工业绿色微电网是促进工业用能结构绿色低碳转型,推动落实“双碳”目标的重要路径。党中央、国务院高度重视节能降碳,系统推进新型能源体系建设。《工业绿色微电网建设与应用指南(2026—2030年)》(以下简称《指南》)是在全面总结前期实践、深入研判产业需求的基础上,提出的具有针对性、系统性和可操作性的实施路径,系统明确了工业绿色微电网的建设原则、主要内容、建设模式、应用场景和建设要求,对加快工业用能结构优化、培育绿色增长新动能、推动经济社会全面绿色转型具有重要意义。

我国工业绿色微电网建设已具备一定基础,工业和信息化部发布的“2023年度工业绿色微电网典型应用场景与案例名单”,涵盖了钢铁、有色、石化、电子等多个重点行业领域19个典型案例,对推动可再生能源就地消纳和工业用能低碳转型起到了重要示范和实证作用。但总体来讲,目前我国工业绿色微电网建设仍处于发展初期,很多技术尚需要围绕场景需求迭代升级,有利于工业绿色微电网发展的市场机制尚待建立。

面对新形势新要求,《指南》紧扣工业用能低碳转型核心目标,做出了系统性部署:以推动多能高效互补利用、促进可再生能源就近高比例消纳、加强与电网友好互动、具备工业负荷调节能力、提高数智化系统运行管理水平为五大建设原则,确立发展根本遵循;以可再生能源发电、工业余能利用、清洁低碳氢制取与利用、新型储能应用、电能变换与柔性互联、数字化能碳管理等为六大核心设施体系,夯实技术支撑基础;以自筹自建、第三方共建为两大建设模式,激活市场主体活力;以高载能、灵活性、可调节、高可靠四大应用场景为靶向,提升实践适配性;以标准规范、先进技术、安全可靠、经济合理为四大建设要求,筑牢高质量发展底线。这一部署既体现了对工业绿色微电网发展规律的深刻把握,也展现了推动我国工业绿色低碳高质量发展的坚定决心。

一、聚焦六大核心设施体系,筑牢工业绿色微电网物理基石

(一)可再生能源发电:从“装得上”到“消纳好”的纵深推进

截至2024年底,我国分布式光伏发电累计装机达到3.7亿千瓦,分布式光伏发电已经成为能源转型的重要力量。其中,工业厂房屋顶、边坡等空间资源潜力巨大,具备良好的分布式光伏应用潜力。国务院《2024—2025年节能降碳行动方案》指出,到2025年底,城镇新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%。伴随着可再生能源装机容量的逐步提升,区域电网面临愈发严峻的消纳和调节压力。

《指南》对此作出精准部署:一是明确提出“就近就地自消纳比例原则上不低于60%”的要求,并鼓励分布式光伏采用自发自用余电上网模式参与现货市场,上网电量占总可用发电量的比例不超过20%,这将有效引导项目规划更紧密贴合实际负荷需求。二是强调“可观、可测、可调、可控”能力建设,要求提升可再生能源发电设施接入电网承载力和调控能力,这是工业绿色微电网与主网实现良性互动的前提。

(二)工业余能利用:挖掘“被忽视的能源宝藏”

数据显示,我国单位GDP能耗高于发达国家水平,余热资源平均回收利用率仅为30%左右,工业生产过程中大量工业余热、余压、余气未能充分加以利用。加大工业余能利用将是提高工业能效的重要抓手。

《指南》的部署极具针对性:一是“分级高效回收”,要求根据余能品位优先用于高价值工艺环节,剩余部分用于发电或供热制冷,实现能源梯级利用。二是明确在石化、纺织、食品等中低温用热(<150℃)领域推广工业热泵技术。这些措施市场广阔、节能效益显著。

(三)清洁低碳氢制取与利用:打造氢能多元利用路径

当前,我国氢能产业正处于示范应用转向规模化发展的关键期,绿氢成本高、储运难,在氢气总产量中占比仍较小。

《指南》的部署体现了多元化氢能应用思路:一是明确在清洁能源富集地区有序建设“制氢+用氢”一体化项目,并推进工业副产氢提纯,从源头保障氢源的清洁与经济性。二是鼓励有条件的园区先行先试,打通“绿电—绿氢—绿氨/绿醇”产业链,探索小型化、分布式氢/氨制取和应用技术,这不仅为绿氢消纳找到了出口,更为能源—化工产业集群和工业深度脱碳提供了路径。三是推动电解槽、燃料电池等关键装备的技术进步,为产业规模化发展奠定基础。

(四)新型储能应用:按需配置,担当“稳定器”与“调节器”

新型储能是工业绿色微电网实现能量时空转移和功率支撑的关键。当前工商业储能应用主要服务于峰谷套利。然而,不同应用场景对储能的需求差异巨大。

《指南》提出了“按功能需求配置”的精准化思路,根据可再生能源消纳、频率/电压支撑、热/冷负荷调节等差异化需求,选择适配的储能形式,鼓励钠离子电池、热储能等新技术创新应用,为储能多元化发展指明了方向。

(五)电能变换与柔性互联:构建“智能能源路由器”

随着分布式电源、储能、多元负荷的接入,工业绿色微电网的潮流分布多向、电压波动、阻塞等挑战凸显。特别是存在配变重过载的区域,制约了更多分布式资源的接入。柔性互联装置能够动态调节潮流分布,是实现工业绿色微电网柔性化、智能化的核心装备。

《指南》将电能变换与柔性互联作为核心系统之一,特别指出在重过载区域配置中低压柔性互联装置。这一部署旨在实现区域内潮流灵活调度、电能质量优化和功率互济,不仅能解决重过载问题,还能在故障时实现负荷转供,大幅提升供电可靠性和分布式资源承载能力,是工业绿色微电网“柔性”特质的重要体现。

(六)数字化能碳管理:从“系统大脑”到“价值中枢”

数字化是工业绿色微电网能碳管理系统的重要技术路径。目前许多能源管理平台功能单一,缺乏智能预测、优化调度和碳管理能力。

《指南》对数字化能碳管理中心提出了更高要求,明确其应用人工智能、大数据、工业互联网等先进技术,实现对能源供给、传输、消费等精准化计量、精细化管控、智能化决策和可视化呈现,并强化其能效优化、碳管理和负荷管理等功能,为工业企业或园区实现零碳、提高环境收益提供平台支撑。此外,要求与电网调度平台建立统一接口,确保信息实时共享,为工业用户深度参与电网互动奠定基础。

二、创新两类建设模式,激发多元主体投资活力

工业绿色微电网投资大、技术复杂,单一模式难以适应所有企业需求。《指南》明确“自筹自建型”和“第三方共建型”两种模式,为不同主体投资建设工业绿色微电网提供了路径选择。“自筹自建型”适用于负荷稳定、用能集中、有专业运维能力的工业企业或园区,其核心目标是提升绿电比例、保障用电安全,鼓励其探索“源网荷储一体化”及“虚拟电厂”模式,深度参与电力市场。“第三方共建型”通过合同能源管理、融资租赁等模式引入专业能源服务公司,降低用户初始投入与运维负担,适用于资金紧张或缺乏能源技术团队的中小企业,以及希望快速实现绿色转型的出口外向型企业。两种模式并行,拓宽了融资渠道,有望加快工业绿色微电网技术的普及速度。

三、锚定四大应用场景,推动精准落地与价值释放

《指南》精准锚定四大场景,体现了分类指导、精准施策的原则。高载能场景(如钢铁、石化)负荷大、用能连续、余能资源丰富,建设重点在于大规模绿电供应与工业余能深度耦合,构建多能互补体系。灵活性场景(如机械、纺织)多以离散制造为主,需求侧响应潜力较大,建设重点在于提升预测与负荷灵活调控能力,结合电价信号灵活排产。规模化可调节场景(如电解铝、制氢)负荷功率调节能力强,是优质的电网调节资源,建设重点在于发挥快速响应特性,使其成为参与电力互动的“主力军”。高可靠场景(如算力中心)负荷对电能质量和供电连续性要求极高,建设重点在于构建多级容错供电架构,并具备强大电能质量治理能力。四大场景划分明确了工业绿色微电网建设的侧重点和预期价值,增强了指南的实践指导性。

四、严守四项建设要求,保障系统高质量发展

为确保工业绿色微电网“建得好、用得稳、效益长”,《指南》从标准、技术、安全、经济四个维度提出了要求。一是标准先行,明确与大电网的责任边界,这是行业健康、有序、安全发展的基石。二是技术驱动,要求加快清洁高效发电、构网型技术、先进储能、柔性负荷调控、经济运行优化等关键技术应用,并推动新一代信息技术融合,以技术创新引领产业升级。三是安全为底,建立覆盖全环节的安全管理体系,强化核心装备质量核查,严格遵循储能安全、电磁兼容等要求,并构建网络安全防护体系,筑牢安全底线。四是经济可行,强化成本效益分析,引导社会资本参与,并通过拓展辅助服务、绿电交易等多重收益渠道优化经济性,杜绝低效重复建设。这四项要求构成了一个完整的闭环,确保工业绿色微电网发展兼顾技术先进、安全可靠和经济合理,实现高质量可持续发展。

《指南》是我国工业绿色微电网领域一份系统性强、操作性强的指导文件,不仅是技术指南,更是引导投资、激发活力、培育新质生产力的产业政策,其落地将有助于加快我国工业绿色低碳转型,提升绿色竞争力,支撑新型电力系统建设和“双碳”目标实现。

(作者:王成山 中国工程院院士、天津大学电气自动化与信息工程学院)