王東

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

2020 年，中國在第七十五屆聯(lián)合國大會宣布：“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現(xiàn)碳中和”。中國碳達峰、碳中和目標（以下簡稱“雙碳”目標）就此提出，在國內(nèi)國際社會引發(fā)關(guān)注，同時也引發(fā)了各行業(yè)的廣泛討論。石油化工行業(yè)是工業(yè)體系的用能大戶，“雙碳”目標的提出，既是對石油化工行業(yè)提出了更高的要求，又為石油化工行業(yè)的技術(shù)發(fā)展路線提供了方向。

在“雙碳”目標提出前，石化行業(yè)對于能源的利用多以安全穩(wěn)定為基礎(chǔ)，以降低能耗成本為目標，建立了蒸汽為主、電能為輔的能源利用架構(gòu)。其中電能的利用主要為泵、風(fēng)機、攪拌器等電機用電，對電源穩(wěn)定性要求較高，多依賴于園區(qū)工業(yè)供電，對于光伏、風(fēng)電等存在不確定性的綠色電力利用較少。因此“雙碳”目標提出后，行業(yè)內(nèi)開始了對利用綠色電力的研究，提出了將綠色電力嵌入石化用電結(jié)構(gòu)的多能互補方向[1-3]。

本文以石化行業(yè)中一種典型的化工裝置-雙酚A生產(chǎn)裝置為例，結(jié)合其工藝和生產(chǎn)運營特點，從利用綠色低碳能源進行多能互補的角度出發(fā)進行了分析探討。

1 研究方法

石油化工裝置設(shè)計中，電能屬于高品位能源，在同等的能量值消耗下，電能的能耗核算成本屬于最高的一檔?；ぱb置能耗總量大，且對用電設(shè)備有較高的防爆等級要求，大規(guī)模的電能利用會極大提高用電網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備建設(shè)成本，因此在傳統(tǒng)的化工裝置設(shè)計建設(shè)中，會傾向于減少用電負荷，主要使用蒸汽等經(jīng)濟且穩(wěn)定的傳統(tǒng)能源。然而煤/油鍋爐蒸汽、火電等傳統(tǒng)能源的使用所帶來的碳排放成本日益顯著，隨著諸如風(fēng)電、光伏發(fā)電等綠色可再生能源建設(shè)和使用成本降低，提高綠色電能應(yīng)用比例，進行多能互補，成為化工裝置低碳轉(zhuǎn)型的一個有效途徑。

在雙碳目標的總體規(guī)劃下，石油化工多能互補研究探索目前較好的方案是在傳統(tǒng)的蒸汽、電、循環(huán)水等能耗結(jié)構(gòu)中，剖析出如風(fēng)電、光伏電、水電等綠色能源的可利用性。化工裝置的生命線是安全，因此能源選擇有其特殊性，必須要在滿足裝置本質(zhì)安全冗余的基礎(chǔ)上，才可以在裝置能耗需求中拆解出滿足風(fēng)電、光伏電、水電供能不確定性的高冗余度負荷。目前關(guān)于綠色電能替代的研究分為園區(qū)供能和裝置用能兩個層次[4-5]。

關(guān)于園區(qū)多能互補，目前主要是電氣工程領(lǐng)域?qū)υ?網(wǎng)-荷環(huán)節(jié)的能量來源和配電網(wǎng)的研究。在電源側(cè)，分布式發(fā)電、電儲能及綜合能源等技術(shù)的應(yīng)用促進了配電網(wǎng)能量來源的清潔化和多元化；在電網(wǎng)側(cè)，一次電氣網(wǎng)絡(luò)中的電力電子應(yīng)用、二次信息網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋等因素大幅提升了配電網(wǎng)的可控性和可觀性；在負荷側(cè)，目前電動汽車，家庭儲能站，工業(yè)儲能站的活躍發(fā)展也引發(fā)了業(yè)界的關(guān)注與研究[6]。

對于裝置用能的多能互補，目前研究較少。傳統(tǒng)化工設(shè)計能耗結(jié)構(gòu)整體上對于不確定性的冗余度非常小，若要實現(xiàn)裝置級別的多能互補，需要對具體的生產(chǎn)能耗用戶行為特征進行分析，從功能設(shè)計和工藝安全的角度分析判斷具體用戶對供能不確定性的冗余。以一種典型的雙酚A 生產(chǎn)裝置為例，分析其各能源用戶特點，并從其能否包容能源功率和時間不確定性的角度，探討使用風(fēng)電、光伏電能等綠色可再生能源的可能性。從單套化工裝置的角度出發(fā)，挖掘化工裝置單元操作中綠色能源替換潛力。

2 研究對象介紹

雙酚A，也稱BPA，分子式為C15H16O2，是世界上使用最廣泛的工業(yè)化合物之一，其生產(chǎn)原料苯酚和丙酮來自上游苯酚丙酮裝置，下游主要是生產(chǎn)聚碳酸酯、環(huán)氧樹脂、聚砜樹脂、聚苯醚樹脂、不飽和聚酯樹脂等多種高分子材料。本研究基于一種離子樹脂法雙酚A 生產(chǎn)工藝。

2.1 化學(xué)原理介紹

雙酚A 通過2 個苯酚分子與1 個丙酮分子反應(yīng)獲得，因此被叫做“雙酚A”，反應(yīng)方程式如下所示。

以上反應(yīng)過程均在離子樹脂床反應(yīng)器中進行，反應(yīng)溫度約60～ 90℃，壓力控制在0.8～ 1.3 MPa，苯酚過量投料循環(huán)使用，調(diào)節(jié)丙酮加入量控制反應(yīng)進程。反應(yīng)整體較為溫和，放熱量較小，因此目前主流的雙酚A 生產(chǎn)工藝在反應(yīng)器均無緊急冷卻設(shè)計，僅需聯(lián)鎖切斷丙酮進料便可終止反應(yīng)。

雙酚A 反應(yīng)生成p，p-BPA 和o，p-BPA 兩種同分異構(gòu)體，其中p，p-BPA 為目標產(chǎn)品，特性為在一定的溫度區(qū)間可以和苯酚以1∶1 摩爾比形成加合物結(jié)晶，在苯酚溶液中析出。加合物結(jié)晶可通過離心機等物理手段分離精制，得到的高純度苯酚/p，p-BPA加合物結(jié)晶，再經(jīng)加熱后可以重新分解為苯酚和p，p-BPA，分離回收其中的苯酚后便可以得到高純度的雙酚A 產(chǎn)品。

雙酚A 裝置生產(chǎn)中苯酚和加合物均需要維持一定溫度，一旦低于結(jié)晶溫度，會造成管道內(nèi)堵塞等影響正常運行操作，因此管道和設(shè)備的伴熱設(shè)計是雙酚A 生產(chǎn)運營關(guān)注的關(guān)鍵要素，詳見表1，這也使得該工藝的伴熱設(shè)計較為特殊且關(guān)鍵。

表1 苯酚、雙酚A 混合物比熱特性參數(shù)Tab.1 Specific heat parameters of phenol and BPA liquid mixtures

2.2 生產(chǎn)工藝介紹

離子交換樹脂法（簡稱樹脂法）雙酚A 生產(chǎn)工藝是以酸性陽離子交換樹脂作為催化劑的生產(chǎn)方法。樹脂法催化劑腐蝕性小，設(shè)備管道材質(zhì)要求較低；采用離子交換樹脂固定床反應(yīng)器，無需催化劑回收系統(tǒng)；僅產(chǎn)生少量含苯酚、丙酮的廢水、有機廢液、廢氣。樹脂法生產(chǎn)雙酚A 工藝的一般過程是過量苯酚和丙酮以一定的摩爾比混合輸入盛有酸性陽離子交換樹脂催化劑的反應(yīng)器中，二者發(fā)生縮合反應(yīng)生成雙酚A、水及副產(chǎn)物。反應(yīng)產(chǎn)物先脫除未反應(yīng)的丙酮、部分苯酚和反應(yīng)生成的水，經(jīng)過結(jié)晶、脫苯酚等步驟對雙酚A 進行精制和提純。最后經(jīng)過結(jié)晶、結(jié)片或造粒等不同的方法處理后得到固體的雙酚A 產(chǎn)品。對未反應(yīng)的丙酮和過量的苯酚進行提純，回收利用。一種BPA 典型流程如圖1 所示。

圖1 一種典型的雙酚A 生產(chǎn)工藝流程圖Fig.1 A typical BPA production process flow diagram

2.3 用戶能耗行為分析

2.3.1 能耗分析

本文以GB/T 50441—2016《石油化工設(shè)計能耗計算標準》中規(guī)定能耗核算系數(shù)，對某雙酚A 裝置各類能耗進行統(tǒng)一折算，能耗百分比分布如圖2所 示。

圖2 一種典型的雙酚A 生產(chǎn)工藝能耗分布圖Fig.2 Distribution of energy consumption of a typical BPA production process

從圖2 可以看出，該雙酚A 裝置生產(chǎn)過程能耗主要由蒸汽，電，氮氣和循環(huán)冷卻水構(gòu)成。其中：

（1）蒸汽主要是用做換熱器加熱源。蒸汽是在傳統(tǒng)的化工行業(yè)中應(yīng)用最廣的二次能源，是石油化工行業(yè)易得、廉價、穩(wěn)定的公用工程組成，蒸汽類能耗占比也最大。雙酚A 裝置的原料苯酚和丙酮可以直接從異丙苯法苯酚丙酮裝置獲得，因此通常不單獨建廠，而是嵌合在苯酚丙酮產(chǎn)品鏈中，蒸汽來源多為依托園區(qū)或工廠集中提供。

（2）電能主要是用于設(shè)備電機驅(qū)動和電伴熱消耗，其中電機驅(qū)動部分對電力穩(wěn)定要求非常高，對電能不確定性冗余非常??；電伴熱使用的是電流熱效應(yīng)，具有較大的用能優(yōu)化潛力。

（3）氮氣部分主要是作為惰性氣體消耗，主要由空壓站或園區(qū)集中供應(yīng)，在惰性氣體使用上，氮氣屬于穩(wěn)定且易得的選擇，使用其他氣體代替的話難度較 大。

（4）循環(huán)冷卻水主要是換熱器撤熱用，主要由園區(qū)或工廠循環(huán)水場集中供應(yīng)。

2.3.2 裝置用能行為分析

（1）蒸汽和循環(huán)冷卻水

基于目前的石油化工裝置設(shè)計思路，在裝置界區(qū)內(nèi)使用蒸汽作為熱源進行換熱器加熱和使用循環(huán)冷卻水進行撤熱仍是最經(jīng)濟和穩(wěn)定的換熱方式，且工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的裝置對于換熱器穩(wěn)定操作要求非常高，此處對裝置本質(zhì)安全設(shè)計影響頗大，因此進行用能優(yōu)化多采用換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等傳統(tǒng)節(jié)能措施，綠色能源如風(fēng)電和光伏發(fā)電直接在裝置層面參與優(yōu)化的空間較小。查閱相關(guān)文獻資料，園區(qū)冷熱動力中心和循環(huán)水場可以利用可再生能源驅(qū)動的電鍋爐、溴化鋰熱泵，天然氣發(fā)電機組等進行能耗架構(gòu)優(yōu)化[1，3，7]，如圖3 所 示。

圖3 一種典型的園區(qū)綜合能源系統(tǒng)架構(gòu)圖[7]Fig.3 An architecture diagram of a typical integrated energy system in chemical industry park [7]

（2）電能

從圖2 中可以看出，雙酚A 裝置的電能消耗在總能耗中占比不低，分別達到17.7%，在各類石油化工裝置中屬于高品位用能占比較高的，這為裝置使用風(fēng)電，太陽能等綠色可再生能源替代傳統(tǒng)火電用能提供了用能優(yōu)化空間。根據(jù)電能用戶用能特點，將其按照泵、攪拌器等常規(guī)轉(zhuǎn)動設(shè)備電機驅(qū)動，離心機（大型轉(zhuǎn)動設(shè)備機組）驅(qū)動，電加熱器，電伴熱四類用電進行詳細拆解數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 某雙酚A 裝置電能用戶分析Tab.2 Analysis of electric energy users of a BPA facility

其中：

（1）泵、攪拌器等常規(guī)轉(zhuǎn)動設(shè)備電機驅(qū)動用電穩(wěn)定性要求最高。機泵常配置備泵，且一般為工頻運轉(zhuǎn)，負荷較為固定；攪拌器需維持特定轉(zhuǎn)速以免被攪拌相失穩(wěn)，因此常規(guī)電機驅(qū)動設(shè)備，在裝置層面使用不確定性綠色能源參與供電的難度很大，即便是園區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)的波動對泵和攪拌器影響也非常大。該部分負荷需要在配電網(wǎng)環(huán)節(jié)進行重點優(yōu)化，避免不確定性傳導(dǎo)至用戶終端。

（2）雙酚A 裝置按照規(guī)模不同、配備的6～ 8 臺大型轉(zhuǎn)動設(shè)備-離心機，雖然跟機泵、攪拌器類似，也需要穩(wěn)定的電能供應(yīng)，但離心機高速轉(zhuǎn)動的機構(gòu)質(zhì)量很大，潤滑系統(tǒng)正常時，啟動和停機過程在1 小時以上，即轉(zhuǎn)動機構(gòu)的大質(zhì)量保存的巨大的動能儲備，因此諸如供電能源切換導(dǎo)致的瞬時失電不會帶來較大的生產(chǎn)波動或安全后果，為使用風(fēng)電、光伏在園區(qū)配電網(wǎng)參與功能提供了可能性。

（3）電加熱器主要用于雙酚A 渣油裂解加熱用，雖然用電量只占總用電負荷2%不到，但其為靜態(tài)設(shè)備，功能原理是使用電熱元件通電發(fā)熱效應(yīng)將裂解對象介質(zhì)加熱至250～ 300℃，在做好保溫降低熱損失的條件下，對電源短時間內(nèi)的波動敏感性較低，具備利用綠色電能和火電互補的潛力。

（4）電伴熱的大規(guī)模使用是雙酚A 裝置較其他大型化工裝置特殊之處。經(jīng)調(diào)研，國際市占率靠前幾種雙酚A 生產(chǎn)工藝專利技術(shù)持有方如Badger、科思創(chuàng)等，在經(jīng)過數(shù)十年的流程設(shè)計優(yōu)化和操作穩(wěn)定性經(jīng)驗積累后，均選擇了建設(shè)成本較高的電伴熱，而不是化工上常見的較為經(jīng)濟的蒸汽伴熱。除卻電伴熱施工便捷，伴熱均勻，覆蓋面積更大，操作靈活的優(yōu)點，其使用電熱效應(yīng)進行易凝固/結(jié)晶介質(zhì)的溫度維持和升溫，所需電能更注重時間積分量，而不是微分量即瞬時功率，因此對電源的波動起伏不甚敏感，在做好隔熱措施時，短時間的功能波動影響極小。

2.4 綠色能源替代方案

為了確保多能互補優(yōu)化獲得最大的綠色能源替代，需要在多時間尺度下展開典型場景選取和融合方法研究。以月、日、小時為單位時間跨度，充分計及“源-網(wǎng)-荷-儲”交互的不確定性（間歇性和波動性）過程，生產(chǎn)運營規(guī)劃結(jié)合配電網(wǎng)中綠色電源出力規(guī)律，建立不同時間跨度的綠色能源替代規(guī)劃方案和碳減排日程，優(yōu)化風(fēng)電、光電等綠電配置調(diào)度和儲能管理機制，盡可能地降低單位產(chǎn)值碳排放指標。

2.4.1 年跨度規(guī)劃

圖4 為多時間尺度下的用電負荷規(guī)劃，離子交換樹脂法（簡稱樹脂法）雙酚A 生產(chǎn)工藝在年時間跨度上有工藝自身決定的時間規(guī)律。所使用反應(yīng)催化劑不論是陶氏、朗盛、漂萊特等專業(yè)催化劑生產(chǎn)商提供的磺酸基樹脂，還是工藝專利技術(shù)方自制的諸如鍵和型離子交換樹脂，使用壽命相對其他石油化工催化劑來講較短。典型的催化劑更換周期為7～ 9 個月，個別性能優(yōu)越的催化劑能夠達到10～ 12 個月，催化劑更換操作持續(xù)2 周到1 個月，這也就使得雙酚A裝置的生產(chǎn)運營在一年之內(nèi)具有規(guī)律性，即7～ 9 個月進行一次催化劑更換操作。

圖4 多時間尺度下的用電負荷規(guī)劃 [8]Fig.4 Electricity load planning on multiple time scales [8]

各家工藝專利技術(shù)考慮催化劑更換這一操作，在設(shè)計上多采用反應(yīng)器冗余設(shè)計，即設(shè)有備用反應(yīng)器或切出一臺反應(yīng)器也可以短時間支撐滿負荷生產(chǎn)。因此催化劑的更換一般不會影響裝置整體生產(chǎn)負荷，但催化劑更換的過程，需要進行苯酚轉(zhuǎn)移，使用大量的熱脫鹽水對離子樹脂進行清洗，使用熱苯酚置換脫除新鮮催化劑濕基運輸保存所需的水（脫水操作），過程中需要熱負荷約4 000 kW，泵功率約28 kW，操作周期約14 天。

雖然催化劑廠商建議在切換反應(yīng)器前的一個月內(nèi)完成新鮮催化劑的脫水準備，但相對規(guī)律有序的生產(chǎn)流程，舊催化劑的卸載與新催化劑的裝填可以提前計劃調(diào)整，與風(fēng)電、光伏發(fā)電側(cè)供能高峰匹配規(guī)劃。

2.4.2 月跨度規(guī)劃

雙酚A 裝置運營另一特點是需要定期進行結(jié)晶器“融疤”處理。根據(jù)業(yè)內(nèi)操作經(jīng)驗，約30～ 45 天便需要對結(jié)晶器進行升溫操作，熔融結(jié)晶器內(nèi)壁積累粘結(jié)的固相?！叭诎獭边^程持續(xù)7～ 10 天，同時裝置需降負荷運行。雖然裝置產(chǎn)能下降至60%，但融疤過程需要融疤線機泵運轉(zhuǎn)，換熱器加熱升溫，裝置整體能耗為70%左右運轉(zhuǎn)，其中下降的30%集中在蒸汽消耗上。雙酚A 裝置產(chǎn)能負荷周期如圖5 所示。

圖5 雙酚A 裝置產(chǎn)能負荷周期Fig.5 BPA facility capacity load cycle

基于以上操作規(guī)律，可以利用雙酚A 生產(chǎn)月跨度的負荷變動，與風(fēng)、光、水電的季節(jié)性變化進行匹配耦合，增加裝置能耗中綠色低碳能源占比。

2.4.3 日跨度規(guī)劃

日跨度級別的能耗變動一般不會出現(xiàn)在大型連續(xù)化工生產(chǎn)裝置中，但雙酚A 裝置大規(guī)模的電伴熱使用為此提供了基礎(chǔ)。

目前雙酚A 所用電伴熱多為自限溫伴熱帶，電伴熱負荷具備主動調(diào)節(jié)功能?；诿恳唤M伴熱帶均會配置獨立溫度檢測（RTD）和控制端口，理論上可以實現(xiàn)對全廠所有電伴熱帶的網(wǎng)絡(luò)化精確管理。

電伴熱帶所覆蓋的管道及其內(nèi)介質(zhì)可以通過伴熱溫控調(diào)整維持溫度，如富苯酚相可在不產(chǎn)生相變的50～ 80 ℃區(qū)調(diào)節(jié)。利用風(fēng)電-光伏-儲能系統(tǒng)對電伴熱進行供電，當發(fā)電功率充足時，儲能系統(tǒng)工作，同時可以將維持溫度調(diào)至較高區(qū)間，將多出需要負荷的電能供應(yīng)轉(zhuǎn)換為工藝介質(zhì)及管道熱能；當發(fā)電功率低于所需負荷時，儲能系統(tǒng)放電，同時工藝介質(zhì)及管道儲存的熱能釋放，維持溫度降至可控范圍的較低區(qū)間，緊急情況下有充足的時間窗口啟動備用園區(qū)供電（火電）。

雙酚A 管道內(nèi)需維持特定溫度的工藝介質(zhì)如苯酚、雙酚A 等，通過溫度變化吸收或釋放顯熱，形成類似熱量蓄能池。工藝介質(zhì)比熱容典型值在2.1～ 2.3 kJ/kg.℃，如表1 所示，折算下來1 噸液相工藝介質(zhì)升高1℃便可存儲約0.61 kWh 的電能，利用工藝介質(zhì)蓄熱儲能可以有效降低目前配電工程上研究的風(fēng)電-光伏-儲能系統(tǒng)中儲能環(huán)節(jié)的投入。

電伴熱管道的熱損失Q計算公式如下：

式中Q——管道熱損失，W/m；

t——主管內(nèi)介質(zhì)溫度，℃；

ta——環(huán)境溫度，℃，；

λ——保溫材料制品的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·K）；

Do——管道外徑，m；

Di——管道及保溫層內(nèi)徑，m；

α——保溫層外表面向大氣的放熱系數(shù)，W/（m2·K）；

VW——風(fēng)速，m/s，取歷年年平均風(fēng)速的平均值。

以某綜合園區(qū)為算例進行計算，全年的平均氣溫為14.3℃，7 月為一年中最熱的時間段，平均溫度可達27℃，1 月最冷平均溫度為0.1℃，全年太陽光照時間為2 400 h，年平均風(fēng)速為2.1 m/s。根據(jù)園區(qū)所在地的氣候分布條件，將全年分為冬季、夏季和春秋過渡季3 種運行場景，對園區(qū)進行風(fēng)光儲系統(tǒng)容量配置并驗證本文所提電能替代的合理性。調(diào)度周期T取24 h，單位調(diào)度時間Δt取1h。伴熱功率以DN 100 管道，40 mm 保溫厚度為計算基礎(chǔ)，結(jié)合風(fēng)速估算，結(jié)果如圖6、7、8 所示。

圖6 基于某園區(qū)冬季氣象信息的伴熱功率曲線Fig.6 Heat trace power curve based on winter weather information of a park

圖7 基于某園區(qū)夏季氣象信息的伴熱功率曲線Fig.7 Heat trace power curve based on summer weather information of a park

圖8 基于某園區(qū)過渡季節(jié)氣象信息的伴熱功率曲線Fig.8 Heat trace power curve based on transition season weather information of a park

不同季節(jié)光伏電能的日間功率特點相近，光伏發(fā)電工作時間集中在日間6:00～ 18:00，且功率高峰一般在8:00～ 16:00，夏日發(fā)電功率最高且日照時長最長，冬季發(fā)電功率最低；風(fēng)力發(fā)電的季節(jié)性較強，冬季17:00 至次日7:00 出力，夏季和春秋過渡季節(jié)則多在日夜交替時出力，如圖9，10，11 所示。

圖9 冬季某園區(qū)風(fēng)光互補發(fā)電出力分布Fig.9 Distribution of wind-solar complementary power generation output in a park in winter

圖10 夏季某園區(qū)風(fēng)光互補發(fā)電出力分布Fig.10 Distribution of wind-solar complementary power generation output in a park in summer

圖11 過渡季節(jié)某園區(qū)風(fēng)光互補發(fā)電出力分布Fig.11 Distribution of wind-solar complementary power generation output in a park in transition season

從電伴熱管道的熱損失Q計算公式可以看出，環(huán)境溫度越低，風(fēng)速越大，Q值越大；環(huán)境溫度越高，風(fēng)速越低，Q值越小。同時根據(jù)GB/18710—2002《風(fēng)電場風(fēng)能資源評估方法》附錄B 中給出的風(fēng)功率密度計算方法，風(fēng)功率密度和風(fēng)速的三次方成正比：

式中DWP——平均風(fēng)功率密度，W/m2；

n——在設(shè)定時段內(nèi)的記錄數(shù)；

ρ——空氣密度，kg/m3；

υi3——第i次記錄的風(fēng)速（m/s）值的立方。

從圖9、10、11 可以看出，通過氣象條件預(yù)測得到的風(fēng)電和光伏發(fā)電模型，結(jié)合相應(yīng)設(shè)計的儲能系統(tǒng)，對維持溫度管道和設(shè)備的電伴熱功率網(wǎng)格化管理，雙酚A 裝置電能消耗中27.32%，總能耗的4.91%，可以實現(xiàn)綠色電能替代。

3 總結(jié)

隨著中國提出2030 年碳達峰和2060 年碳中和的愿景，能源體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化迫在眉睫。傳統(tǒng)石油化工裝置用能選擇需要保證工藝的安全穩(wěn)定，對具有不確定性的綠色可再生能源直接利用有限。隨著近年風(fēng)電、光伏等綠色能源發(fā)電成本和儲能成本的降低，國家氣象部門對于風(fēng)能和太陽能的統(tǒng)計與預(yù)測日趨完善，低碳智能配電網(wǎng)研究亦有進展，充分挖掘綠色低碳能源在石化領(lǐng)域的可用性值得深入研究討論。

借鑒風(fēng)光互補和虛擬電廠的研究方法，本文嘗試將源-網(wǎng)-荷的負荷端研究與石化裝置的工藝能耗分析結(jié)合，并以雙酚A 生產(chǎn)裝置為例，對石化裝置進行了用戶特征分析。提出了年、月、日不同跨度的用戶行為特征，并結(jié)合一園區(qū)風(fēng)-光-儲多能互補規(guī)劃系統(tǒng)，提出了雙酚A 裝置的綠色能源替換方案。

綠色電能應(yīng)用場景研究已經(jīng)在汽車行業(yè)引發(fā)了“二次電氣化”的風(fēng)潮，對于石化行業(yè)來講，綠色能源深度參與的多能互補，既是一項技術(shù)挑戰(zhàn)，也為產(chǎn)業(yè)升級進步提供了一個研究方向。