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

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产生的能源相关二氧化碳排放占全省排放总量的 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 万吨 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

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 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。 2 江苏省减煤控碳重点园 区识别 4 江苏省工业园区绿色低碳发展路径研究报告 根据江苏省工业行业煤炭消耗及二氧化碳排放数据分析结果，筛选出全省高耗能、 高排放重点行业，再结合江苏省省级以上工业园区主导产业和主要耗煤排碳产业，初步 识别出江苏省减煤控碳重点园区；此外，全省工业园区的能源基础设施，特别是以能源 电力为主导产业的园区都是减煤控碳的重点。 园区 7 ＜ 100 电力、热力生产和供应业； 对于碳排放量前 10 园区，能源基础设施仍然是耗煤的最主要来源，9 家园区主要耗 煤行业都包括电力、热力生产和供应业；化工、钢铁、造纸、纺织等高耗能行业的自备 电厂同时也是主要的耗煤来源。 16 江苏省工业园区绿色低碳发展路径研究报告 3.3 绿色低碳发展成效 江苏省进入后工业化时期较早，实现经济发展方式从规模速度型增长转向质量效率

业链位置导致排放差异较大，因此，同一产业内园 区碳排放水平也存在较大差异。 2.1 在产业上通过结构调整和增进协同，解决化工材料等上游产业降碳难度高的问题 础上优化结构、实现低碳转型是一个很实际的命 题。 考虑到高耗能、高排放行业减碳难度高，园区减排 有两种思路：一是产业结构由单一产业主导转向多 产业平衡发展，二是在园区内强化不同产业链的连 接。囿于技术可行性和经济成本，过程排放和部分 高能耗难以避免；在大量的市场需求背景下，受替 台时间较晚，政策出台力度不强，占比仅为 7%。 在推动经济发展的基本前提下，园区更热衷于大力 发展高产值且绿色低碳的新型产业，而对传统行业 的低碳发展缺少关注度，仅通过限制产业入园，淘 汰落后高耗能产业等途径实现碳减排。 29% 13% 21% 83% 33% 8% 系统性碳减排政策并没有得到园区重点关注 发展力洞察 I 绿色之星 — 中国园区低碳之路的先行者 16 双碳政策尚未完全落实到园区层面，园区低碳领导 电子信息类产业园区在低碳设施建设和数字化管 理方面走在众多园区前列。由于产业本身的能源 强度较低的特点，电子信息产业类园区在低碳表 现力方面展现出较其他类型园区明显的优势，碳 约束和技术减排压力远小于部分高耗能高排放产 业所属园区。但由于其能源消耗多以电力为主， 碳排放强度受到电网清洁度影响大。因此部分园 5.1 电子信息类园区：优化能源管理 区总产值 50% 以上），3 个园区的评估指数排名 居于前

新能源技术推动能源结构重大转型 ....................................................................... 43 （二） 绿色材料和工艺驱动高耗能工业深度脱碳 ........................................................... 45 （三） 数字化+AI 深度赋能制造业节能管碳 ..... 90%，危废处理成本下降 70%。 7. 电子信息制造行业 电子信息制造业作为技术密集型产业，正以绿色设计、智能制造、节能技术、 数智化转型与零碳运营五大维度构建全链条低碳生态体系，推动行业从高耗能向 高效能转型。在欧盟碳关税扩围、全球供应链碳约束趋紧的背景下，中国企业通 过技术创新与模式革新，将低碳理念融入研发、生产、运营全流程，不仅破解“高 32 碳锁定”困境，更以“中国方案”引领全球电子制造可持续发展浪潮。 间，提高电站的整 体运行稳定性。前沿技术的综合应用可充分提高光伏电站的发电效率并显著降低 运维成本，为光伏产业的可持续发展提供有力支撑。 （二）绿色材料和工艺驱动高耗能工业深度脱碳 新型节能及新能源材料技术重构高耗能工业降碳路径。以材料创新驱动能源 结构底层变革。2024 年数据显示，隆基绿能研发的 HPBC Pro 光伏电池量产效率 突破 26.5%，其氢钝化非晶硅/晶体硅异质结材料使组件发电效率同比提升

业 快速发展。在碳中和目标的约束下，高耗能产业发展空间 将进一步压缩，中国经济增长将从资源依赖向创新驱动模 式转变。新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高 端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备 等战略性新兴产业将得到加快发展；钢铁、有色金属、石化 化工、建材、交通、建筑等高耗能行业需要加快技术改造 并进入碳达峰平台期，高耗能高排放项目的上马也将受到 严格遏制；产业结构的转型升级将带动社会生活方式和消 除收益之外，绿色金融的另一大核心关切在于降低两 种与气候变化相关的风险，即企业的低碳转型风险和物理 上的气候风险。低碳转型风险一般指政府设定的低碳目 标、民众对气候变化的关注等对企业发展造成的影响，例 如高耗能企业在气候法规日益缩紧的大背景下会面临更大 的合规压力和降本压力。物理上的气候风险则是指气候 变化带来的诸多负面影响有可能直接降低企业的营收，例 如极端天气会破坏企业的供应链、打乱生产计划、农业减 等方面的作用，优化资源配置、规避交通拥堵，有效降低车 辆运输排放量。 3.6 美欣达智慧能源管理 ii 工业是能源消费和碳排放的大户，因此工业绿色低碳 转型是实现碳中和目标的重点领域。在此背景下，作为传统 高耗能产业之一，纺织印染行业面临着“双控”制度下限产 限电、落后产能淘汰的严峻挑战25。为此，浙江美欣达纺织 印染科技有限公司携手百度智能云，成功建立了智慧能源 管理系统，在有效实现能耗管控的基础上力求降本增效，

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

第一章 陕西省微电网发展背景 及意义 西北地区主要包括陕西省、甘肃省、青海省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区 五省（区）。在能源转型大趋势的推动下，西北地区面临着从大规模高比例传统能源为 依托的高耗能产业向以新能源为主要支撑的产业逐渐过渡的挑战。在西北五省（区）当 中，陕西省拥有最高的 GDP 和最大的人口规模、最高的火电装机和发电占比、相对偏弱 的风光资源、以及十分紧缺的水电资源。随着经济社会的高质量发展，陕西省需加快能 一、陕西省微电网发展背景及意义 西北地区主要包括陕西省、甘肃省、青海省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔 自治区五省（区）。在能源转型大趋势的推动下，西北地区面临着从大规模高比 例传统能源为依托的高耗能产业向以新能源为主要支撑的产业逐渐过渡的挑战。 在西北五省（区）当中，陕西省拥有最高的 GDP 和最大的人口规模、最高的火 电装机和发电占比、相对偏弱的风光资源、以及十分紧缺的水电资源。随着经济

排放，鼓励具备条件的企业率先形成低 碳、零碳能源消费模式。开展用能预算管理，继续实施工业能效“领跑者”制度，通过树 立标杆、政策激励、提高标准，形成推动高耗能行业能效水平不断提升的长效机制，促进 节能减排。定期发布单位产品能耗最低的高耗能产品生产企业名单以及能效指标，树立能 效标杆。对能效领跑者给予政策扶持，引导企业追逐能效“领跑者”。 编制工业企业节能减碳改造技术清单 从行业能耗 依法依规淘汰不符合绿色低碳转型发展要求的落后工艺技术和生产装 置 55 加强节能技术创新和推广应用，全流程系统化提升能效水平 56 编制工业企业节能减碳改造技术清单 57 定期发布单位产品能耗最低的高耗能产品生产企业名单以及能效指标 58 推广企业碳效码，建设重点企业碳账户，形成重点企业碳排放数据库 59 进一步实施能效“领跑者”制度，探索开展碳效“领跑者”创建，编 制重点用能单位/碳排放单位白皮书

07 ⑦ 液化石油气充装站标准化更新：更新改造存在安全隐患的设备，鼓励智能化提升。 ⑧ 城市生命线工程建设：推动地下管网、桥梁隧道等配套物联智能感知设备更新。 ⑨ 环卫设施设备更新：更新改造高耗能、技术落后的环卫设备，鼓励新能源车辆装备。 ⑩ 建筑施工设备更新：更新超过使用年限、技术落后的建筑施工设备。 重点领域四：推进医疗设备更新 推进医疗设备更新助力医疗体系高质量发展。医疗设备更新有助于增进人民群众健康福祉，推进健 根据上述方案，未来几年将持续推进城市公交车电动化替代，支持老旧新能源公交车和动力电池更 新换代。加快淘汰国三及以下排放标准营运类柴油货车。加强电动、氢能等绿色航空装备产业化能力建 设。加快高耗能高排放老旧船舶报废更新，大力支持新能源动力船舶发展，完善新能源动力船舶配套基 础设施和标准规范，逐步扩大电动、液化天然气动力、生物柴油动力、绿色甲醇动力等新能源船舶应用 范围。受益行业包括汽车、新能源、船舶等。 机等事故，防止额外经济损失。 在绿色化转型方面，在采用了光伏发电和地源热泵等新能源手段后，天津津荣天宇亟需一体化的平 台对新能源进行集中管理。此外，天津津荣天宇也十分注重节能降耗，针对其业务的高耗能冲压、焊接 生产工艺，能源使用消耗无法精益呈现，并缺乏系统级一站式整体规划设计，需要更加智能化的管理方 案以实现精益生产目标。 项目伊始，施耐德电气为天津津荣天宇提供了EcoConsult咨询服务，专家们通过数字化工厂降碳