挖掘水泥、化工、冶金、制氢等工业的需求侧响应潜力

文化   财经   2024-10-24 07:25   美国  

在碳减排以电为纲的背景下,中国构建新型电力系统的一个核心问题就是如何应对风光和新电气化电力需求。因此如何用供给侧电池、平衡风光、稳定能源的研究越来越多,但是需求侧研究仍然相对少。电力需求未来会有多少?负荷曲线如何?灵活性有多大?目前的知识还是很有限。

笔者认为其中一个很重要、但长期没有受到关注的问题就是中国工业的需求侧响应问题。中国工业电力消费占比超过一半,未来几十年就算居民、商业用电增长很多,工业也仍然会占据很大比重。工业电力的需求曲线配合工业企业的自动化、电气化,有很多需要挖掘的地方。

长期没有受到关注的一个原因可能是这一点在欧美很多国家不算重要,欧美大部分地区工业用电占比不到10%,所以欧美地区的研究主要是研究家庭、商业、电动汽车的节能和灵活用电潜力,在中国,工业太重要,所以挖掘工业需求侧响应潜力一定很关键。

而且中国在大气污染治理中,对重污染天的预警管控已经论证了工业需求侧响应的可行性,只不过电力需求需要新的管理体系和商业模型。

EES最近的一篇文章量化讨论了挪威一个工业地区的四类工业的灵活性潜力、成本,包括氨生产、水泥、铁合金、氯乙烯工业。文章指出这些部门的灵活性潜力和成本大不相同:

  • 氨生产取决于氢气和氮气的生产步骤、有没有氮氢存储等;

  • 水泥生产灵活性极强,而且现在关了,之后多生产点就可以(中国水泥产业的错峰生产也是水泥季节储能概念的验证);


  • 铁合金生产需要长期满负荷运行,但一定条件下可以减负荷运行若干小时,但是铁合金一年都在生产,减产了之后不一定能补上。

  • 氯乙烯中氯碱电解工艺具有一定的灵活性,能够通过二氯乙烷储存来实现部分负载调节。然而,由于乙烯基氯热裂解需要恒定运行,整个工艺的减载在实际操作中成本过高,几乎不可行。


文章整体发现:工业灵活性的成本要比电池低很多,如果同样的灵活性用电池来提供,成本比工业灵活性高18倍。当然这个18倍中肯定工业灵活性的软成本、以及电池的调频等功能无法体现,所以有些虚高。但是这是一个很重要的贡献。中国新型电力系统、虚拟电厂、工业电气化的未来也肯定需要更多的工业灵活性。

Foslie, S. S., Knudsen, B. R., Bjarghov, S., & Korpås, M. (2024). Faster decarbonization of heavy industries in low-carbon power grids: Using process flexibility for handling grid congestions. Energy & Environmental Science.

环境科学与政策
关注碳中和、能源转型、大气污染、可持续发展、人与自然关系的科学、技术、政策、经济、社会问题。
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