武汉大学电气与自动化学院 廖思阳 副教授、博士生导师 2024年7月11日 高耗能工业参与电网供需互动符合国家战略 国家政府 电网公司 工业企业 六部门发布《工业能效提 升行动计划》，推进重点 行业绿色低碳发展 南方电网发布《新型电力系 统建设行动(2021-2030年) 白皮书》 云南钢铁企业正在实 现从传统生产向低碳 绿色智慧制造转型 ◼ 中央深改委2023年7月强调：清洁低碳、供需协同是 充电 放电 可再生能源 常规机组出力 网负荷 电 功功率 有 时间t 负荷侧控制 ⚫高耗能负荷发挥与储能类似的调节作用 ⚫很多负荷通过改造可以具备负荷侧响应能力 可再生能源 常规机组出力 网负荷 电 功功率 有 时间t 高耗能负荷 负荷降 出力 可再生能源波动控制——工业高耗能负荷 大容量工业负荷参与电网互动调节，是国家重大战略需求 2017年 六部委 《电力需求侧管理办法》（2017年） Wind:7% Wind:4% （a）我国电解铝产量分布 (b)我国主要省市弃风弃光率统计 全国电解铝产量分布与主要省市弃风弃光率 ◼电解铝分布在风电消纳问题突出的三北、云南地区 ，从地理条件上，高耗能负 荷平抑集中式新能源功率波动具备可行性 工业负荷调控可行性——区位契合 ➢ 电解负荷、电弧炉负荷的用电占全社会用电量的比例约18%，如果参与调节能够大幅提升电网灵活性 工艺类型 小行业 年产量

.......................... 8 2.3.1 实时耗能采集 .................................................................................................... 8 2.3.2 耗能统计分析 .................................... ................................................................ 9 2.3.3 未来耗能预测 .................................................................................................. 11 2.3.4 节能降耗考核 ........................... 11 2.3.5 耗能设备管理 .................................................................................................. 12 2.3.6 耗能对标管理 ...................................

2-2：江苏省国家级工业园区减煤控碳重点产业 8 表 3-1：碳排放总量前10园区碳排放主要行业 13 表 3-2：碳排放量前10园区煤耗情况 15 表 4-1：典型园区对比分析 25 iv 图目录 图 2-1：耗能耗煤排碳重点园区识别路径 4 图 2-2：江苏省2016-2020年工业煤炭消耗情况 5 图 2-3：江苏省2016-2020年工业二氧化碳排放情况 5 图 2-4：江苏省减煤控碳重点行业 目标影响巨大。 近年来，全省上下按照“生态优先，绿色发展”要求，大力推动工业园区绿色低碳 发展，在取得了显著成效的同时，依然存在一些问题，诸如总体绿色低碳水平和国内先 进地区还存在一定差距，高耗能行业能耗占规上工业能耗比重偏高、能源结构偏煤的问 题始终存在等，亟需探索全省工业园区在“双碳”背景下绿色低碳发展路径。 本研究瞄准减煤降碳核心目标，基于江苏省工业行业和工业园区能源消耗数据，研 期间工业绿色低碳发展方向的必由之路，对探究江苏省乃至整个长三角地区工业园区绿 色低碳发展路径与所需政策支持也具有重要意义。 本研究基于江苏省工业能耗、煤耗及碳排放情况，结合省级以上工业园区主导产业， 识别出耗能耗煤排碳重点园区，结合样本园区开展深入分析。在此基础上，一方面分析 江苏省工业行业降耗减煤降碳路径与潜力，另一方面开展重点园区绿色低碳发展路径研 究，最终围绕绿色低碳发展经验、主要问题以及路径形成研究结论和政策建议。

门和建筑业部门占比分别为 12%、5%。 3. 重点部门 传统耗能产业占比大。江西省能源消费主要集中于传统高耗能部门和行业。其中，高耗能部门主要包括能源 生产及加工转换、工业和建筑业等，合计约占全省能源消费总量的 63%。从行业维度来看，能源消耗高度集中于 电力、热力生产和供应业，黑色金属冶炼及压延加工业，以及非金属矿物制品业等三个高耗能行业。 3.1 电力部门 2020 年江西省电力生产领域 注：不包含原料用煤 来源：江西 EPS 模型结果 位居江西省工业部门碳排放首位的水泥行业，其排放总量超过其他所有行业的总和，钢铁、化工、焦化及有 色金属等高耗能行业依次构成主要排放源。模型预测表明，在政策情景和双碳情景下，高耗能行业均于 2025 年 前达到峰值，其中双碳情景下的排放下降趋势更为显著。 江西作为全国重要的水泥生产基地，其水泥行业二氧化碳排放已达峰。峰值后的快速下降对推动江西省工 CO2。 20 江西低碳转型中长期展望——基于 EPS 模型构建“双碳”路径 图 21 三个情景下江西省重点高耗能行业碳排放 注：仅包括二氧化碳直接排放 来源：江西 EPS 模型结果 图 22 三个情景下江西省有色金属行业碳排放 来源：江西 EPS 模型结果 高耗能行业电气化是江西省实现碳中和的重要抓手，尤其体现在利用电力和氢能替代化石燃料，为工业生 产提供中高温热需求。在双碳

中国"30·60"碳目标 2020年9月，我国提出"30·60"碳达峰、碳中和目标 国家相继出台多部"双碳"法律法规 践行"双碳"战略成为高质量发展的必然要求 园区：碳排放关键源头 能源角度： 工业园区耗能占全国耗能69%，碳排放量占全国总碳排放 的31% 民生与发展角度： 90%以上城市居民工作生活在园区中，80%以上的 GDP和90%以上的创新在园区内产生 园区：碳中和的天然试验田 物理界限分明：园区边界清晰，便于碳排放核算和管理 园区逐渐由只追求经济高速发展的运营模式向高质量全面发展的运营模 式转变 以电动汽车为典型代表的用能终端电气化的普及 园区级、建筑级分布式可再生能源技术的推广，以及储能技术的低成本 化 逐步淘汰高耗能产业，通过智能化手段改造基础设备，引进低碳技术 园区零碳操作系统架构 零碳操作系统关键特点 实现园区碳核算、碳管控、碳吸收与碳交易一体化 集中调控园区生产、交通、消费和信息环节 将园区作为一体化系统参与市场交易，提高市场竞争力 量化减碳潜力，参与市场转化经济效益，促进园区碳 减排与经济效益双赢 低碳管控技术： 优化规划配置和能源高效管控，实现园区环境效益和 经济竞争力提升 园区在"双碳"战略中的重要地位 工业园区耗能占全国耗能69%，碳排放量占全国总碳排放的31% 物理界限分明，生态系统独立，运营管理权明晰，成为践行碳中和的天 然试验田 是落实我国"双碳"战略的重要抓手和高质量发展平台

能查看实例当日能耗、当月同期平均能耗，快速对当日和当月的用能有个大 体的了解。查看当日当月当年用能 Top5，对当前实例最耗能的设备是哪些有具 体的了解，并可以对这些设备进行深入的分析，在最耗能的设备中寻找节能点。 查看当日当月当年分项用能占比，对当前实例分项耗能占比有个清晰的了解。总 用能图可以看到当天和昨天的用能趋势，快速的给出两天的每个小时用能变化， 还可以看到当期上期的总、最大、最小、平均。 前子分项再进一步的了解，一层一层往下找，我们可以找到最影响总用能的点位， 针对该点位寻找节能点。子分项用能趋势图中我们可以看出在周期内，每个时间 点的子分项占比概览，结合运维，可以找出在当前分项下哪一个子分项在每个时 间段最耗能，且最有节能潜力。子分项占比图中我们能发现在选定周期内每一个 子分项用能占比。 4.4.2 能耗对比 能耗对比分析中，可以查看当期用能曲线和上期用能曲线，管理人员可以看 出当期对比上期在每个

措。坚持科学制定年度对标管理提升一企一策指标，将能源消耗总量、炼油单位 因数耗能、万元产值能耗、二氧化碳排放量等纳入对标管理，按照“月督办”“季 度进度考核”“年度完成考核”的模式，督促公司能源管理效率的提升。每月组织 经济活动分析，加强全厂能耗、炼油单位因数耗能、燃动消耗等重点能耗指标与 行业内先进企业的对标，强化渣油加氢装置、连续重整装置等重点耗能装置的深 度对标，助力装置能效提升。生产运行部申报的《节能降耗管理项目》，获得 进行泄漏检测与控制，根据组件类型采取不同的检测周期，确保公司 VOCs 管控 体系能够准确、高效地运转。 1.3.3 经营创效方面 （1）能源供给侧进行改革，控制高耗能装置负荷。 炼油工艺的难点在于重质油馏分的转化，所消耗能源占全厂的 2/3 左右，因此 重质油的加工方案对全厂能耗的影响非常关键。公司抓住云南综合交通运输建设 “突飞猛进”市场机遇，配合中燃油公司大力开拓市场增产沥青，实行渣油加氢—催 单耗 30Nm3/h，催化烧焦 率减少 0.5%；在满足市场产品质量要求和产量需求的前提下，根据月度产品计划 控制汽油增量、增产航煤、稳产柴油，尽量降低催化裂化、加氢裂化、连续重整 及制氢等高耗能装置加工负荷；提高关键产品转化率及收率，如重整纯氢产率达 到 3.92%以上，尽量提高重整负荷，增加氢气产量从而降低制氢负荷，同时增产苯、 混芳等高附加值产品。 （2）减少或控制产品质量富余。

转换与回收利用（205-2）表、环统基101表 规上工业企业按要求填报 省级、部分市级层面按要求统计填报， 园区无能源平衡表 规上工业企业按要求填报 省级、部分市级层面按要求统计填报 地区能源平衡表 非工业重点耗能单位能源消费情况（205-5）表 地区能源平衡表 企业大多未落实填报 省级、部分市级层面按要求统计填报 205-5表、JT320表 地区能源平衡表 企业大多未落实填报 省级、部分市级层面按要求统计填报 在园区已有相关统计数据的基础上，结合补充数据表，对园区内各实体碳数据展开核算。 对于碳排放因子，应立足园区实情，实测在先，缺省在后。 26 规上工业 对于建筑业、交通运输业、服务业等非工业重点耗能单位以及居民生活，其二氧化碳排 放总量等于核算边界内化石燃料燃烧排放量、购入的电力、热力对应的二氧化碳排放 量之和，按式2计算。 园区主管机构将各领域碳数据核算汇总后，结合园区规上工业经济指标、用地面积指 tCO2）； E 输出电 输出的电力对应的排放量，单位为吨二氧化碳（tCO2）； E 输出热 输出的热力对应的排放量，单位为吨二氧化碳（tCO2）。 E 建筑业、交通运输业、服务业等非工业重点耗能单位以及居民生活 二氧化碳排放总量，单位为吨二氧化碳（tCO2）； 2 3.6 质量保证及质量控制 各调查单位应全面加强对二氧化碳排放数据来源、获取时间、记录格式、统计部门及相关责

630A 800A 成本 电流等级 直接投资成本对比 母线配电 列头柜+电缆配电 年用电成本对比 400A 母线 400A 列头柜+电缆 线路损耗 3.2 3.5 3.6 4.5 综合耗能 2. 运营成本 1. 直接投资成本 8 2.2 末端配电母线的典型应用场景 传统超大型数据中心通常机柜数量较多，单柜功率较低，部署大量服务器。受限 于传统配电线路布局，存在可用性下降、能耗增加及扩展困难等问题，系统灵活 传统交流供电方式正在面临着高功率密度的智算数据中心的挑战，主要有以下几点： 1) 损耗大:：各个变流环节（AC/DC，DC/AC，DC/DC等）都会带来一定的损耗，变流环节越多，损耗越 大。众所周知数据中心属于高耗能的行业，对于PUE的提升也就迫在眉睫，如何降低损耗就成为了数据中 心配电系统的关键。 2) 材料多：传统UPS + 48V DC供电方式对于高功率密度（>100kW）的智算机架来说，由于功率的上升而 过与网 关通信，将监测到的能耗数据上传至云端平台，用户可 以在平台上查看详细的能耗，了解不同时间段、不同设 备的能耗情况 。基于这些数据，管理者可以制定更加科 学合理的能源管理策略，例如对高耗能设备进行优化或 升级，进一步提高能源利用效率，降低能耗成本。 智能便捷运维 随着数据中心规模越来越大，结构越来越复杂，传统 的运维方式高度依赖人工巡检，效率低且易出错，难以满 足高效管理的需求。5SL6

18%；非化石能源消费比重达到 20%左右；森林覆盖率达到 24.1%，森林蓄积量达到 180 亿立方米，为实现碳达峰、碳中和奠定坚实基础。 到 2030 年，经济社会发展全面绿色转型取得显著成效，重点耗能行业能源利用效率达到国际 先进水平。单位国内生产总值能耗大幅下降；单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 65%以上；非化石能源消费比重达到 25%左右，风电、太阳能发电总装机容量达到 暖通：普及热泵系统，变频水泵，智能调节阀的使用，配合植入机器学习优化 算法的智能楼控平台，使楼宇能根据历史数据做出负荷预测和根据实时负荷变 化快速调整参数，让系统能效始终保持在高水平状态，尽可能地减少耗能，减 少碳排放 19 技术革新：采用多能互补的技术，将用户侧供能系统进行模块化设计，耦合微热网、 微电网和互联网，形成以产能、供能、储能、用能、节能 5 能合一的综合能源解决方 案 ▪ 经济效益： 冷热电耦合使总耗能量预估下降 10%，配电容量节约 31% ▪ 社会效益： 总碳排放强度预估降低 50~55%，引领该项目走向清洁、绿色、低碳、生态且可持续发 展的能源结构 图 6 项目综合能源解决方案架构图