张振新：数字化驱动的全生命周期碳中和解决方案

编者按：“双碳”背景下，随着科技水平不断进步和能源行业快速发展，分布式能源已成为引领能源领域发展的重要趋势之一。第十九届中国分布式能源国际论坛”于2023年12月12日在重庆召开，本次大会由中国能源研究会与中国能源网联合主办。会上，

双良节能股份有限公司低碳设计院副院长张振新做了主题为《数字化驱动的全生命周期碳中和解决方案》的报告。

以下内容根据论坛演讲实录进行整理。

张振新：感谢主持人，感谢大会的邀请。今天应该说非常容幸能够代表双良在这里给各位做一个介绍。

因为这次会议主要是分布式能源，我这里也对我们分布式能源方面做一下介绍。今天上午很多专家也提到，应该说在20年前分布式能源引入中国，最早的一个思路是利用天然气，冷热电联共来提供分布式能源系统。而上午很多的专家和领导都提到，从近期来说分布式能源系统还是会有更多的应用。但是从中远期来说，这种风光水气氢分布式能源系统可能是一种应用更广泛，或者说在碳中和目标下的一个常态。

我这里做一个演示，上面的部分实际上就是目前我们以天然气作为能源，作为原料，通过分布式能源发电，利用它的烟气进行制冷和供热，这是我们目前通用的分布式能源系统。而采用风光水气氢，我理解就是可再生能源这个层面利用光伏和风电，利用水电，还有一些其他的可再生资源产生的绿电，当然冷热是没有任何问题的，我们用电解水制氢，给氢做氯胺，包括上午大家还提到了制甲醇这些作为化工原料，当然也可以进行储能，也可以直接转化为制机械能而实现我们的分布式能源系统。

当然，如果说我们天然气能源系统，我这儿画了一个烟气测试US，我们二氧化碳普及以后，加上我们远期的风光水气氢储分布式能源系统，最终可以实现碳中和的目标。今天，我讲的内容主要围绕着这些方面进行介绍。

应该说，我们双良在能源领域碳中和，我们减碳的目标和大的方向是一样的，第一个是在能源的供给侧，我们采用一些低碳零碳的能源来取代传统的化石能源;第二个是能源需求侧，今天上午我们的吴局长讲到的，我们一方面要使用清洁能源或者说零碳能源，另外也要节能，实际上就是提高能源的利用效率来降低碳。还有就是刚才我提到的，今天好多的专家也提到碳普及来减少我们二氧化碳的排放技术。

我们的碳中和综合解决方案，我们把它列了一张图表，这里比较小，但是没关系，我们后面还要展开。我们从大的层面来说，我们从能源的供给侧和需求侧进行一个分类。

供给侧包括光伏、制氢、天然气、分布式能源、储能;能源需求侧节能、余热余压的应用、清洁能源供热、管理的能源降低;支撑体系主要是通过氟碳技术，包括上午领导提到的碳汇技术来减碳。

我们双良主持人刚才也说了，我们公司应该是从节能装备起步的，说通俗一点就是制冷机，我们现在天然气分布式能源里面用的烟气热水型的制冷机，就是我们从80年代开始生产的产品。我们这里叫吸收式制冷和热泵装备。90年代做了压缩式的制冷热泵，换热器主要为一些世界500强提供高端装备。

公司在2000年左右进入了节水领域，我们叫供冷。锅炉应该说是最早97年，做燃气锅炉。到了16年、17年的时候开始做电机锅炉，一会儿我会做介绍。另外一个比较大的调整就是从2000年以后，我们进入了光伏领域，我们在内蒙投资了将近200亿做单金硅和组建公司，以及我们去年投产的制氢装备，应该说我们双良的碳中和解决方案主要是依托我们这一些自有，另外在行业里还是比较领先的低碳或者是零碳技术，加上我们的数字化管理技术，来给大家提供装备服务。

首先，我介绍一下我们在能源供给侧，也就是分布式能源系统的低碳技术。第一，自然是光伏。光伏我们刚才提到，我们进入这个赛道还比较早，我们在二零一几的时候我们就介入了，当时我们是给多晶硅行业提供还原炉，提供还原装备。在2020年，我们开始利用多晶硅为原料，拉金做单金贵泵和片。包括去年我们投资了组建工厂，直接提供光伏组建给用户提供服务。另外，我们自己在无锡有一个能源公司，来提供分布式能源的数字化服务。具体的产品，还原炉应该是我们在行业里做的比较大，实际上这个产品也是替代进口的一个产品，解决我们多晶硅还原行业的一个核心技术，之前应该说都是一些进口装备，我们进入这个行业以后代替了进口，市占率达到了70%以上，我们的核心客户都是一些国内做多晶硅比较大的一些企业。

另外，我们自己直接投资了140个亿，规模以应该是100GW的单金硅材料，硅片和硅棒。我们主要的用户，这个就服务的更广泛了，主要做一些光伏、电池、包括组建的一些工程。当然，我们自己也消化了我们的单金硅材料的20%，建立了20GW的组建工厂，直接生产我们的单金硅组建产品，直接服务于我们的电力行业和能源行业，来提供我们一些高效的光伏组建，包括常规的一些P型和N型的182和210的一些光伏组建产品。

除了提供我们的硬件以外，我们还有提供整体解决方案。我们从勘探、规划、设计、工程实施、运维全流程的一个分布式光伏的服务，提供数字化的管理平台。依靠我们数字化的光伏技术，来配套我们的一些物能设备，制冷或者是供热提供一些高效的运维。具体的应用方面，一般就是工业企业屋顶的光伏，这个就大一点，这是一个制钢企业，它是5.96GW的屋顶光伏系统，里面的发电量达到了566万度电。

第二个部分，电解制氢。刚才段教授介绍的是光能制氢，我们这个还是比较传统的电解制氢。电解制氢主要路线有四种，我们现在目前行业里用的最多的或者是成本比较低，单台的容量可以做的比较大的是第一种，就是碱性水制氢—ELK工艺。我们双良就是利用了这种工艺来进行制氢的，包括从电源侧，电解槽以及气液分离和纯化，整个成套的系统我们都可以为用户来提供服务。

我们生产的核心装备是电解槽，应该说通过我们的技术研发，我们国家技术中心进行的研发，我们现在开发出来的新一代碱性电解水电解槽，我们有几个指标属于行业第一的。第一个，它的直流能耗，因为电解水平直流电，它的能耗指标在2500电力的情况下，它可以小于4度电，小于4个千瓦时，有3.992千瓦时。符合范围最低可以从20—100条，它特别的适合于我们的风电和光伏，光伏的发电量减少了，这样的情况下它的波动非常大，而我们的电解槽可以实现20—100%的符合条件范围。响应速率每秒钟10%，热启动时间小于10秒。单个小电解槽，我们现在目前2000立方米的属于标准产品，下一步的3000，更多的我们都会进行开发。

核心装备，包括刚才讲的电解槽和后处理，包括电源系统，以及我们的数字化服务。当然，包括核心设备以外还有一些光伏系统，比如说它的解液冷却，它需要冷却水，我们双良的空冷节水系统，正好用在这里。另外，它的解液属于高温水，也不算很高，90度的解液，对我们来说就是属于余热，我们用余热来制冷，制出的冷水可以用来纯化，气液分离这样的技术，也可以实现节能。

当然，从光源来说我们有高效的组建，利用我们的云管理平台可以提供云联一体化的智能化服务，提高整个制氢系统的一个能效和可靠性。

这是我们用的一些典型案例，目前主要是在内蒙等一些做多晶硅和光伏的企业。当然，制氢作为原料，上午很多专家和领导都介绍过，作为原料可以做合成氨，利用空风技术产生的氮气，和我们的氯氢做成合成氨，合成氨下游做尿素或者是做一些氯胺，这样的产品应该说就非常的广泛。

另外，上午也有专家提到，可以用二氧化碳和电解制氢做甲醇，我们叫绿色甲醇，这种应该作为一个基础原料，应用的范围也是非常广泛的。

第三个，我们叫燃气替煤，也是我们以前广泛使用的。应该说最常见的就是利用锅炉，这种方式应该说目前以后会越来越少，北京现在已经限制直接用燃气来供热的，更多的以后可能会用供热能源系统。现在像我们在一些企业，我们在贵州它直接采用天然气的气热电联供，它没带冷，但是它需要蒸汽，需要热水，我们可以用锅炉带动气冷机发电，产生变压器来供气，这也是一种共生能源系统。

应用最多的还是天然气冷热电分布式联供系统，上午应该说也有华电的领导介绍过一些具体的案例，我这里也提几个。第一个就是我们进博会的会址，我们国家会展中心它用了一套分布式能源系统，整个能源利用率达到了85%以上，实现了节能1.6万吨，减排4万吨二氧化碳。因为这个项目获得了分布式能源特等奖，应该说我们也非常的容幸，我们双良从14年开始，因为在行业里面做的也比较多，另外也有一些标志性或者是大的项目，也是连续九年获得了分布式能源特等奖的项目。

这里是我的一个展开，我们天然气分布式能源系统它毕竟是一种低碳能源，天然气的成分是甲烷，燃烧还是有少量的二氧化碳产生。我们双良因为现在有二氧化碳普及技术，用减液法来吸收二氧化碳，我们把燃气发电，通过我们的技术，把烟气里的二氧化碳进行吸收进行再利用，这样也能够实现我们天然气分布式能源的零碳供能的目标。我们双良目前的技术是碳普及技术，主要用的是ICC的新一代溶剂法，直接来吸收我们烟气中的二氧化碳。把它吸收以后怎么用?上午很多专家也做了介绍，上面也有提到。目前，我们双良的应用是把它作为冷酶，现在有一种叫二氧化碳冷酶的热泵，可能大家也听说过，空气燃热棒现在用的非常多。我们直接把二氧化碳作为我们的空气燃热棒的冷酶，它的优点就是热水温度可以更高，能效也比较高，而且直接把我们普及的二氧化碳作为一个原料进行回收，这样可以大量的减少我们二氧化碳的排放。

电能替代，我把它放在了供给侧这一块，上午很多专家也提到，气风气光电这些，我们采用电锅炉、电蒸汽锅炉转化成蒸汽和热水进行一个储存，进行一个蓄能，实际上也是一个储能的方式。只不过它和化学储能或者是别的电池储能不一样，它是直接把它储能成蒸汽或者是热水，这个应该说我们在北方也有比较大的应用。像张掖临泽县的项目，实际上它就是气风电的能源利用的典型案例，上了40GW的高压电器锅炉和3台1万立的水箱，就是利用气风电，把电能直接转化成热水，满足整个县城的供暖。

百威啤酒是利用绿色电能或者是气光电，直接转化为蒸汽，通过大型的球罐进行储存。需要用的时候把蒸汽进行一个解吸，把它放出来使用，所以我也把它放在了能源供给侧的应用。还有一些锅体蓄热锅炉，我们在一些民用项目上，它主要利用了峰谷电价，晚上电价低的时候我进行蓄热，白天我进行一个放热，来实现应用。这是电能替代的一些应用场景。

刚才前面介绍的应该是我们能源侧的一些技术，下面简单的介绍一下我们在能源需求侧它的一些应用。能源需求侧利用最大的一块就是余热应用，也就是我们双良从85年到现在一直做的事情。其实我们的分布式能源用在天然气分布式能源系统上也是属于余热，因为我们是内燃机的钢套水和烟气的余热。但是我们现在可以把它广泛的用在领域，我这里有几个指标，第一个叫废热水，生产工艺中只要有65度以上的废瑞水，我们就可以把它用来制冷，制低温冷水。低温冷水，右边我写的是0—25度，最低可以到0度，最高20多度肯定是没有问题的。能够节省我们原来制冷所需要的高品位能源。当然，我也可以制热，你这个低温的热，原则上我们是按照11度最是低的，10度以上的热我通过吸收式热泵和压缩式热泵技术，把它可以转化为55度到110度、120度的高温热，实现低温余热的利用。当然，如果你的余热本身的温度还可以，60度以上，那我可以直接转化成低压蒸汽，用我们的热泵技术进行转化，实现了高品位能源的节省。

用的非常广泛的是在北方，因为在北方供热属于民生工程，我们现在北方应该说大量的应用在电场循环水的余热回收。电场实际上也是属于热电联产，但是它产生的电能的同时，会有一部分的冷段损失，通过冷却塔，通过烟囱进行排放。我们也通过热泵的技术，把循环水烟气的热量进行回收，实际上也实现了废热的利用，实现了低碳。

还有一些工业循环水，包括后面会介绍低热能，应该说也可以广泛的利用，因为它也是一种零碳能源，直接从地下取热，把热量取出来之后用于我们的采暖或者是工艺使用。

还有一个就是污水源，对于我们城市来说都有污水厂，这个污水的规模和城市，企业的规模是成正比的，我们把污水处理完以后的中水，我们把这个热量进行综合利用。把热量提取出来之后，可以提供采暖或者是工艺用热。

目前，我们也统计了一下，我们在全球大概有三万多台利用低温余热制冷的装备，余热制冷和制热的装备，广泛的是用在石化、钢铁、化工、纺织、生化、供热、民用领域。

最后，简单过一下，建筑领域我们的解决方案。应该说，大家一想到建筑节能就是高效机房，这一块儿应该说国家有对高效机房的一些指导方案和指导政策。从我们企业来说，我们从高效的制冷机、高效的输配、储能、智慧运维这些方面来实现整个制冷机房能效的提高。当然，还有我们一些高效的制冷装备，现在用的磁悬浮、变频离芯、变频螺杆，各种提高能效的一些制冷装备，还有一些辅助系统，比如说我们的集成化的水系统，还有一体化的机房以及它的一些降低系统阻力的技术，包括采用一些变频泵，这些大家都是比较熟悉了。当然，还加上一些管理，制冷机房的优化算法，包括一些内效运行，精细化管理，能够提高整个机房系统的能效。

这里有几个典型案例，一个是我们江阴当地的国际大酒店，一个四星级宾馆。它通过改造以后，整体能耗降了32%。整个机房的能效指标达到了5.51%，这个是有合肥通用所的一个检测报告，所以也被授予了制冷高效机房的称号。

还有义乌机关事务管理局，应该一共是七栋楼，我们通过优化以后提高了它22%的运行能效。

最后，再提一下数字化管理。数字化管理应该说主要基于双良的混沌能源公司，它为我们零碳工厂和零碳园区开发的综合能源加数字化平台加算法的一套系统，从蒸汽系统，光伏充换、冷却水系统以及环保监测，冷热源系统，加上其他厂务系统，还有配电系统，把这个工厂的能源管理，包括提高它的能耗，通过我们数字化的平台进行一个高效的运维。

当然，对于建筑来说，我们也有一套数字化的平台和算法，包括前面聊到的分布式能源，包括我们的一些高效制冷，光伏建筑一体化，智能照明，还有一些能源微网，这些都聊到了。通过这些进行一个综合的考虑，综合能效，提高整个能源利用率，实现了绿色建筑或者说零碳建筑。

具体的应用案例简单看一下，像绿色工厂，我们著名的茅台酒厂，用了我们双良的能源管理系统。但是它用的设备也是我们双良的70振动的锅炉，也加上制冷，应该是20多台还是30多台的制冷机。

还有刚刚提到的迪士尼乐园，建筑这一块儿知名的像浦东机场，义乌政府，还有红豆集团。

供热主要是在北方，山西、甘肃、内蒙的一些项目。还有一些供热制冷的项目，我们的混沌能源公司，我们在软件行业也属于还是比较有实力的企业，据我了解，搞软件开发的员工就有180多人，作为搞软件的企业来说还属于比较大的一个企业。他们也获得了意大利A奖，德国红点奖，美国爱迪尔奖，这些国际的奖项。还有一些国内的一些奖项，应该说也属于互联网行业比较领军的企业了。

因为时间的原因，我这边介绍的内容就这么多，谢谢大家。