0引言

在全球應對氣候變化的大背景下,我國積極承擔大國責任,作出在2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和的莊嚴承諾。能源領域的低碳轉(zhuǎn)型成為實現(xiàn)這一目標的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在汾陽杏花村經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)(簡稱“經(jīng)開區(qū)”)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中扮演著舉足輕重的角色?！?a href="http://www.cancere.cn/t/十三五.html" >十三五”期間,汾陽市地區(qū)生產(chǎn)總值 (gross domestic product,GDP)年均增速超過20%,連續(xù)3年位居全省第一。

然而,隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和對可持續(xù)發(fā)展的追求,經(jīng)開區(qū)能源系統(tǒng)面臨著新的挑戰(zhàn)與機遇。一方面,傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)和基礎設施已難以滿足日益增長的經(jīng)濟需求和環(huán)保要求;另一方面,“雙碳”目標為經(jīng)開區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了指引。本文旨在深入分析汾陽杏花村經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)能源系統(tǒng)現(xiàn)狀,剖析當前存在的問題,結(jié)合區(qū)域發(fā)展定位和新形勢要求,提出切實可行的發(fā)展策略,為經(jīng)開區(qū)實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型、助力 “雙碳”目標實現(xiàn)提供理論支持和實踐指導。

1能源系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1能源結(jié)構(gòu)

經(jīng)開區(qū)主要能源類型為天然氣(占73.7%)、電力 (占13.8%)、成品油(占11.8%)和少量的生物質(zhì)能(占 0.7%)。主要用能領域包括工業(yè)生產(chǎn)用能,交通運輸用能,居民、商業(yè)生活用能及冬季供熱用能。工業(yè)用地以白酒釀造、包裝彩印為主要產(chǎn)業(yè),用能以天然氣、電力為主;公服、商業(yè)用地以及居住用地用能以電力、天然氣為主。經(jīng)開區(qū)能源類型如圖1所示。

1.2能耗及碳排放水平

經(jīng)開區(qū)現(xiàn)狀能源消耗總量約為13.4萬t標準煤?，F(xiàn)狀用電量約為1.5億kW·h,占總能耗的 13.8%;用氣量約為8 264萬m3,占總能耗的73.7%; 成品油消耗占比約為11.8%;生物質(zhì)能用量約為 1 500 t,占總能耗的0.7%。單位GDP能耗約為0.12 t 標準煤/萬元,比全國平均水平(0.49 t標準煤/萬元) 低76%。

從二氧化碳排放方面看,經(jīng)開區(qū)現(xiàn)狀單位GDP 二氧化碳排放量為0.34 t/萬元,僅為全國平均水平 (0.97 t/萬元)的1/3。從人均能源消費量方面看,汾陽市人均能源消費量為3.50 t標準煤,與全國平均水平相當,經(jīng)開區(qū)人均能源消費量為2.74 t標準煤,低于全國平均水平,尚處于經(jīng)濟發(fā)展階段。

1.3市政基礎設施條件

經(jīng)開區(qū)市政基礎設施較為完備。燃氣設施方面, 經(jīng)開區(qū)現(xiàn)有燃氣調(diào)壓站5座,分別為保健酒調(diào)壓站、 汾酒調(diào)壓站、杏花調(diào)壓站、中汾調(diào)壓站、大相調(diào)壓站, 5座調(diào)壓站總供氣能力為3.1億m3/年,經(jīng)開區(qū)已建成高壓燃氣管線共計16.2 km。天然氣主要服務于工業(yè)用戶,2020年經(jīng)開區(qū)工業(yè)用戶用氣量占比達97%。 隨著未來工業(yè)增長,天然氣用氣量會進一步增加,需進一步提升經(jīng)開區(qū)的天然氣管網(wǎng)和場站設施水平。

供電設施方面,經(jīng)開區(qū)電源為杏花村110 kV變電站(60 MVA)和一座35 kV變電站。杏花村變電站為單臺主變供電,供電能力不足,可靠性差,不能滿足未來區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需求。

蒸汽用能方面,經(jīng)開區(qū)主要工業(yè)產(chǎn)業(yè)是制酒釀酒,酒廠對蒸汽需求量巨大,目前主要由企業(yè)燃氣鍋爐提供。蒸汽成本取決于燃氣價格,用能峰谷差大, 暫無城市級集中供蒸汽設施。

供暖設施方面,經(jīng)開區(qū)暫無全面普及的城市集中熱網(wǎng),工業(yè)用戶主要利用工廠余熱、生物質(zhì)鍋爐、 燃氣鍋爐或電采暖,其他用戶以電、燃氣分散采暖為主。經(jīng)開區(qū)東部的國金電廠DN900熱水熱網(wǎng),未來可在非采暖季為酒廠企業(yè)提供部分制酒用熱基礎保障。

新能源設施方面,開發(fā)區(qū)新能源和可再生能源發(fā)展規(guī)模小,目前僅有1座生物質(zhì)鍋爐用于酒業(yè)蒸汽供應,年消耗量僅1 500 t。

2能源系統(tǒng)問題

(1)能源結(jié)構(gòu)單一。經(jīng)開區(qū)現(xiàn)狀能源消耗以天然氣、區(qū)域電力和成品油為主,能源結(jié)構(gòu)中化石能源占比高,可再生能源占比低。太陽能光伏開發(fā)比例不高,制酒企業(yè)耗能巨大且余熱未充分回收利用,生物質(zhì)能、污水能、空氣能等零碳能源開發(fā)利用不足。

(2)基礎設施支撐不足。經(jīng)開區(qū)110 kV杏花村變電站為單臺主變供電,供電能力不足,不能支撐未來發(fā)展需求。暫無完備的城市集中熱網(wǎng),工業(yè)用戶主要利用工廠余熱、燃氣鍋爐或電采暖,其他用戶以電采暖、燃氣分散采暖為主。

(3)能源系統(tǒng)管理欠缺。經(jīng)開區(qū)目前各種能源體系相互獨立,耦合度低,不利于多能互補、多網(wǎng)協(xié)同的綜合能源系統(tǒng)構(gòu)建。

3園區(qū)級能源系統(tǒng)優(yōu)化策略借鑒

園區(qū)在推動我國實體經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化發(fā)展中發(fā)揮了關(guān)鍵作用,是支撐制造強國戰(zhàn)略的主戰(zhàn)場。有研究表明,園區(qū)二氧化碳排放量約占全國總排放量的31%[4],園區(qū)是資源能源消耗最集中的地方?，F(xiàn)階段,為了節(jié)約能源,保護環(huán)境,我國各級園區(qū)都在持續(xù)推動綠色低碳發(fā)展。田金平等研究指出我國工業(yè)園區(qū)節(jié)能提效實踐創(chuàng)新主要體現(xiàn)在以下5個方面: ①聚焦重點領域,全過程系統(tǒng)性推進節(jié)能工作。②集中式能源基礎設施升級改造,多樣化開發(fā)利用余熱、 余壓和能量多級利用。③積極利用可再生能源,推進能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級。④積極開展智慧能源探索,實現(xiàn)能源全過程精細化管理。⑤建立健全能源管理體系。表1為典型園區(qū)能源系統(tǒng)節(jié)能提效實踐特點。

傳統(tǒng)能源供應方式成本高,對環(huán)境污染嚴重,為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,必須實施能源轉(zhuǎn)型。經(jīng)開區(qū)應充分借鑒成功案例,根據(jù)自身特點制訂能源規(guī)劃。

4經(jīng)開區(qū)新形勢發(fā)展要求

經(jīng)開區(qū)的發(fā)展定位是做強做大“杏花村汾酒”專業(yè)鎮(zhèn)、建設山西省開發(fā)區(qū)改革創(chuàng)新發(fā)展示范區(qū)、創(chuàng)建中國詩酒文化第一城和打造國家級經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū),總體目標是優(yōu)化“一區(qū)六園”布局,增強自主創(chuàng)新能力,創(chuàng)新體制機制,改善創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)境,形成產(chǎn)業(yè)體系,完善成果產(chǎn)出、轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化機制,建成創(chuàng)新型特色區(qū)中園,實現(xiàn)治理體系和治理能力現(xiàn)代化,打造低碳發(fā)展的“杏花村模式”并力爭躋身國家傳統(tǒng)能源供應方式成本高,對環(huán)境污染嚴重,為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,必須實施能源轉(zhuǎn)型。經(jīng)開區(qū)應充分借鑒成功案例,根據(jù)自身特點制訂能源規(guī)劃。

(1) 能源安全要求。能源供應是經(jīng)開區(qū)制酒產(chǎn)業(yè)的命脈所在,新的能源系統(tǒng)必須以保障能源安全為前提和底線。依托經(jīng)開區(qū)內(nèi)優(yōu)越的天然氣供應系統(tǒng), 增加外部氣源供給,探索非常規(guī)氣源接入,加快多種能源綜合利用,構(gòu)建多能互補、多源共濟的能源供應體系,提升能源供應系統(tǒng)的韌性和安全水平。

(2)能源綠色轉(zhuǎn)型需求。在保障能源供應安全的前提下,積極承擔經(jīng)開區(qū)先行先試的責任,探索以制酒產(chǎn)業(yè)為主的園區(qū)能源系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型路徑,因地制宜開展分布式光伏、光儲直柔、生物質(zhì)能綜合利用、 氫能應用等新能源利用試點示范,推進電能替代工程,實現(xiàn)能源系統(tǒng)綠色低碳轉(zhuǎn)型。

(3)能源利用效率提升。盡管經(jīng)開區(qū)單位產(chǎn)值能耗較優(yōu),但低碳發(fā)展仍有提升空間,新型能源體系將梳理經(jīng)開區(qū)內(nèi)外余熱廢熱、廢棄物和可再生能源資源,建立綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈,提升能源資源利用效率, 降低綜合能耗水平,進一步增強能源系統(tǒng)的安全保障能力。

5經(jīng)開區(qū)新型能源發(fā)展策略

5.1優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)

(1) 加大可再生能源開發(fā)力度。提高太陽能光伏開發(fā)比例,推進屋頂分布式光伏建設,結(jié)合公建、工業(yè)廠房及農(nóng)宅屋頂開展以光儲直柔技術(shù)為主的分布式光伏系統(tǒng)建設。綜合考慮汾陽市的生物質(zhì)資源條件,充分利用生物質(zhì)能,積極推進生物質(zhì)資源的綜合利用,實現(xiàn)能源、生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益的統(tǒng)一。開發(fā)生物天然氣,保障供氣安全并提升燃氣綠色化水平。

(2)提升能源綜合利用效率。實施制酒等產(chǎn)業(yè)余熱挖潛利用工程,采用先進循環(huán)水冷卻技術(shù)精細管控冷卻過程,實現(xiàn)水資源高效利用與熱量轉(zhuǎn)移。 運用酒糟余熱回收技術(shù),科學回收其蒸汽余熱,不僅可用于預熱鍋爐進水,降低能耗,提升能源利用效率,還可作為熱源用于廠區(qū)采暖,改善員工工作環(huán)境,減少對傳統(tǒng)采暖依賴。同時回收鍋爐煙氣余熱與污水余熱,提高能源利用率,推動產(chǎn)業(yè)綠色、高效、可持續(xù)發(fā)展,助力區(qū)域經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護。

5.2完善市政基礎設施

依托汾陽220 kV變電站,對經(jīng)開區(qū)電網(wǎng)進行升級改造,規(guī)劃建設2座110 kV變電站,保障供電安全,滿足未來發(fā)展的用電需求。推進分布式微電網(wǎng)建設,構(gòu)建多網(wǎng)融合的安全電力供應體系。重點推動采暖電氣化工程,鼓勵使用電驅(qū)動各類熱泵設施,滿足經(jīng)開區(qū)采暖需求,改善居民和工業(yè)用戶的采暖條件。

5.3構(gòu)建綜合能源管理系統(tǒng)

依托互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),構(gòu)建智慧能源系統(tǒng), 實現(xiàn)杏花村數(shù)字化能碳管控。推進智慧能源互聯(lián)網(wǎng)建設,構(gòu)建以新型電力和燃氣為核心,能源流、業(yè)務流、數(shù)據(jù)流“三流合一”的能源互聯(lián)網(wǎng)。構(gòu)建分級分類能源管理云平臺,在園區(qū)層面,基于能源中心構(gòu)建能源管理總控平臺,收集各子系統(tǒng)(電力系統(tǒng)、燃氣系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、分布式發(fā)電系統(tǒng)等)數(shù)據(jù)并進行監(jiān)控計算,分級分類調(diào)度各類能源;在企業(yè)層面,構(gòu)建基于分布式能源管理的云平臺子系統(tǒng),負責各企業(yè)能源的調(diào)度管理。

6結(jié)語

在全球能源轉(zhuǎn)型與低碳發(fā)展的背景下,本文全面、深入地分析了汾陽杏花村經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)能源系統(tǒng)的現(xiàn)狀、問題,并結(jié)合區(qū)域發(fā)展要求提出了有針對性的策略?，F(xiàn)狀層面,能源結(jié)構(gòu)存在對化石能源依賴度高、可再生能源占比低的問題,供電、供熱設施等基礎設施難以滿足發(fā)展需求,能源管理體系缺乏整合。然而,經(jīng)開區(qū)也具備諸多優(yōu)勢,如豐富的生物質(zhì)能、太陽能資源及制酒產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的余熱潛力?；诖?本文提出了優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、完善市政基礎設施、 構(gòu)建綜合能源管理系統(tǒng)等策略。

通過這些策略的實施,有望構(gòu)建多能互補的低碳能源體系,有效改善能源現(xiàn)狀,不僅滿足經(jīng)開區(qū)未來用能需求,推動區(qū)域能源轉(zhuǎn)型,實現(xiàn)“雙碳”目標, 還可為其他類似地區(qū)能源轉(zhuǎn)型提供寶貴的借鑒,對我國應對氣候變化、推進能源改革進程具有重要意義。這一系列舉措將助力經(jīng)開區(qū)在經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間實現(xiàn)平衡,走上綠色、可持續(xù)的發(fā)展道路。