近日，第四屆中國(guó)綜合能源服務(wù)暨能源數(shù)字化大會(huì)在蘇州隆重舉行。我司技術(shù)總工、長(zhǎng)三角水務(wù)能源創(chuàng)新中心主任周程晟受邀出席，并發(fā)表題為《水務(wù)能源化：綠氫驅(qū)動(dòng)的綜合能源系統(tǒng)實(shí)踐》的主題演講，分享筱豪新能源在推動(dòng)水務(wù)行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型中的創(chuàng)新理念與實(shí)踐成果。

湖南筱豪新能源有限公司技術(shù)總工

長(zhǎng)三角水務(wù)能源創(chuàng)新中心主任

博士 周程晟

01 背景與挑戰(zhàn)

隨著“雙碳”政策的提出和水務(wù)行業(yè)的發(fā)展，能源消耗已經(jīng)成為水務(wù)行業(yè)改革方向的重要內(nèi)容。從全球能源格局看，水務(wù)行業(yè)能源消耗“分量”可觀，約占全球能源使用總量的3%-4%。在水務(wù)運(yùn)營(yíng)中，供水、排水與污水處理各環(huán)節(jié)能耗顯著。

面對(duì)資源枯竭、污染排放、成本波動(dòng)三重壓力，作為能耗密集的水務(wù)行業(yè)需要，盡快通過技術(shù)創(chuàng)新、能源高效清潔利用、智能生產(chǎn)等手段實(shí)施低碳變革，降低行業(yè)碳排放。同時(shí)，以清潔能源替代化石能源消耗建立綠色電力使用渠道，進(jìn)一步抵消行業(yè)碳排放，賦能產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。

在水務(wù)行業(yè)迫切轉(zhuǎn)型的需求背景下，筱豪新能源正式推出“零碳”水務(wù)計(jì)劃?！傲闾肌彼畡?wù)指的是通過綜合能源解決方案，實(shí)現(xiàn)水務(wù)系統(tǒng)在生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)過程中碳排放為零，達(dá)到綠色環(huán)保的目標(biāo)?！傲闾肌彼畡?wù)通過整合多種能源形式、優(yōu)化能源使用效率以及促進(jìn)可再生能源的廣泛應(yīng)用，顯著減少碳排放，甚至達(dá)到碳中和。

02 水務(wù)綜合能源應(yīng)用與系統(tǒng)實(shí)踐

水務(wù)綜合能源應(yīng)用是指在水務(wù)系統(tǒng)中集成和利用多種可再生能源和創(chuàng)新技術(shù)，以提高能源效率和可持續(xù)性，筱豪新能源將其分為八項(xiàng)內(nèi)容：光伏發(fā)電、微風(fēng)發(fā)電、尾水余壓發(fā)電、微動(dòng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用、工業(yè)節(jié)能、污水制氫、氫站。

周程晟表示，在政策新規(guī)的影響下，筱豪新能源將污水制氫作為創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)路徑，通過污水制氫技術(shù)將污水變成能源新載體。

清潔能源-綠氫

氫能是未來國(guó)家能源體系的重要組成部分，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。但目前主流可再生能源電解水制氫技術(shù)對(duì)水質(zhì)要求嚴(yán)苛，清潔水源消耗量大，易引發(fā)“資源-能源”不平衡矛盾。而從污水中制備綠氫，既能解決余電消納，又可解決水制氫淡水消耗問題，是污水處理碳中和的理想路徑。同時(shí)綠氫作為“零碳?xì)錃狻?，也是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。

相比于其他類型的水源，我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠出水水量穩(wěn)定，水質(zhì)比海水好，可成為電解水制氫的替代水源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年因處理污水新產(chǎn)生約3800億立方米的污水，預(yù)計(jì)到2050年將再增加51%，因此污水供應(yīng)完全可以獲得保證。

各行業(yè)廢水因來源、污染物不同，需適配的制氫工藝也不同。筱豪新能源將制氫工藝分為四大類：電解污水制氫、太陽能污水制氫、生物污水制氫、壓電污水制氫。

電解污水制氫分為“污水預(yù)處理+電解水制氫”和污水直接電解制氫兩種模式。采礦、鋼鐵、制革廢水，源于金屬加工，含重金屬離子、氰化物等，電導(dǎo)率高，宜用電解水制氫。

太陽能污水制氫分為光催化污水制氫和光電催化污水制氫兩種模式。在石化工業(yè)中含石油、油脂等短碳鏈烷烴有機(jī)物的廢水適配光催化反應(yīng)制氫。

生物污水制氫分為光發(fā)酵污水制氫、暗發(fā)酵污水制氫、微生物電解污水制氫。造紙、釀酒等廢水，富含有機(jī)物（如溶解性固體），適合生物分解制氫，借微生物發(fā)酵轉(zhuǎn)有機(jī)物為氫。

污水制氫總體技術(shù)路線

在制氫項(xiàng)目實(shí)踐中，某污水處理廠與制氫廠共生的制氫項(xiàng)目利用光伏剩余的可再生能源進(jìn)行發(fā)電；建設(shè)1個(gè)1MW的電力和熱力發(fā)電系統(tǒng)，用于平衡2.5MW太陽能系統(tǒng)的電力供應(yīng)，并并入天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)；配備1200輛特殊車輛作為燃料應(yīng)用終端，車輛類型包括叉車、公交和卡車等。項(xiàng)目產(chǎn)生的氧氣可用于污水廠的好氧處理工藝。

該項(xiàng)目是成功實(shí)施融合新能源的零碳化項(xiàng)目，安裝光伏、微風(fēng)發(fā)電機(jī)，年發(fā)電量滿足能耗70%。通過尾水余壓發(fā)電，每年額外獲得10%能源供給。污水制氫的應(yīng)用，結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)作用，最終實(shí)現(xiàn)零碳化運(yùn)營(yíng)，降低成本，具有良好經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

綜合能源系統(tǒng)構(gòu)建

在綜合能源系統(tǒng)構(gòu)建中，筱豪新能源致力于打造多元化能源體系。在能源生產(chǎn)方式上，通過光伏、微風(fēng)、尾水余壓和微動(dòng)力等方式生產(chǎn)清潔能源；在能源儲(chǔ)存手段上，利用電池和氫能儲(chǔ)存，實(shí)現(xiàn)能源靈活調(diào)度和長(zhǎng)期儲(chǔ)備；能源利用環(huán)節(jié)，將儲(chǔ)存能源用于供水、污水處理、管理系統(tǒng)等環(huán)節(jié)；最終在系統(tǒng)整體效益上實(shí)現(xiàn)能源利用效率提高、水務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

周程晟表示，在能源智慧管控方面，筱豪新能源通過智能系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，優(yōu)化能源生產(chǎn)、儲(chǔ)存和消耗調(diào)度，同時(shí)運(yùn)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)智能化，從而提高水務(wù)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)效率，保障系統(tǒng)穩(wěn)定性。

03 應(yīng)用案例

上海嘉定大眾污水廠

項(xiàng)目總裝機(jī)容量為8.82兆瓦，利用廠區(qū)池頂面積約63461㎡，共用光伏組件15340塊，年均發(fā)電量約901萬千瓦時(shí)，項(xiàng)目采用“自發(fā)自用，余量上網(wǎng)”模式。

蘇州園區(qū)第二污水處理廠

該項(xiàng)目獲得“光能杯”光伏行業(yè)2024最具影響力場(chǎng)景化產(chǎn)品獎(jiǎng)以及第二屆能源電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新大賽太陽能光伏賽道創(chuàng)新應(yīng)用類二等獎(jiǎng)。

白蕩水質(zhì)凈化廠分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目

該項(xiàng)目為“光伏+污水處理廠”項(xiàng)目，總裝機(jī)容量3.03MWp，位于蘇州市高新區(qū)，預(yù)計(jì)平均每年發(fā)電量約300萬千瓦時(shí)，采用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式，是江蘇省首個(gè)在污水處理廠上空建設(shè)索結(jié)構(gòu)柔性光伏支架的光伏發(fā)電項(xiàng)目。

花橋水質(zhì)凈化廠分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目

該項(xiàng)目為“光伏+污水處理廠”項(xiàng)目，總裝機(jī)容量10MWP，年平均發(fā)電量約916萬度，采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的模式，從而提高花橋水質(zhì)凈化廠能源自給率。與傳統(tǒng)火電相比，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約2745噸，每年可減少二氧化碳排放量約6862噸。是湖南省內(nèi)最大的污水處理廠光伏發(fā)電項(xiàng)目，被評(píng)為2023年度中國(guó)電力中小型優(yōu)質(zhì)工程

南京橋北廠分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目

該項(xiàng)目為“光伏+污水處理廠”項(xiàng)目，總裝機(jī)容量3.87MWP，年平均發(fā)電量約400萬度，采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的模式，是南京首個(gè)突破超過2MWp一個(gè)用電戶，采用低壓并網(wǎng)項(xiàng)目。

長(zhǎng)沙縣婦幼保健院分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目

該項(xiàng)目為“光伏+工商業(yè)屋頂”項(xiàng)目，總裝機(jī)容量為120KWp，利用屋頂空間面積1200㎡，將光伏發(fā)電系統(tǒng)鋪設(shè)在長(zhǎng)沙縣婦幼保健院屋頂上，采用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式。該項(xiàng)目屋頂障礙物比較多，傳統(tǒng)固定支架方式無法實(shí)施，筱豪新能源采用預(yù)應(yīng)力柔性支架解決方案，使得光伏與建筑屋頂完美結(jié)合典范。

04 關(guān)于長(zhǎng)三角水務(wù)能源創(chuàng)新中心

長(zhǎng)三角水務(wù)能源創(chuàng)新中心是由筱豪新能源依托蘇州高新區(qū)綠碳平臺(tái)，為推動(dòng)水務(wù)和能源領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展成立的綜合性研究機(jī)構(gòu)。平臺(tái)坐落于蘇州，匯聚了眾多行業(yè)頂尖的科研人才和先進(jìn)的技術(shù)資源，主要圍繞水務(wù)資源管理、水務(wù)光伏關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新、可再生能源利用、能源效率提升等關(guān)鍵領(lǐng)域展開深入研究和技術(shù)開發(fā)。