鄭 楊 王雨薇

（國網江蘇省電力有限公司鎮(zhèn)江供電分公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212001）

1 研究背景

1.1 能源保供穩(wěn)價是首位，強調落實能源安全新戰(zhàn)略

“十四五”以來，我國能源工作的首要任務是保障能源安全[1]，著力增強能源供應保障能力。面對錯綜復雜的國際國內形勢，國家提出了“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，引領邁向能源高質量發(fā)展新階段。

2023年3月5日，《政府工作報告》強調針對全球通脹高企帶來的影響，以糧食和能源為重點做好保供穩(wěn)價。2023年4月6日，國家能源局發(fā)布《2023年能源工作指導意見》，這是國家能源局首次在年度工作指導意見中提出，將能源保供穩(wěn)價放在首位。2023年江蘇電力保供形勢嚴峻，必須做好負荷管理并節(jié)約用電，確保全省經濟社會平穩(wěn)健康發(fā)展。2023年3月，江蘇省發(fā)改委印發(fā)《關于做好2023年電力負荷管理工作的通知》，提出切實做好迎峰度夏（冬）電力保供工作，實施電力負荷精準管理。2023年6月，江蘇省應對氣候變化及節(jié)能減排工作領導小組節(jié)約能源辦公室印發(fā)《關于開展迎峰度夏降溫負荷節(jié)約用電助力電力保供專項行動的通知》，提出充分發(fā)揮全社會節(jié)約用電助力電力保供作用，支撐迎峰度夏電力供應平穩(wěn)有序。同年3月，國家能源局印發(fā)《關于加快推進能源數字化智能化發(fā)展的若干意見》，明確了以數字化智能化電網支撐新型電力系統建設為目標，推動數字技術與能源產業(yè)發(fā)展深度融合，加強傳統能源與數字化智能化技術相融合的新型基礎設施建設，釋放能源數據要素價值潛力，促進綠色低碳循環(huán)經濟發(fā)展，為積極穩(wěn)妥推進碳達峰、碳中和提供有力支撐。

1.2 新型電力系統發(fā)展對供需互動和節(jié)能提效的新要求

一是電力保供面臨突出挑戰(zhàn)，亟需充分發(fā)揮需求側調節(jié)作用。當前國際局勢依然復雜多變，以動力煤、天然氣等大宗商品為核心的能源價格大幅上漲，我國的煤炭和天然氣供應因此呈現緊張趨勢，價格處于階段高位，火電企業(yè)經營困難。另外，近年來極端天氣突發(fā)頻發(fā)造成電力負荷大幅攀升，也影響了可再生能源出力，增加了電力安全供應壓力。長期來看，我國電力需求仍維持穩(wěn)步增長趨勢，尖峰負荷特征日益凸顯，規(guī)模持續(xù)增加，但累計時間短，出現頻次低，所占電量小，增加了投資成本與保供難度。雖然近年來新能源裝機的占比持續(xù)增加，但與常規(guī)電源相比仍然存在較大差距，未能形成可靠電力支撐的替代能力，為了全力保障能源安全，仍需推動構建適應大規(guī)模新能源發(fā)展的需求側管理模式。

二是新能源消納形勢依然嚴峻，新能源利用效率有待提高。新能源占比不斷提高，快速消耗電力系統靈活調節(jié)資源，其間歇性、隨機性、波動性特點使得系統調節(jié)更加困難，系統平衡和安全問題更加突出。部分網架薄弱、缺乏同步電源支撐的大型新能源基地，系統支撐能力不足，新能源安全可靠外送受到影響。近年來，全國新能源利用率持續(xù)在較高水平，但局部時段棄風棄光等問題依然突出，消納基礎不牢固。未來，新能源大規(guī)模高比例發(fā)展要求系統調節(jié)能力快速提升，但調節(jié)性資源建設面臨諸多約束，區(qū)域性新能源高效消納風險增大，制約新能源高效利用。

三是數據驅動效能還需提升，亟需激發(fā)節(jié)能提效創(chuàng)新潛力。我國能源電力領域已形成具有較強國際競爭力的完整產業(yè)、供應和價值三鏈一體化，電力能源領域的科技整體水平實現“跟跑—并行—領跑”的戰(zhàn)略性轉變[2]，但個別技術領域同世界能源電力科技強國相比仍有差距，如先進核電、碳捕捉利用及封存、大功率柔性輸變電裝備、長時儲能、高效率低成本可再生能源發(fā)電裝備、燃料電池、大型燃氣輪機、高溫材料等都需要重點攻關突破[3]。需要加強政策引導，激發(fā)創(chuàng)新潛力，打造新型電力系統下多維節(jié)能提效路線，推動產業(yè)融通發(fā)展。

2 目的與意義

2.1 夯實數據底座挖潛節(jié)能空間，降低企業(yè)成本助力電力保供

本研究旨在推進化工行業(yè)重點企業(yè)能耗數據接入和更新工作，不斷豐富用能數據維度，挖掘化工企業(yè)在節(jié)能方面的空間，優(yōu)化能源資源配置，提高能源利用效率，促進化工行業(yè)的企業(yè)進一步節(jié)約用能、高效用能、綠色用能[4]。一方面，夯實化工行業(yè)能效檔案、客戶畫像、能效分析、專業(yè)管理等數據分析應用工作基礎，為政府節(jié)能監(jiān)管考核提供支撐；另一方面，幫助化工企業(yè)降低用能成本，提升企業(yè)競爭力；同時，深入貫徹實施全面節(jié)約戰(zhàn)略要求，充分發(fā)揮節(jié)約用電在電力保供方面的積極作用，保障電力供應平穩(wěn)有序。

2.2 深化供電+能效服務體系建設，打造化工節(jié)能提效示范引領

本研究聚焦化工行業(yè)的典型代表企業(yè)，提供節(jié)能診斷服務，制定行業(yè)能源管理體系實施路徑及能效提升策略，構建行業(yè)級數字化能效解決方案[5]。發(fā)揮示范性引領作用，推動化工行業(yè)數字化綠色化協同轉型發(fā)展，支撐形成綠色低碳的生產生活方式，服務碳達峰目標如期實現；同時，加快提升化工行業(yè)“供電+能效服務”水平，助力打造化工行業(yè)能效服務樣板工程，推動公司能效服務體系化發(fā)展，支撐江蘇公司實現“十四五”末能效服務重點行業(yè)全面覆蓋目標，大力推動全社會節(jié)能降碳和終端用能綠色轉型。

2.3 推動供需互動鼓勵綠色消費，優(yōu)化負荷管理促進新能源消納

為實現保供目標達成，需要精細化化工行業(yè)負荷管理工作，積極探索高綠電消費用戶需求側管理優(yōu)先保障機制，促進綠色電力消費潛力釋放，引導用戶優(yōu)化用電方式，推動形成新能源與需求側資源雙向互動模式，在新能源安全可靠的基礎上逐步優(yōu)化能源結構[6]，穩(wěn)妥高質提升終端用能清潔能源占比。助力培育企業(yè)綠色理念，指導行業(yè)深入參與綠電交易，助推行業(yè)能源消費綠色升級的同時，有效促進新能源電力消納，提高新能源利用效率，緩解綠電供大于求的市場局面，極大推動電力市場化發(fā)展。

3 典型化工企業(yè)供需互動及節(jié)能提效實踐調研分析

3.1 典型化工企業(yè)生產運行特性分析

化學工業(yè)的特點是門類繁多、工藝復雜、產品多樣，本研究特選取鎮(zhèn)江地區(qū)醋酸行業(yè)頭部企業(yè)——江蘇索普新材料科技有限公司作為典型案例進行細致的用能情況分析。索普公司在2022年占據行業(yè)內總產能的11%，且具備較完整的“煤炭—甲醇—醋酸—醋酸衍生物”生產路線，具有一定的流程代表性和行業(yè)示范性。

3.1.1 生產工藝流程及關鍵用電設備

化工行業(yè)是一項通過能源、設備和其他資源來混合或分離、萃取、化合各種成分，并引發(fā)化學反應的領域。在該行業(yè)的每個工序中，都需要輸入特定的新成分或資源（如原材料、催化劑、人工、機器設備和能源等），以生產多種產出物。這些工序通常采用連續(xù)型生產工藝，各個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，且具有強烈的時序性，其方向不可逆[7]。

以索普公司為例，該公司是國內最早完成自主開發(fā)低壓羰基合成醋酸技術的現代煤化工企業(yè)。索普公司的生產過程涵蓋了煤炭到甲醇再到醋酸以及醋酸衍生物的完整路線，其生產過程始于煤炭，通過煤制氣、催化劑合成甲醇以及甲醇羰基化等工藝流程，最終生產出醋酸。

化工行業(yè)主要使用一些通用的用電設備，包括由高壓電動機驅動的氣體或液體壓縮機、鼓風機、離心機、大功率工業(yè)電石爐、電解槽和電熱器等。此外，還有水泵、風機、壓縮機以及與電力和油氣相關的蒸汽設備及相關的能量傳輸單元。

3.1.2 負荷特性分析

化工流程的生產過程通常伴隨著物理化學過程和化學反應的同時進行。不同類型的化工企業(yè)在生產工藝方面存在顯著差異，因此每個企業(yè)的關鍵生產設備或用能設備的負荷特性也各不相同[8]。由于化學工業(yè)的連續(xù)性生產特點，其用電性質和用電負荷具有以下特點：

（1）高供電可靠性要求：大多數化學工業(yè)的關鍵生產工藝流程屬于一級用電負荷，一旦停電，可能導致化工裝置爆炸、起火、人員中毒等嚴重事故。此外，高科技化工生產設備對電壓變化非常敏感，短時供電中斷或電壓下降可能導致設備異常運行、停機等事故。因此，化學工業(yè)生產必須依賴可靠的供電電源。

（2）大量用電：化工裝置需要持續(xù)運行，因此電力負荷集中，用電量較大。

（3）平穩(wěn)的電力負荷和高負荷率：化工生產通常是長周期連續(xù)運行的，一般設計年運行時間為7 200 h，有些甚至達到8 400 h，負荷率可高達92%～95%。

以江蘇索普新材料科技有限公司為例，企業(yè)主要可參與削峰負荷的是零極距離子膜電解槽設備。一般情況下提前3個工作日通知企業(yè)，可參與需求響應，理論上可調節(jié)負荷比例最高可達約30%。化工企業(yè)削峰負荷調節(jié)方案的核心在于工廠用能控制系統接收上級電網的削峰需求量與需求時段，企業(yè)用能控制系統基于自身可調節(jié)負荷的響應時間、響應速度以及響應量制定出滿足電網削峰需求的組合調節(jié)方案。索普公司常年滿負荷運行，夜間負荷波動較小，變化平緩，是平穩(wěn)型用戶，不具備填谷能力。

3.1.3 現有調節(jié)手段及調節(jié)潛力分析

目前索普公司在重點能耗設備方面已計劃開展如下管控措施：

（1）在化工行業(yè)中，電機的能耗在總體能耗中占據相當大的比重。為了有效降低能耗、提高能效和生產力，需要對現有的電機進行節(jié)能改造，這是一個系統工程，涵蓋了電機的全壽命周期，包括設計、制造、選型、運行、調節(jié)、檢修和報廢等方面。

（2）重點用能設備加強日常維保；根據生產負荷情況，及時調整公用工程運行負荷，降低能耗；對新采購的電機等耗能設備嚴格執(zhí)行能效標準。

（3）開展蒸汽節(jié)能項目，通過配備減溫裝置，由原工藝過程中200 ℃蒸汽變?yōu)?00 ℃蒸汽，理論節(jié)能率達到10%。

（4）加強氯堿、硫酸等產品能耗限額的對標，與限額先進值對標找差。

（5）嚴格控制工藝指標，特別是生產裝置的指標。

（6）反滲透濃水回用改造，濃水回收率可達60%；節(jié)能減排，節(jié)約工業(yè)水使用48萬t。

（7）氯堿鹽酸合成副產蒸汽進行回收利用，制備熱水通過溴化鋰機組制冷，減少冷凍機運行負荷，達到節(jié)能降本增效的目的，全年可節(jié)約300 t標煤。

3.2 存在問題及挑戰(zhàn)分析

（1）化工行業(yè)用電增速不斷放緩，2023年江蘇省化工企業(yè)單位產值能耗不降反升。2021年，我國化工行業(yè)用電量增速為6.9%；2022年，我國化工行業(yè)同比增長5.2%；2023年1月—5月，化工行業(yè)同比增長3.2%。以造紙行業(yè)為例，數據顯示，大東紙業(yè)有限公司2023年1月—4月用電量為1 708.01萬kW·h，同比下降8.6%，其中3月環(huán)比下降20.8%；金東紙業(yè)2023年4月用電量為3 153.83萬kW·h，同比下降15.7%。由于市場行情不好、價格低迷，鎮(zhèn)江全市骨干化工企業(yè)單位產值能耗不降反升，化工行業(yè)節(jié)能形勢依然嚴峻。

（2）用電管理模式偏向粗放，導致節(jié)能降碳缺乏數據底座。在化工企業(yè)的生產經營過程中，電能消耗較高的設備，尤其是電機類設備，占據了石油化工企業(yè)總電耗的85%以上，這導致目前電力費用在企業(yè)成本中所占比重非常大。為了解決這一用電問題，必須加強精細化管理工作[9]，并引入先進的能源管理模式，以控制電力成本并提升企業(yè)的收益。

（3）生產設備需連續(xù)運行，生產負荷不可任意中斷、轉移。對于化工企業(yè)，其制備進料、化學反應和調節(jié)過濾等生產設備多為一級負荷，必須連續(xù)運行，不能任意中斷供電，否則將會造成關鍵設備損壞等重大損失。因此，對于進料、化學反應等工序的主要生產設備不能通過轉移、中斷負荷提供需求側響應。

（4）化工企業(yè)基本具備削峰調節(jié)能力，但僅有部分企業(yè)具有填谷能力。化工企業(yè)參與電力需求響應時間段沒有固定周期，需要根據實際生產流程（從原材料至產品）確定。一般情況下，可削峰時段是08：30—11：30和16：00—21：00，此時間段內，若使化工企業(yè)非連續(xù)性生產設備（如真空泵、水泵等設備）參與電力需求響應（如中斷負荷2 h），理論上可調節(jié)負荷比例最高約達21%。在填谷調節(jié)方面，僅有巴斯夫造紙化學品（江蘇）有限公司和江蘇普源化工有限公司可參與填谷需求響應。前者主要可填谷設備是清洗機等，后者主要可填谷設備是反應釜等。

4 化工行業(yè)供需互動及節(jié)能提效的實施路徑

4.1 建設目標與方案

深入落實國家碳達峰、碳中和“1+N”政策體系和全面節(jié)約戰(zhàn)略決策部署，打造化工企業(yè)數據分析應用機制，夯實用能數據融合分析底座，構建節(jié)約用電影響分析模型，配套能耗異常預警機制，推動企業(yè)能源管理數智化轉型；有序推進“供電+能效服務”能力提升，總結提煉化工行業(yè)能源管理體系實施路徑及能效提升策略，提高行業(yè)能源利用效率，保障化工行業(yè)電力可靠供應；推動形成化工行業(yè)供需雙向互動模式，探索計及綠電交易的需求側管理優(yōu)先保障機制，激發(fā)行業(yè)綠電消費需求，提高新能源消納利用水平。力爭到“十四五”末，支撐數據要素價值全面釋放，驅動江蘇省化工行業(yè)能源管理模式變革，有效支撐新型電力系統建設和江蘇高質量發(fā)展。

4.2 建設階段及關鍵內容

第一階段：到2023年，化工行業(yè)供需互動及節(jié)能提效規(guī)范化，打造一站式“供電+能效服務”模式。持續(xù)拓寬重點用能單位數據資源池，依托能效服務數字化工具，提升化工行業(yè)能效診斷能力，提供行業(yè)級“數據+工具+能力”的數字化節(jié)能提效解決方案，開展計及綠電交易的負荷管理提升試點示范，有效輔助典型企業(yè)能效水平達到國內領先水平，實現化工行業(yè)用能規(guī)范化管理。

本階段重在制定化工供需互動和節(jié)能提效方案。加強對標建立節(jié)約用電模型，建設通用能效提升解決方案，加強行業(yè)通用供電服務保障，設計綠電優(yōu)化負荷管理方案。

第二階段：到2024年，化工行業(yè)供需互動及節(jié)能提效精準化，打造個性化“供電+能效服務”模式。深化化工企業(yè)數字思維和綠色理念，大力推廣典型企業(yè)節(jié)能提效經驗，面向細分子行業(yè)分類制定能效提升路徑和策略，以能效提升、分布式新能源開發(fā)利用為重點，積極拓展能效市場化服務，健全計及綠電交易的負荷管理保障機制，推動綠色低碳成為化工企業(yè)核心競爭力的重要源泉，支撐典型企業(yè)能效水平基本達到國際同行一流水平，逐漸形成一批引領國家和行業(yè)發(fā)展的節(jié)能管理標準，有力推進區(qū)域能源互聯網生態(tài)發(fā)展。

本階段主要開展化工供需互動和節(jié)能提效試點。深化數據應用健全預警機制，建設個性能效提升解決方案，深化行業(yè)負荷預測系統平衡，開展綠電保障機制試點示范。

第三階段：到2025年，化工行業(yè)供需互動及節(jié)能提效精益化，打造智能化“供電+能效服務”模式。深度協同化工行業(yè)數字化綠色化協調合作、互相促進，形成拉動效應，實現化工行業(yè)能源資源最優(yōu)利用，助力節(jié)能減污降碳，促成經濟效益與環(huán)境效益雙贏，充分激發(fā)綠電消費潛力，推動綠電交易市場規(guī)?；l(fā)展，支撐典型企業(yè)能效水平達到國際領先水平，成為相關行業(yè)節(jié)能標準規(guī)范制定的主導者，建成創(chuàng)新、協同、開放、高效的供需互動生態(tài)，支撐雙碳目標達成。

本階段核心在于推廣化工供需互動和節(jié)能提效機制。打造能耗數據分析應用體系，建設數智能效提升解決方案，深化行業(yè)負荷預測系統平衡，推出面向全省推廣綠電保障機制。

5 結論

在能源安全新戰(zhàn)略背景下，本研究針對新型電力系統對供需互動和節(jié)能提效的新要求，對江蘇省內典型化工企業(yè)開展供需互動及節(jié)能提效實踐調研，分析存在的主要問題，并提出了“供電+能效服務”模式的建設實施路徑，對踐行國家能源行業(yè)“領先目標”，創(chuàng)新能效服務具有積極的先進示范作用。在供電保障能力加強方面，通過精細化化工行業(yè)供需互動及節(jié)能提效機制研究，為企業(yè)用能結構優(yōu)化、能源利用效率提升提供了支撐，提升了能源資源優(yōu)化配置能力，有效保障了電力可靠供應和能源安全。在綠色發(fā)展成效方面，通過分析化工行業(yè)節(jié)能提效問題，推動新型電力系統建設的關鍵性進展，完善新型能源體系建設，助力能源清潔低碳轉型。在企業(yè)治理進展方面，提出了數字化賦能供電企業(yè)“供電+能效服務”的服務體系，對標先進的能效管理理論研究和創(chuàng)新實踐，促進經濟社會高質量發(fā)展。

作為能源綠色轉型的推動因素，加快構建新型電力系統已經成為新一輪能源供需互動及節(jié)能提效的關鍵。需要進一步加快化工企業(yè)數字化綠色化協同轉型發(fā)展，與能源企業(yè)形成一站式“供電+能效服務”模式，從而聚力打造電網、企業(yè)兩個“數字分析引擎”的協同能力，同步提升電網負荷管理水平和行業(yè)企業(yè)節(jié)約用電水平，大力推動全社會節(jié)能降碳和終端用能綠色轉型，助力能源電力安全可靠供應。