煤电企业开展综合能源服务的潜力场景与建议

史晓雷 国能宿州热电有限公司

高建强 国能龙源环保有限公司

孙超奇 首都科技发展战略研究院

世界能源发展正处于百年未有的大变革时代，能源多元化、清洁化、低碳化成为发展大趋势，碳中和已成全球共识。作为世界主要经济体和能源生产消费国，我国积极推动能源革命，为可持续发展贡献力量。然而，中短期内，煤电仍是我国的重要基础能源，如何使其更好地支持地区经济发展、保障能源安全和减污降碳成为值得探究的问题。综合能源服务应运而生，作为一种新型的能源服务模式，其有助于推动转型，支持经济发展与环境保护，目前已成为能源企业拓展的重点业务。

综合能源服务能够帮助煤电企业实现渐进式转型，最大限度减少转型阵痛，平稳地区经济发展。以煤电企业为重要载体开展综合能源服务，可以充分发挥我国资源禀赋优势，确保能源供给安全与稳定。同时，能提高能源总体利用效率，降低系统能耗，促进可再生能源消纳，有助于提升社会综合能效水平以及促进社会减污降碳。

一、煤电企业开展综合能源服务现状分析

(一)主要煤电企业积极布局综合能源服务

我国五大发电集团是煤电企业的主体，近年来将综合能源服务作为重要转型方向，先后成立了专门业务运作平台。2015年，国家电投集团设立综合智慧能源研究中心，2020年成立综合智慧能源科技公司，统筹公司综合能源发展;2019年，大唐集团设立智慧能源产业公司;2019年，华能集团、华电集团等企业筹建或改组综合能源服务公司;近年来，国家能源集团新设立了浙江等多家地域性综合能源服务企业，旗下国华投资也设立了综合智慧能源公司。

(二)热电联产等多能耦合模式快速发展

热电联产对于提升能源利用效率、解决能源供给、实现区域减污降碳协同治理有很好的效果，因此我国长期支持热电联产发展。根据国家能源局的数据，截至“十三五”末，全国热电联产机组装机约5.6亿千瓦，占煤电装机比重达52%。“十四五”期间，供热改造机组规划要达到5000万千瓦。热电联产为煤电企业从事综合能源服务提供了技术和业务模式基础。从市场主体来看，很多综合能源服务企业都是由热电联产供应商转变而来。

(三)灵活调峰为源网荷储提供了条件

煤电是现代能源体系中重要的灵活性电源。在新能源为主体的新型能源系统中，煤电灵活性特点为煤电企业从事源网荷储一体化业务提供了天然条件。截至2020年底，我国实际完成火电机组灵活性改造合计约8000万千瓦，虽然未完成“十三五”规划的目标，但是火电机组的灵活性调节功能获得了一定的发展。国家发展改革委和国家能源局《“十四五”现代能源体系规划》要求2025年煤电机组灵活性改造规模累计超过2亿千瓦。煤电企业利用灵活性技术，整合可再生能源，可以成为地区能源管理的重要组成部分。

(四)综合能源服务缺乏系统性模式

从实践来看，目前煤电企业从事综合能源服务仍在早期，缺乏系统性模式。传统能源体系具有源网分离、生产供给导向、工业化、中心化等特征，而综合能源服务则具有源网一体、服务导向、数字化、分布式等特征，这给传统能源企业带来了较大的转型压力和难度。大型煤电企业长期与用户端脱离，因此需要重新培养服务意识、服务模式。中小型煤电企业缺乏从事综合能源服务的资本和收益方面的承压力，不具备进行中长期开发和培育市场的实力。同时增量配网、电力市场改革等政策进一步深化与落地还需要一定的时间，因此短期内盈利模式并不明朗。

二、煤电企业开展综合能源服务的潜力场景

(一)分布式冷热联供能源站

依托城市蒸汽管网，开发基于蒸汽供热、蒸汽溴化锂制冷、余热回收热水为核心的分布式冷热多联供能源站，在能源站的有效覆盖范围内，为区域的公共建筑、住宅、工业园区等城市建筑群提供可靠稳定的供热、供冷、热水的生活/生产能源一体化供给服务。通过投资、建设、运维等灵活的商业模式，将单一的蒸汽供应商转变为区域集中式供热、供冷、热水的多联供服务商，实现城市能源梯级高效利用，大幅度提高用户舒适度，实现城市低碳节能减排。

(二)耦合生物质发电

生物质是一种典型的零碳燃料，生物质能则是零碳可再生能源。农林加工产业所产生的农林废弃物与传统发电行业相结合，既能解决部分固体废弃物的处理处置问题，又能在一定程度上助力传统电力企业的燃料低碳、零碳化进程。若结合BECCS(生物能源与碳捕获和储存)技术，生物质还可实现负碳排放。目前，我国生物质资源能源化利用量约4.61亿吨，实现碳减排量约2.18亿吨。

煤粉炉进行生物质掺烧耦合发电目前有 2 种方式：一是生物质研磨成粉掺烧，将秸秆粉碎磨成与煤粉一样的细度，通过专用生物质粉燃烧器将生物质粉喷入炉膛内参与燃烧。二是生物质气化掺烧，将秸秆在气化炉内进行高温气化制取燃气，锅炉上增加燃气燃烧器，将燃气通过燃烧器送入炉膛内燃烧。该技术目前在国内已经投运，但投资及运行费用较高，没有电价补贴政策的支持，很难保证经济效益。

(三)协同固废处置

积极探索燃煤电站协同处置城乡固废有利于固废减量化、无害化和资源化，具有较高的推广价值。

一是节省社会投资。利用燃煤电站既有的土地、设备、人员建设固废处理系统，成本低、周期短、见效快，无需大规模重复投资。二是空间优势突出。大型燃煤电站与污水处理厂、工业园区在空间分布上高度匹配，可就近高效处理污泥、工业园区废弃物等固废。三是处理能力强。燃煤电站锅炉容量大，能够接收大量污泥和垃圾焚烧。四是环保效果好。燃煤机组燃烧分解污染物更彻底，相比垃圾焚烧炉而言减少了非环保气体的排放。五是对固废的资源利用更充分。与普通垃圾焚烧电站机组比较，燃煤电站锅炉热效率高，蒸汽参数高，燃烧同样量的秸秆等固废，燃煤电站发的电更多，循环经济效果好。同时还可降低成本，节约资源。

(四)充换电站电力服务

利用电厂周边大量闲置空地，以及厂用电价较低的优势，建设以电厂直供电为主的大型充电桩智能停车场或换电站，消纳部分厂用电。尤其是对于电动汽车业务，目前正在推进标准蓄电池换电工作，在厂内建设蓄电池换电站，实现标准电池的充电，借助现有的分销网点实现蓄电池的输配，利用电价差获取差额利润，同时可以解决厂内电的消纳。

(五)未来“绿氨”燃料替代

氨是一种非碳基氢源，常温常压下，气态的氨很容易转化为液体，液氨储能高，而且便于储存和运输。使用NH3作为化石燃料的补充或替代燃料，将有助于减少化石燃料的使用，降低各个领域使用化石燃料时造成的二氧化碳排放。

电力公司的火力发电厂作为绿氨的重要目标用户，此前已经使用大量的NH3进行脱硝，相当数量的NH3已被安全地用作火力发电厂的脱硝剂，因此积累了诸多NH3的处理经验，有能力将NH3用作零碳燃料。

(六)发电侧储能

发电侧储能是发电站用来促进电力系统安全平稳运行的配套设施。从累计装机容量来看，目前抽水蓄能方式份额最大，但电化学储能因为其响应速度快、布点灵活等优点，成为发电侧储能应用领域的重要方式。发电侧储能的收益直接来源于电力市场，因此电力市场的总体运行状况对储能的发展有着直接影响。储能的价值主要体现在它提供的辅助服务上，因此辅助服务市场的规制对储能的收益有着决定作用。

储能技术按照不同的分类标准有不同种类。根据存储能量方式(技术核心)分为以下几大技术路线(暂不含最新/将来可能出现的其他新技术)。

图1 储能技术分类

电力多样性需求带动储能应用多元化，通信5G、IDC、充电桩等高耗电行业对储能需求大幅增加，电网端传统的调峰调频需求、新能源车和充电桩对储能的需求、IDC和通信基站对储能的需求均在孕育而生。对于发电企业而言，相比于建设新的电站，未来更多的关注点会集中在电力系统的优化方面。

(七)实体电站与虚拟电站的融合

在我国能源低碳转型过程中，虚拟电站将是支撑电力系统稳定运行的一个重要抓手，其作为一类特殊的电站参与电力系统的运行，具备传统电站的功能，能够实现精准的自动响应，机组特性曲线也可模拟常规发电机组。但与传统电站相比，其在形式、电能量流动方向、负荷特征、生产与消费的关系等方面仍存在较大区别。虚拟电站相当于一个智能的“电力管家”，通过通信技术与智能计量技术，进行有效聚合、优化控制和管理，形成更加稳定、可控的“大电站”，实现发电和用电自我调节，为电网提供源网荷储售一体化服务。这些可控资源不受电网运行调度中心的直接调度，而是通过资源聚合商参与到电网的运行和调度中。

图2 虚拟电站示意图

(八)循环工业园区建设

循环工业园区是依据循环经济理论和工业生态学原理建立的一种新兴工业组织形态，通过模拟自然生态系统生产者—消费者—分解者的循环途径改造产业系统、建立产业系统的“产业链”形成工业共生网络，以实现物质的闭路循环和梯级利用，最终建立可持续的经济系统。它是继经济技术开发区、高新技术园区之后的第三代工业园区形态。循环工业园区的目标是在最小化参与企业对环境影响的同时提高经济绩效。

循环工业园区以“一园一策”为原则，协助开发、建设资源共享的绿色、低碳、高效、智能、循环经济一体化园区，强化减污降碳协同增效。优化能源结构和产业结构，结合区域发展需求，开发多能互补、风火储一体化、增量配网等项目，促进园区能源结构调整改善。推动低碳技术创新应用转化，结合园区企业特点，探索有利于促进碳达峰关键技术的研究和开发。构建“双碳”目标管理平台，搭建园区智慧化平台，对协同项目进行有效跟踪、评估和生产指导，在此基础上构建灵活的能源供应及管理网架结构。

图3 循环工业园区示意图

三、煤电企业开展综合能源服务的发展建议

(一)加强政策引导和支持

建议制定本地综合能源服务规划，明确综合能源服务行业的发展方向。加大电力市场改革力度，推进电力辅助服务市场化改革，为煤电从事调峰调频等综合能源服务提供足够激励。鼓励企业与园区合作共同建设“源网荷储”的能源系统，促进“微电网”等示范落地，推进打破“隔墙售电”约束，打造新型综合能源服务试点示范工业园区。在煤电机组应急扶持资金、碳排放权指标、新能源发展指标、税收优惠空间等方面给予更多有利政策，同时在储能发展措施、绿电制氢扶持措施、整县光伏、新能源开发建设用地、旧机组升级改造、腾退土地再次利用等多方面、多领域、多层面出台支持政策。

(二)积极开展技术创新

建议煤电企业提升相关技术能力，充分利用太阳能、储能、氢能等领域的技术进步，实现多种技术的融合;与储能公司及相关机构合作，共同开展储能示范技术的应用与落地;与信息化、人工智能等公司合作，共同开发智慧能源的综合服务平台，建设综合能源服务“大脑”;与科研院所及高校等合作，共建综合能源服务、碳中和等实验室以及研究项目，利用应用场景优势，促进相关技术转化落地。

(三)探索综合服务新模式

建议煤电企业加快由生产型企业向服务型企业转型，转变思想认识，建立专业化的综合服务团队，主动接触终端客户，制定合理的市场营销方案，增强市场开拓能力。以热电销售为抓手开拓能效提升、节能优化、碳交易、碳资产管理、能源数据管理等多种类型的拓展服务，最终提供以客户为中心的全链条能源服务。搭建综合能源服务人才平台，提高人才教育和专业技能水平。引进或培养掌握电力、热能等多方面知识和能力的综合型的专业人才，并建立相应的人才激励机制，促进后期综合运营与服务。

(四)加快产业生态圈建设

综合能源服务的业务特点决定了其发展必须依靠生态体系建设和广泛的企业间协作，在综合能源服务领域构建共享的生态体系。建议煤电企业加快打造综合能源服务的生态圈，充分汇聚资源，寻求合作共赢的商业模式，助力产业可持续发展。