。否則,在現(xiàn)有電力系統(tǒng)的“靈活性”或“調(diào)節(jié)能力”沒有明顯提升的情況下,政策繼續(xù)以新能源“規(guī)模擴(kuò)張”為重點(diǎn)反而加劇能源轉(zhuǎn)型中的問題,增加能源轉(zhuǎn)型的成本。
能源轉(zhuǎn)型應(yīng)盡快進(jìn)入2.0新階段
能源轉(zhuǎn)型1.0階段的突出特點(diǎn)是依托既有能源(電力)系統(tǒng)來發(fā)展可再生能源。因此,能源轉(zhuǎn)型1.0階段的可再生能源的發(fā)展規(guī)模,特別是波動性風(fēng)光電的規(guī)模,取決于現(xiàn)有的能源(電力)系統(tǒng)“冗余調(diào)節(jié)能力”。從這個意義上,我國能源轉(zhuǎn)型1.0階段風(fēng)光電裝機(jī)多年快速增長,除了相關(guān)鼓勵政策外,更重要隱含前提是電力系統(tǒng)仍有冗余調(diào)節(jié)能力。隨著現(xiàn)有電力系統(tǒng)冗余調(diào)節(jié)能力的收縮,能源轉(zhuǎn)型必須盡快進(jìn)入到2.0階段。
能源轉(zhuǎn)型2.0階段的基本特征是以“系統(tǒng)轉(zhuǎn)型”為重點(diǎn),帶動可再生能源規(guī)模化發(fā)展。能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵是提升系統(tǒng)靈活性。這一階段系統(tǒng)靈活性提升,應(yīng)從兩個方向同步推進(jìn)。
一方面,通過機(jī)制創(chuàng)新和技術(shù)改造提升現(xiàn)有集中式電力系統(tǒng)的靈活性,在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不變的情況下進(jìn)一步提升其整合大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的能力。比如,通過完善輔助服務(wù)市場機(jī)制識別煤電機(jī)組靈活性改造的潛力,并充分實(shí)現(xiàn)煤電機(jī)組靈活性改造的價值;通過優(yōu)化區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線,優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度規(guī)則等深度挖掘現(xiàn)有電力系統(tǒng)的低成本調(diào)節(jié)潛力。
另一方面,根據(jù)用戶側(cè)分布式光伏、分布式儲能、電動汽車、熱泵等分布式能源資源(DERs)數(shù)量和規(guī)模日益增加的趨勢,通過市場機(jī)制創(chuàng)新和技術(shù)改造,增強(qiáng)配電網(wǎng)整合分布式能源的能力,使這些給傳統(tǒng)集中式電力系統(tǒng)平衡帶來巨大壓力的DERs轉(zhuǎn)變?yōu)榛谂潆娋W(wǎng)的各類分布式能源系統(tǒng)可以利用的靈活性資源。從我國實(shí)踐看,只有同步加強(qiáng)這兩個方面的“系統(tǒng)轉(zhuǎn)型”工作,才能以更為“經(jīng)濟(jì)”的方式提升電力系統(tǒng)的靈活性,從而為可再生能源規(guī)模化發(fā)展提供更為廣闊的空間。
如果從能源轉(zhuǎn)型的底層邏輯分析,能源轉(zhuǎn)型2.0階段后還有一個3.0階段。2.0階段是為了更好地、以較為經(jīng)濟(jì)的方式整合更多的“大規(guī)模”風(fēng)光電和分布式可再生能源資源(DERs),通過機(jī)制創(chuàng)新和技術(shù)改造,挖掘和實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的大規(guī)模集中式靈活性(比如煤電靈活性,抽水蓄能)和分布式靈活性。
能源轉(zhuǎn)型3.0階段則是將靈活性重點(diǎn)轉(zhuǎn)向用戶側(cè)分布式非電能源資源,通過大力發(fā)展各類分布式能源系統(tǒng)來“更經(jīng)濟(jì)”地提升配電網(wǎng)整合波動性分光電和分布式靈活性資源的能力。
就電力系統(tǒng)來說,這一階段的關(guān)鍵是:以輸電網(wǎng)為中心的傳統(tǒng)電力集中式系統(tǒng)要逐步轉(zhuǎn)向以配電網(wǎng)為中心的未來電力系統(tǒng),而配電網(wǎng)要以用戶為中心。這里的用戶包括基于各類分布式能源、產(chǎn)消者、用能主體而構(gòu)建的不同規(guī)模和層級的分布式電力系統(tǒng)(比如微電網(wǎng))和分布式能源系統(tǒng)。建立在智慧能源管理系統(tǒng)之上的大量家庭、建筑、社區(qū)、園區(qū)則成為各類分布式能源系統(tǒng)基本單元。
總之,“系統(tǒng)轉(zhuǎn)型”是能源轉(zhuǎn)型2.0和3.0階段共同的核心內(nèi)涵。區(qū)別在于,2.0階段的系統(tǒng)轉(zhuǎn)型重點(diǎn)是電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型,3.0階段則是電與非電“系統(tǒng)”統(tǒng)籌協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)型。從我國能源轉(zhuǎn)型實(shí)踐看,由于我國電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型滯后于波動性風(fēng)光電規(guī)模快速增長的需要,加上風(fēng)光發(fā)電成本快速下降,電與非電能源轉(zhuǎn)換和平衡成本快速下降等綜合因素導(dǎo)致分布式能源系統(tǒng)的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢日益凸顯。因而零碳園區(qū)作為連接能源轉(zhuǎn)型2.0和3.0的一個特殊載體將成為深入推進(jìn)地方能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵抓手。
零碳園區(qū)的獨(dú)特優(yōu)勢
從“系統(tǒng)轉(zhuǎn)型”邏輯看,當(dāng)前以電力轉(zhuǎn)型為核心的能源轉(zhuǎn)型,本質(zhì)上是電力系統(tǒng)面對高比例的波動性風(fēng)光電和未來海量的分布式可再生能源資源,尋找技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上可行的“靈活性資源”和“系統(tǒng)平衡方案”。
從集中式電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型分布式電力系統(tǒng),從分布式電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型分布式綜合能源系統(tǒng),都是基于這個邏輯。
零碳園區(qū)作為一個分布式能源系統(tǒng),其多種能源的綜合平衡相比于單純的分布式電力系統(tǒng)平衡,具有顯著的成本優(yōu)勢和更強(qiáng)的靈活性。這種優(yōu)勢的核心在于多能耦合和能源形態(tài)轉(zhuǎn)換的能力。
一是降低對昂貴電儲能的依賴。電能儲存(如鋰離子電池)雖然響應(yīng)速度快,但成本高,且存在一定的壽命限制。分布式能源系統(tǒng)通過將多余的電力轉(zhuǎn)換為其他形態(tài)的能量儲存(如熱能、冷能),可以大幅減少對純電儲能的依賴。通常情況下,儲熱成本僅為儲電的1/5~1/10,儲熱替代儲電降低初始投資60%以上。
二是多重能源形態(tài)轉(zhuǎn)換,提高系統(tǒng)靈活性和冗余度。分布式能源系統(tǒng)能夠利用熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)、電鍋爐、熱泵、電制冷機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等設(shè)備,實(shí)現(xiàn)電、熱、冷、氣等多種能源形態(tài)的相互轉(zhuǎn)換,從而提供多路徑的平衡選擇。當(dāng)單一能源(如電力)出現(xiàn)供需不平衡時,可以通過轉(zhuǎn)換到另一種能源形式來解決。這不僅可以實(shí)現(xiàn)削峰填谷手段多樣化,而且通過多源互補(bǔ)、增強(qiáng)系統(tǒng)韌性更能提高綜合能源利用效率。多能協(xié)同可使系統(tǒng)運(yùn)行成本降低20%~30%;樓宇儲熱通過熱慣性提供“等效虛擬儲能”,降低電網(wǎng)實(shí)時平衡壓力。
三是優(yōu)化能源流,有效減少棄風(fēng)棄光。通過多能耦合和存儲,可以將VRE發(fā)電高峰時段無法消納的電力轉(zhuǎn)換為其他形式的能量(如熱、冷、氫),從而有效消納棄風(fēng)/棄光,提高可再生能源的利用率。
總之,零碳園區(qū)作為分布式綜合能源系統(tǒng)的一種形式,核心優(yōu)勢在于打破電能單維平衡的局限,通過熱—電—冷多能轉(zhuǎn)換與低成本的儲熱技術(shù),將平衡成本從高價的“電力域”轉(zhuǎn)移至低價的“熱力域”,實(shí)現(xiàn)了更高效率和更低成本的平衡。
零碳園區(qū)面臨的關(guān)鍵機(jī)制障礙
產(chǎn)業(yè)體制機(jī)制的本質(zhì)是協(xié)調(diào)不同參與主體的利益,使不同主體利益達(dá)成“均衡”狀態(tài),推動產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。零碳園區(qū)良性發(fā)展面臨的能源機(jī)制障礙很多。然而,筆者認(rèn)為,從能源轉(zhuǎn)型的底層邏輯出發(fā),妨礙零碳園區(qū)良性發(fā)展的關(guān)鍵機(jī)制障礙是,現(xiàn)有的能源體制機(jī)制是圍繞“以化石能源為主的大能源系統(tǒng)”形成的,無法平衡大量分布式能源、零碳園區(qū)和各類分布式能源系統(tǒng)與大能源系統(tǒng)的根本利益沖突,從而妨礙零碳園區(qū)和分布式能源系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。
以化石能源為主的傳統(tǒng)大能源系統(tǒng)主要是傳統(tǒng)的集中式電力系統(tǒng)與熱力系統(tǒng)。傳統(tǒng)的集中式電力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)是從生產(chǎn)經(jīng)過傳輸?shù)接脩舻囊粋€單向流動系統(tǒng)。基于這一套系統(tǒng),具有自然壟斷性質(zhì)的電網(wǎng)與熱力管網(wǎng)企業(yè),其成本和收入受到政府專業(yè)監(jiān)管機(jī)構(gòu)嚴(yán)格監(jiān)管。兩部制定價中的固定收費(fèi)部分并不能完全覆蓋電網(wǎng)和熱力管網(wǎng)固定成本,相當(dāng)一部分的固定成本(30%-70%)需要通過(電力和熱力)銷量來回收。
零碳園區(qū)一旦真正落地,就意味著相當(dāng)一部分“能源大系統(tǒng)”的原來用戶轉(zhuǎn)變?yōu)榱艘粋€大電網(wǎng)或大熱力網(wǎng)的競爭者。因?yàn)樵瓉泶笙到y(tǒng)這些用戶的部分電力或熱力“銷量”變成了零碳園區(qū)或分布式能源系統(tǒng)“自產(chǎn)自銷”,大系統(tǒng)減少的這些銷量所承載的電網(wǎng)或熱力管網(wǎng)固定成本無法收回,直接損害“大系統(tǒng)”的利益和穩(wěn)定服務(wù)能力。
比如,一個零碳園區(qū)有60%的電力和熱力需求可以在園區(qū)系統(tǒng)內(nèi)部成員之間“匹配”,只有40%仍需要大電網(wǎng)和大熱力系統(tǒng)提供。假定現(xiàn)有的定價結(jié)構(gòu)和收入來源不變,就意味著60%電力和熱力銷售量所承載的大電網(wǎng)和大熱力管網(wǎng)固定成本無法回收。
如果把“大系統(tǒng)”損失的這部分銷售量包含的固定成本部分全部轉(zhuǎn)嫁到40%的銷售量上或者固定收費(fèi)上,其結(jié)果要么加速這些零碳園區(qū)的完全脫網(wǎng),導(dǎo)致大系統(tǒng)陷入(用戶脫網(wǎng)與收費(fèi)提高的)“死亡螺旋”,要么零碳園區(qū)無法落地,其中的成員仍然回歸大系統(tǒng)。顯然,無論哪種后果都無益于能源轉(zhuǎn)型的良性推進(jìn)。
深化零碳園區(qū)的改革契機(jī)
在破除零碳園區(qū)機(jī)制障礙、深化零碳園區(qū)機(jī)制改革方面,地方政府是主體,應(yīng)當(dāng)積極承擔(dān)改革的首要責(zé)任。這不僅因?yàn)榱闾紙@區(qū)具有地方“特色”,相關(guān)的能源體制機(jī)制改革權(quán)大多屬于地方政府的職責(zé)權(quán)限,而且因?yàn)榱闾紙@區(qū)給地方提供了一次通過構(gòu)建本地的分布式能源系統(tǒng),以“系統(tǒng)”而不是“項(xiàng)目”邏輯形成低碳能源、產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)聚合優(yōu)勢的機(jī)遇。
零碳園區(qū)發(fā)展的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件日趨成熟,本質(zhì)上開啟了對傳統(tǒng)集中大能源系統(tǒng)的“解構(gòu)”。這客觀上為地方政府提供一個搭建本地零碳能源系統(tǒng)或平臺契機(jī),進(jìn)而為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)低碳轉(zhuǎn)型和新興低碳技術(shù)、產(chǎn)業(yè)提供更為廣闊的市場空間。
因?yàn)楸镜?a href="http://www.youbojiaoyu.com/t/零碳能源.html" >零碳能源系統(tǒng)“消納”的零碳能源越多,新興低碳技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間就越大,傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)低碳轉(zhuǎn)型就越順利。
要將這一契機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲牡胤?a href="http://www.youbojiaoyu.com/t/低碳.html" >低碳產(chǎn)業(yè)和低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)勢,地方政府需要按照能源轉(zhuǎn)型邏輯,整合本地各類資源形成聚合優(yōu)勢,破除相關(guān)機(jī)制障礙,助力零碳園區(qū)和各種分布式能源系統(tǒng)發(fā)展。
一是要聚焦用戶側(cè)的本地資源橫向聚合優(yōu)勢,抵消大系統(tǒng)的單一資源和技術(shù)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。特別要注意的是,要以橫向系統(tǒng)聚合而非縱向聚合方式為零碳園區(qū)或各類分布式能源系統(tǒng)提供服務(wù)和助力。比如,把本地風(fēng)光資源集中到本地投資公司的方式就屬于縱向聚合方式,無法形成本地“系統(tǒng)優(yōu)勢”。
二是發(fā)揮地方政府在解決機(jī)制障礙方面的優(yōu)勢。除了電力外,熱力、水、建筑能耗等涉及的政策與機(jī)制障礙改革權(quán)限基本在地方政府手中。充分用好這些機(jī)制和政策改革資源,不僅有利于分布式能源系統(tǒng)發(fā)展,而且有利于獲得一定與“大電力系統(tǒng)”的談判優(yōu)勢。
三是從系統(tǒng)轉(zhuǎn)型角度,通過組織與制度創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)土地、屋頂、可再生能源資源與用戶需求的分布式集成優(yōu)化,為可再生能源開發(fā)、低碳制造業(yè)發(fā)展和傳統(tǒng)制造業(yè)低碳轉(zhuǎn)型提了更大空間,并有可能在機(jī)制上實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)、鄉(xiāng)村振興和共同富裕等目標(biāo)的協(xié)調(diào)推進(jìn)。
上一篇 > 政府推動零碳發(fā)展可以采取哪些措施?
下一篇 >沒有了