近日，第四屆中國綜合能源服務(wù)暨能源數(shù)字化大會在蘇州隆重舉行。我司技術(shù)總工、長三角水務(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)動的綜合能源系統(tǒng)實踐》的主題演講，分享筱豪新能源在推動水務(wù)行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型中的創(chuàng)新理念與實踐成果。

湖南筱豪新能源有限公司技術(shù)總工

長三角水務(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)運營中，供水、排水與污水處理各環(huán)節(jié)能耗顯著。

面對資源枯竭、污染排放、成本波動三重壓力，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)等手段實施低碳變革，降低行業(yè)碳排放。同時，以清潔能源替代化石能源消耗建立綠色電力使用渠道，進一步抵消行業(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)計劃。“零碳”水務(wù)指的是通過綜合能源解決方案，實現(xiàn)水務(wù)系統(tǒng)在生產(chǎn)和運營過程中碳排放為零，達到綠色環(huán)保的目標(biāo)。“零碳”水務(wù)通過整合多種能源形式、優(yōu)化能源使用效率以及促進可再生能源的廣泛應(yīng)用，顯著減少碳排放，甚至達到碳中和。

02 水務(wù)綜合能源應(yīng)用與系統(tǒng)實踐

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內(nèi)容：光伏發(fā)電、微風(fēng)發(fā)電、尾水余壓發(fā)電、微動力發(fā)電、儲能系統(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)重點發(fā)展方向。但目前主流可再生能源電解水制氫技術(shù)對水質(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。同時綠氫作為“零碳氫氣”，也是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的競爭焦點。

相比于其他類型的水源，我國城鎮(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，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)有機物為氫。

污水制氫總體技術(shù)路線

在制氫項目實踐中，某污水處理廠與制氫廠共生的制氫項目利用光伏剩余的可再生能源進行發(fā)電；建設(shè)1個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。項目產(chǎn)生的氧氣可用于污水廠的好氧處理工藝。

該項目是成功實施融合新能源的零碳化項目，安裝光伏、微風(fēng)發(fā)電機，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)合儲能系統(tǒng)作用，最終實現(xiàn)零碳化運營，降低成本，具有良好經(jīng)濟和環(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)、尾水余壓和微動力等方式生產(chǎn)清潔能源；在能源儲存手段上，利用電池和氫能儲存，實現(xiàn)能源靈活調(diào)度和長期儲備；能源利用環(huán)節(jié)，將儲存能源用于供水、污水處理、管理系統(tǒng)等環(huán)節(jié)；最終在系統(tǒng)整體效益上實現(xiàn)能源利用效率提高、水務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

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)實時監(jiān)控，優(yōu)化能源生產(chǎn)、儲存和消耗調(diào)度，同時運用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能實現(xiàn)能源系統(tǒng)智能化，從而提高水務(wù)系統(tǒng)運營效率，保障系統(tǒng)穩(wěn)定性。

03 應(yīng)用案例

上海嘉定大眾污水廠

項目總裝機容量為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，項目采用“自發(fā)自用，余量上網(wǎng)”模式。

蘇州園區(qū)第二污水處理廠

該項目獲得“光能杯”光伏行業(yè)2024最具影響力場景化產(chǎn)品獎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。

白蕩水質(zhì)凈化廠分布式光伏發(fā)電項目

該項目為“光伏+污水處理廠”項目，總裝機容量3.03MWp，位于蘇州市高新區(qū)，預(yù)計平均每年發(fā)電量約300萬千瓦時，采用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式，是江蘇省首個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)電項目。

花橋水質(zhì)凈化廠分布式光伏發(fā)電項目

該項目為“光伏+污水處理廠”項目，總裝機容量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)電項目，被評為2023年度中國電力中小型優(yōu)質(zhì)工程

南京橋北廠分布式光伏發(fā)電項目

該項目為“光伏+污水處理廠”項目，總裝機容量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，是南京首個突破超過2MWp一個用電戶，采用低壓并網(wǎng)項目。

長沙縣婦幼保健院分布式光伏發(fā)電項目

該項目為“光伏+工商業(yè)屋頂”項目，總裝機容量為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。該項目屋頂障礙物比較多，傳統(tǒng)固定支架方式無法實施，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)于長三角水務(wù)能源創(chuàng)新中心

長三角水務(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，為推動水務(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構(gòu)。平臺坐落于蘇州，匯聚了眾多行業(yè)頂尖的科研人才和先進的技術(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)。