（香樟推文）国际能源署（IEA）将其视为全球可持续能源系统的第一燃料

2023-03-02

关键词：工业园区； 综合能效； 节能； 减碳

介绍

能源效率通常用能源强度来表示，国际能源署（IEA）将其视为全球可持续能源系统的头号燃料。 根据工信部公布的数据，我国工业部门能源消耗占全社会能源消耗的65%。 近两个五年计划期间，全国规模以上工业单位增加值能耗分别下降28%和16%。 ，“十四五”开局年进一步下降5.6%。 提高工业能源效率将对减少化石能源的使用和减少二氧化碳的排放起到重要作用。

1、工业园区能耗与节能现状

（一）工业园区能耗特征

工业园区能源利用呈现五大特点： 1.园区以工业负荷为主，终端能源消耗形式主要为电、热、气、冷等，生产端涉及加工、转化煤炭、天然气、生物质等多种能源供应，能源系统复杂； 2、园区发展阶段和产业结构不同，呈现出流程型、离散型、新兴研发型等不同的能源消费特征，负荷需求在时间和空间上具有多样性和异质性； 3、冷、热、电等能源类型，以及燃气、水等承载能源的公共产品，需求量大且集中，对供应可靠性和质量要求高； 4个园区能源负荷特征复杂，对能源供应可靠性和稳定性要求严格，输配电系统运行调度复杂，对清洁、高效、可靠、经济的综合能源供应服务需求旺盛； 5 大部分园区都有热电联产、热电厂和发电厂等能源基础设施。

（二）工业园区碳排放现状

作者团队建立了1600多个国家级和省级园区能源基础设施的数据库。 以2014年为基准年，研究发现，园区能源基础设施装机容量达到515吉瓦，占当年全国发电总装机容量的10%。 38%，这些设施产生的温室气体排放量占全国的21%，SO 2 排放量占12%，NOx排放量占15%，淡水消耗量占全国工业淡水消耗量的5%（郭等等人濮阳园区能耗管理系统建设，2021 年）。 园区能源基础设施具有三大特点：1.煤电装机占比高达87%； 2、小机组，特别是50MW以下机组占比62%，小机组普遍能效低； 3 能源基础设施的温室气体排放量平均占公园排放量的 75%（Guo 等人，2018a）。 基础设施的特点之一是它已经投入使用了很长时间。 一旦投产，排放基本锁定。 它既是园区的基本排放，也是园区节能减碳的关键节点。

以我国最重要的两个国家级园区为例，涵盖国家级高新技术产业开发区和国家级经济技术开发区，能源消耗具有代表性和典型性。 全国共有169个高新区，2019年高新区GDP占全国的12.3%。2015-2020年，国家级高新区能源消耗强度持续下降， 2020年均值从0.584吨标准煤/万元工业增加值下降到0.451吨标准煤/万元（周力，2021）。 2020年，国家级高新区能源消费约占当年全国终端能源消费总量的5%。 《国家高新区绿色发展专项行动实施方案》（国科发火[2021]28号）提出，2025年国家高新区工业增加值能源消耗强度预期目标为0.4吨标准煤/万元，其中50%的高新区力争降至0.3吨标准煤/万元以下。

到2021年，217个国家级经济技术开发区将贡献全国GDP的11%。 郭、杨等对210多个国家级经开区的能源种类进行了分析（郭等，2018b），国家级经开区煤炭消费总量占园区能源消费总量的74% 2015.%，而我国工业部门煤炭消费比重为56%，表明煤炭在国家级经开区一次能源结构中的比重较高。 近年来，国家级经开区能源结构多元化发展步伐加快。 在余热利用的同时，以生物质、生活垃圾、工业固废为原料的能源基础设施等非常规能源在东部地区发展尤为迅速。 与此同时，园区的太阳能光伏屋顶也成为亮点。

再以浙江省为例，浙江省120个省级以上工业园区工业增加值占全省的64%。 效果越来越大。 数据显示，其120个工业园区能源消耗总量约占全省46%，以煤炭为原料的基础设施规模达71%。 能源结构仍然依赖石油和煤炭，低碳转型任务艰巨。

（三）工业园区节能增效的实践与创新

我国各级工业园区节能工作卓有成效，不断推动绿色低碳发展，主要体现在五个方面。

一是聚焦重点领域，针对园区能源系统、产业结构、工艺流程、基础设施、交通物流、公共建筑等重点领域，系统推进全过程节能，加大开发、应用和推广力度。推广节能技术和产品。

二是升级集中能源基础设施，建设能源绿色岛屿，推进热电冷联产，开展化石能源清洁高效利用和超低排放改造，实施煤炭减量和天然气超低排放相结合余热余压利用，多层次利用能源。

三是积极利用可再生能源，促进能源结构转型升级。 “一园一策”开发利用光伏、地源/空气源热泵、沼气、生物质等，提高可再生能源比重； 灵活应用用户侧高压并网和低压并网技术、电网高低压开关、输变电技术等，实现可再生能源发电就地消纳，同时积极推进大用户直供电。

四是积极开展智慧能源探索，建设数字化、智能化的能源环境综合管理平台、精细化电能管理平台，利用物联网、大数据、人工智能等技术，对能源环境进行实时检测。能源生产、输配、储能和使用，通过系统优化和数字化智能提效，实现能源全过程精细化管理。

五是建立健全能源管理制度，落实能源管理、节能目标责任、节能奖惩等； 完善能源消费统计制度和重点企业能源利用状况报告制度。 审核、节能评估、能源管理体系认证等，推动高耗能行业重点领域节能减碳转型升级； 节能减碳。

二、提升工业园区综合能效的五大挑战

面对双碳战略目标和减污减碳协同增效、全面深化能效提升的总体要求，产业园区仍面临几项重要挑战。

（一）园区综合能效提升分类指导亟待加强

园区分布广泛，资源禀赋差异较大，具有共同特征。 园区之间的能源消耗总量和强度、碳排放总量和强度差异很大。 按照能源消耗总量和强度双控向碳排放总量和强度双控转变的要求，不同地区不同园区之间存在较大差异。 哪些碳控可以先控、如何控，缺乏分类指导。 迫切需要加强对提高园区综合能效、促进绿色低碳发展的分类指导。

（2）园区能源基础设施规模效率的结构性锁定

园区广泛推进基础设施共享，以火电为特征的集中式热电联产能源基础设施得到推广推广，但同时呈现“规模-效率”结构锁定，以化石能源为主的传统能源而新能源能源供给结构失衡导致温室气体排放出现结构性锁定。 目前，大部分基础设施的使用年限还不到设计寿命的一半，园区基础设施的节能减碳改造需要解决成本效益平衡、能源加工效率和转换和系统优化亟待改进（Guo et al., 2021）。

（3）终端电气化面临规模、数量和成本的综合约束

终端电气化是园区深化节能减碳的重要举措。 目前，园区内大部分企业的设备电气化面临规模小、数量多的问题，在节能增效技术创新和设备推广方面存在投资成本高等缺点。 课题组对某典型精细化工园区进行了专项调研（Tian et al., 2012），分析了其8大类5000台存量电机设备，总容量100MW，单台设备平均容量约为 10 千瓦。 大于15kW的电机设备只占设备总数的35%，容量占81%。 小型电机能效提升面临巨大挑战，需要电机技术整体提升。

(4) 能源效率的局部有效性和系统的整体有效性需要平衡

“十一五”以来，在节能减排约束性指标不断推进的推动下，重点耗能行业节能挖潜难度加大。 链条、全系统优化和节能改造。 以炼油行业为例，2020年，全国约25%的炼油企业能效水平高于标杆水平，20%的产能能效低于标杆水平。 我国火力发电、钢铁、化工和垃圾焚烧热电联产能源效率较高，但与周边城市和社区在余热利用方面的进一步合作仍有很大潜力。 研究表明，我国北方地区工业余热供热潜力约为区域供热需求的1.4倍（郑等，2020）。

（五）园区物流、能源流精细化管理存在明显短板

《国务院关于印发2030年前碳排放达峰行动计划的通知》（国发[2021]23号）要求“加强园区物流管理”，物流是一个广义概念，包括原材料和能源。 园区物质流和能量流管理是全过程节能减排最直接、最有效、最经济的措施，是推进园区综合能效提升的重要抓手。 但在实践中，三级计量体系建设作为物质流和能量流管理的最基础工作，尤其是对中小企业而言，还存在明显的短板和薄弱环节。

3.推进工业园区重点节能减碳项目

从系统工程和全局角度，推进园区经济-能源-环境（“3E”）系统整体优化，实施园区节能减碳增效工程。 鼓励优先使用可再生能源，实施能水协调，加强节约、增效、开源，产业和能源结构双优化、双清洁，优化资源要素配置； 以园区基础设施建设为重点，促进能源与环境基础设施系统优化和循环共生； 搭建智慧管理平台，推进能源管理、园区安全、环保、物流等多方面的集成化、智能化。为此，建议优先推进园区节能减碳的以下重点项目。

（一）园区节能减碳分类指导能力建设项目

“一园一策”，研究制定园区分类管理办法。 从绿色发展水平、经济规模、产业特征、能源结构、能源效率、碳排放等维度，对园区进行分类； 从产业结构优化、生态产业链网络、能源系统优化、基础设施升级等方面，明确各类园区能源效率提升重点。

总体而言，园区作为实体经济的主战场，未来随着经济的持续增长，能源消耗总量和碳排放总量将继续增长。 针对园区能源消耗和碳排放特点，课题组提出了“以地定产、以产见能（碳）、以能（碳）优产”的碳达峰策略（陈鲁军） , 2021; Lyu et al. , 2022),以提高园区综合能源效率为重点,系统有序推进产业结构优化、能效提升、能源结构转型、碳捕集四大举措，全面深化工业园区节能减碳。

研究表明，通过上述四类减排措施的有序实施，2015-2035年和2035-2050年全生命周期碳排放量可分别减少28%和51%（Guo等，2021） . 现阶段，园区应优先实施产业结构调整和能效提升碳减排项目，挖掘园区最大减排潜力； 二是提高园区非化石能源比重，加大CCUS应用。 从时间维度分析，2035-2050年通过产业结构优化、能效提升、能源结构转型等方式实现的减排潜力基本释放。 进一步深入减排需要依靠工业生产系统优化、工业空间布局优化和必要的CCUS。

推动园区能源结构优化，可重点以生活垃圾、生物质、污泥等能源转化为主，过程中余热高效回收为辅，“一园一策”大力发展风能等能源、光和氢。 现有研究表明（郭阳等，2021），2035年后，氢能、风电和光伏有望为园区碳减排做出更大贡献，其潜在减排贡献率约为73%~到2050年81%，其中氢能源预计2015-2035年减碳36%~37%，2035-2050年有望达到46%~50%，对减排起到积极作用园区深度减碳。

（2）园区基础设施共生节能减污减碳增效工程

针对工业园区能源基础设施的三大特点，课题组建立了年度存量碳减排模型，研究了五项主要技术措施的碳减排潜力和成本效益(Guo et al., 2016, 2018b) , 2021), 主要包括：天然气替代燃煤热电联产、垃圾焚烧热电替代煤炭、凝汽/纯凝汽轮机升级为背压式汽轮机、大容量机组替代小容量燃煤机组、发展自然燃气联合循环机组 替代燃煤小型机组。 研究发现，通过五项措施的综合应用，温室气体排放量可减少8%至16%，SO2排放量可减少24%至31%，NOx排放量可减少10%至14%，34%。可以节省 39%。 水势。 五项措施联动情景下，可获得519元/吨CO 2 当量的效益（按2015年可比价计算）。

园区能源基础设施与环境基础设施之间建立以余热利用、污水深度处理、污泥能量转化等为基础的能水耦合共生系统，可同时实现节能、节水、减污。 课题组研究表明，全国80%的国家级和省级工业园区拥有集中的能源和环境基础设施，72%的工业园区拥有集中式污水处理厂。 园区水环境基础设施与能源基础设施之间建立了能水耦合。 共生关系是减少污染和碳排放的重要措施（Hu et al., 2019）。 国家级经济开发区研究表明，210多个产业园区可以建立518种共生关系，其中239种以能源交换为基础，279个以水资源交换为基础； 通过共生，能源和水资源的节约潜力分别为 7% 和 73%。 %，可利用的节水潜力、节能潜力和碳减排潜力分别为每年12.8亿立方米，每年90.9万吨标准煤，每年572万吨CO 2 当量（Hu等， 2020 年）。

（三）园区数智链数字化电气化项目

加快数字化要素和智能制造向园区发展，推动企业层面和园区层面数字化、智能化、绿色化融合发展，加强电力管理智能化，提升产业链协同支撑能力，供应链，创新链，完善产业链。 韧性，增强产业链安全，推动“工业化+数字化+智能制造”新商业模式； 加强园区企业生产计划、工艺技术、物料配送、设备监控维护、质量控制、能流、物流智能跟踪管理。

建设数据驱动的园区节能减碳决策支持平台，设计开发园区基础数据库，并定期动态更新。 专业机构和科研单位将共同运维，开展数据挖掘研究，支持管理决策。

加强园区电气化建设。 针对园区内大量低压小容量用电用户，发展终端智能管控设备和资源群管控平台，建立碎片化资源觉醒聚合新模式，用“小设备”全面感知，灵活调整，本地控制多种类型的用户设备。 “大平台”聚合可调资源，智能辅助决策，分层分级响应；“强服务”聚焦用户无感知体验，拓展节能降费增值服务，实现共赢政府、用户和电网的情况。

加强园区电力资源优化配置。 通过能源系统综合规划、多用户交互、电网协调控制和智能改造，实现冷、热、电协调，源、网、荷、储集群联控； 通过优化电力电子设备的负荷和储能有功功率控制和无功功率调节，对冲有功功率和无功功率冲击，改善园区电能质量； 通过智能用电服务，基于设备级能耗数据，进行精细化综合能源服务。

（4）园区综合能效提升系统工程

立足园区产业结构和用能特点，加强产业园区能源体系建设，突出系统优化和全生命周期思维，重点抓好三个转型：一是横向多能互补，从单一能源到综合能源； 二是纵向建立“源、网、荷、储”统筹，形成多元化能源供需动态平衡和储能调节。 三是集中与分散相协调。

以化工园区为例，首先针对园区能源生产-能源供应-化工生产等多个系统，综合运用绿色生产工艺、电网系统优化、电机设备升级、余热回收等，等，促进园区系统性节能增效。 二是加强生产过程-产业环节-基础设施-安全环保管理的协同，抓住绿色化学与绿色化工技术融合的关键，加强短流程原子经济合成技术开发，实现源头污染减排和源头节能，过程共生耦合，实现园区整体能源效率的提升和污染减碳。

（5）园区三级计量及精细化物流能流管理提升工程

完善企业三级计量是“加强园区物流管理”的重要支撑。 推动园区精细化数字计量工程深入开展，配备能源、水、物资三级计量监控设施，实现数据驱动、精准管理； 全面实施计量工作数字化、智能化，建立实时数据驱动的智能物流管理系统。

在园区和企业设立能效专职岗位，推动耗能大、耗水大的企业配备三级计量设备，并适当提前配备数字化、智能化仪表，逐步实现全覆盖。园区覆盖，实时采集能流、物流信息并接入 园区智能管理平台，建立以多源时序数据驱动的园区智能分析和精细化管理决策，对能源和物流进行管理平衡好园区，并在此基础上建立数字碳管理体系。

通过完善园区企业用户侧分时三级计量表的建设和改造，针对园区多产品、多元素、多层次的物质和能量代谢结构、路径、自下而上清晰流程，量化揭示全生命周期环境 为改善影响，我们提出有针对性的减污减碳管控措施，促进企业内部、企业间物料闭路循环，以及行业之间，不断迭代优化循环。

人民网北京7月10日电（王少少 实习生尹柳玉）日前，六部门联合印发《工业能效提升行动计划》（以下简称《行动计划》）。

《行动方案》明确了“十四五”期间进一步提高我国工业装备能效的总体要求、主要目标、重要途径和保障措施，对推动能源效率提升具有重要意义。工业装备提效与高质量发展。” 机械工业节能资源利用中心主任侯瑞在接受人民网采访时表示。

《行动计划》有利于大力推动工业装备能效提升

工业设备是能源消耗的重点领域。 据测算，电动机、变压器、风机、水泵等21种机电产品约占全国总用电量的70%，燃煤发电锅炉和工业锅炉用电量约占全国的2/3年耗煤量。

侯瑞说，近年来，随着高性能电磁线、高取向硅钢、稀土永磁材料的推广应用，工业装备智能制造和绿色制造水平快速提升，我公司的发展势头良好。国家高效节能装备供给能力不断增强。 高效节能电机、变压器等零部件的装备制造能力达到国际先进水平。

随着600KA超大容量铝电解槽等先进节能技术和设备在行业的逐步推广应用，电解铝液交流电耗较十年前下降4.7%，行业能效领先企业电解铝液交流电耗12580千瓦时/吨，达到国际先进水平。 “目前，我国工业企业能源利用效率还有很大提升空间，技术节能还有一定潜力。” 侯锐说道。

预计2021年，全国节能装备行业企业约2.4万家，行业从业人员超过350万人，总产值2.7万亿元。 在侯锐看来，高效节能装备制造业已经涌现出一批制造业单项冠军和专精特异的“小巨人”企业，高效节能装备产业取得了长足发展。成为绿色发展新动能。 如陕鼓余热余压能量回收装置1200余台（套）应用于钢铁行业高炉冶炼过程，年均节能4万多吨标准煤/吨单元。

侯睿认为，工业设备系统能效的提升也面临着挑战。 首先，在实际项目中仅靠单一设备提高效率难以达到整体节能效果。 系统化、全产业链节能需求日益凸显。 二是与发达国家相比，我国高端节能装备产业创新能力仍然不足，部分关键装备和核心零部件依赖进口。 三是工业节能技术装备领域标准存在覆盖面不够、更新不及时、缺乏系统性节能标准等问题。

《行动计划》有利于加快提升工业装备能效水平

《行动计划》提出，坚持系统理念，坚持节能优先，统筹重点耗能工艺装备产品效率提升和全链条综合能效，稳步有序推进工业节能由局部单体节能向全过程系统节能转变。 “这些举措为进一步加快提高能效和工业装备高质量发展指明了方向。” 对此，侯锐建议：

一是加大节能技术选型和推广力度，增加节能设备和产品供给，加大节能新技术储备力度。 不断开发创新型节能增效技术，打造专业化、新型“小巨人”企业和节能增效技术装备领域单项冠军企业。 积极发挥节能技术装备产品推荐机制作用，甄选和推广能效先进、技术成熟可靠、节能经济性好的节能技术、装备和产品。 有关行业协会和高效节能装备制造企业要推动企业实施节能增效技术升级和装备改造。

二是实施用能系统能效提升行动，开展重点用能设备系统配套节能改造和运行控制优化。 装备制造企业要积极实施智能化、绿色化转型，加快制造基础工艺和新技术的融合发展，加快应用高效离心风机、低速大扭矩直驱等技术，提高效率和电机系统的质量。 加强高效节能装备设计、生产、应用等一站式服务，实现服务内容由单一设备、单一工艺环节节能向系统节能转变。

三是积极发展电锅炉、电窑炉等技术装备，加强关键技术和关键部件研究，提高产品技术水平和能效水平，扩大高效电气化终端用能设备供给。 推进煤炭等传统化石能源清洁高效利用，加强高效节能燃煤锅炉设计、生产、安装、运行一体化服务，有序实施煤炭减量替代.

四是完善工业节能标准体系，推动制修订一批产品设备能效强制性国家标准，加快制修订工业设备系统、跨行业能效标准。产业链整合、协调发展。 充分调动各类市场主体的积极性，充分发挥相关行业协会、骨干企业、相关标准研究机构的作用能耗管理系统的意义，注重国家标准、行业标准、团体标准与其他标准的有机结合。

在侯瑞看来，工业装备制造业要深刻领会和把握《行动计划》的重点，积极发挥产业上下游企业、行业协会、科研院所、高校和服务机构的作用。链协同创新，加快发展高效节能装备产业，不断提高工业装备系统能效，加快工业装备电气化和低碳化改造，助力节能增效和工业和信息领域高质量发展。