项目案例简介
海南公司专注开发综合能源，寻找传统产业在综合能源应用领域切入口，在国家能源集团乐东发电有限公司开展大型燃煤电站环保协同提标关键技术研究及工程示范，同时在博鳌东屿岛开展博鳌零碳示范区建设，打造综合能源示范基地，实现各类能源综合高效利用。
案例专题：2023综合能源服务暨数智化转型创新优秀项目案例汇编
选送单位：国家能源集团海南电力有限公司
1.大型燃煤电站环保协同提标关键技术研究及工程示范
国家能源投资集团公司为响应海南省“先行一步，努力建设好国家生态文明试验区，为全国生态文明建设做出表率”的号召，在机组规模为2x350MW的国电乐东发电有限公司进行环保协同提标改造，以“建设世界最清洁电厂，要求按烟囱出口NOx、SO2、烟尘排放浓度分别为10、10、1mg/Nm3”的目标进行烟气近零排放治理，同时建设针对性的环保设施解决烟囱冒白烟问题，脱硫废水零排放问题以及码头卸船机卸煤扬尘问题等。项目在实施过程中，完成了湿烟气直接喷淋冷凝关键计算及冷凝水回用的研究，在此基础上，结合SCR提效技术、烟气脱硫除尘冷凝一体化技术、低成本脱硫废水零排放技术、污泥直掺技术等完成了示范工程的设计、建造及验收，最终实现了国电乐东电厂建设世界最清洁电厂的目标。
2.博鳌零碳示范区建设项目
海南省委、省政府与住建部主要领导决定利用三年时间（2022—2024年），在博鳌东屿岛实施建筑绿色化、可再生能源利用、交通绿色化等8大类共19个项目，创建全国首个国际论坛零碳园区，向全球展示中国绿色低碳发展理念、技术和实践。海南博鳌零碳示范区位于海南省琼海市博鳌镇，总面积约200公顷。其中，最主要的东屿岛（核心区）总面积178公顷，岛外农光互补有机果蔬供应基地22公顷。
国家能源集团是博鳌零碳示范区的四大主体实施单位之一，实施项目紧扣建筑绿色化、可再生能源利用、交通绿色化3个核心减碳领域，以多能互补、柔性协同、智慧管控为理念，构建了典型海岛文旅场景下的产业园区型综合智慧能源系统一体化解决方案，项目涵盖的供能环节包括了“源”-光伏及微风、“网”-直流微网、“荷”-充电桩及智慧灯杆、“储”-岛外磷酸铁锂储能站及岛内全钒液流储能站等内容，总投资规模达2.3个亿。根据博鳌零碳示范区实施方案，示范区建设思路可总结为用能电气化、电气绿色化，因此区域内二次能源以电能为主。在电气绿色化方面，国能实施可再生能源利用项目为岛外农光互补发电及岛内构建筑物分布式光伏发电，规划装机总容量约23.88兆瓦，供能品种主要为电能，目前已完成一期工程，预计年供应清洁电力约1510万度。
项目案例概述
综合能源是指综合利用电力、燃气、热力、冷能多种能源形式，以满足特定用户或地区的能源需求，通过多种能源的协同作用，提高能源利用效率，降低能源消耗成本，同时减少对环境的影响。 “十四五”期间，国家相继出台了“双碳”、能源双控、节能减排等一系列政策文件，高度关注综合能源发展，为综合能源服务市场发展提供了更加完善的政策机制和市场环境。
海南公司专注开发综合能源，寻找传统产业在综合能源应用领域切入口，在国家能源集团乐东发电有限公司开展大型燃煤电站环保协同提标关键技术研究及工程示范，同时在博鳌东屿岛开展博鳌零碳示范区建设，打造综合能源示范基地，实现各类能源综合高效利用。
1.大型燃煤电站环保协同提标关键技术研究及工程示范
国家能源投资集团公司为响应海南省“先行一步，努力建设好国家生态文明试验区，为全国生态文明建设做出表率”的号召，在机组规模为2x350MW的国电乐东发电有限公司进行环保协同提标改造，以“建设世界最清洁电厂，要求按烟囱出口NOx、SO2、烟尘排放浓度分别为10、10、1mg/Nm3”的目标进行烟气近零排放治理，同时建设针对性的环保设施解决烟囱冒白烟问题，脱硫废水零排放问题以及码头卸船机卸煤扬尘问题等。实现三个“0”，三个“百”的环保改造目标。三个“0”即指NOx，SO2，粉尘污染物近“0”排放，即NOx排放≯10mg/Nm³，SO2排放≯10mg/Nm³，粉尘排放≯1mg/Nm³；脱硫废水“0”排放；烟气升温排放，实现视觉污染为“0”。三个“百”是指，机组NOx，SO2，粉尘近零排放在机组稳定运行负荷100%范围实现；实现烟囱消白烟的同时节水100t/h；协同处理污泥100t/d。
项目在实施过程中，完成了湿烟气直接喷淋冷凝关键计算及冷凝水回用的研究，在此基础上，结合SCR提效技术、烟气脱硫除尘冷凝一体化技术、低成本脱硫废水零排放技术、污泥直掺技术等完成了示范工程的设计、建造及验收，最终实现了国电乐东电厂建设世界最清洁电厂的目标。具体实施效果如下：
国电海南乐东发电有限公司2×350MW机组，通过污染物超超低排放改造，实现了烟囱出口NOx、SO2、粉尘排放浓度分别为10、10、1mg/Nm3的深度环保治理目标，同时显著地消除了烟囱“白烟”，带来了非常显著的冷凝节水效果。
经第三方权威检测机构对该电厂#1、#2号机组进行环保装备性能试验和烟气污染物检测。结果表明，脱硝系统采用四层脱硝催化剂并进行分区测量和精准喷氨控制改造后，SCR反应器出口NOx排放浓度小于3.6mg/Nm3，脱硝系统脱硝效率达到了96%；脱硫系统采用单塔双循环技术，结合烟气冷凝除尘一体化系统的深度脱硫作用，使脱硫系统的脱硫效率达到了99.8%，吸收塔出口净烟气SO2浓度为2.3mg/Nm3；在旋转式低压脉冲式除尘器的基础上，新增加的烟气冷凝除尘一体化系统通过水洗深度除尘，将烟囱出口粉尘降低到了0.4mg/Nm3。
烟气冷凝除尘一体化系统和烟气加热系统组成的湿烟羽治理系统，使该电厂消除了“白烟”，并带来了显著的冷凝节水效果，每台机组厂淡水节省量达到50t/h。低成本脱硫废水零排放技术，按照设计值每台机组处理废水量5t/h，实现了机组脱硫废水零排放及长期稳定运行。污泥直掺技术焚烧后产生的飞灰和炉渣仅有无机氟化物及氰化物浸出结果甚微，远低于标准要求；产生的粉煤灰检测数据各项指标均合格，煤掺混焚烧后产生的固定废弃物，可加以资源化利用作为建筑材料或筑路，实现了焚烧产物的循环利用。
2.博鳌零碳示范区建设项目
海南省委、省政府与住建部主要领导决定利用三年时间（2022—2024年），在博鳌东屿岛实施建筑绿色化、可再生能源利用、交通绿色化等8大类共19个项目，创建全国首个国际论坛零碳园区，向全球展示中国绿色低碳发展理念、技术和实践。海南博鳌零碳示范区位于海南省琼海市博鳌镇，总面积约200公顷。其中，最主要的东屿岛（核心区）总面积178公顷，岛外农光互补有机果蔬供应基地22公顷。
国家能源集团是博鳌零碳示范区的四大主体实施单位之一，实施项目紧扣建筑绿色化、可再生能源利用、交通绿色化3个核心减碳领域，以多能互补、柔性协同、智慧管控为理念，构建了典型海岛文旅场景下的产业园区型综合智慧能源系统一体化解决方案，项目涵盖的供能环节包括了“源”-光伏及微风、“网”-直流微网、“荷”-充电桩及智慧灯杆、“储”-岛外磷酸铁锂储能站及岛内全钒液流储能站等内容，总投资规模达2.3个亿。根据博鳌零碳示范区实施方案，示范区建设思路可总结为用能电气化、电气绿色化，因此区域内二次能源以电能为主。在电气绿色化方面，国能实施可再生能源利用项目为岛外农光互补发电及岛内构建筑物分布式光伏发电，规划装机总容量约23.88兆瓦，供能品种主要为电能，目前已完成一期工程，预计年供应清洁电力约1510万度。项目内容及进展情况如下：
2022年9月，琼海市政府确定国家能源集团海南电力有限公司为博鳌零碳示范区岛外农光互补发电、岛内构建筑物分布式光伏和交通绿色化改造“三合一”项目投资实施主体。2022年11月，“三合一”项目陆续开始施工。
（一）可再生能源利用改造
（1）“岛内建构筑物分布式光伏发电”一体化建设项目。规划总装机容量3.89MWp，已完成一期2.4MWp建设，场景涉及停车场、亚论酒店、新闻中心等建构筑物。剩余二期会议中心分布式屋面光伏，计划于2024年实施完成。
（2）储能系统及岛外农光互补发电项目。岛外农光互补发电板块占地面积330亩，规划总装机19.998MWp，已完成一期11.3MWp及5MW/10MWh的储能设施。二期工程计划于2024年实施完成。
（二）交通绿色化改造
（3）岛内外绿色交通场地建设项目。岛内7个停车场及岛外风情广场接驳站共建设充电桩204台，其中慢充充电桩145台，快充充电桩59台，充分满足岛内绿色出行充电需求。
（4）交通配套设施设备建设项目。对东屿岛上主要车行道（远洋大道）灯杆进行智慧化改造，建设智慧综合灯杆共66套。
（三）建筑绿色化改造
（5）新闻中心改造项目——光储直柔系统建设工程。利用能源路由器设构建了2×250kW先进的光储直柔系统。
（四）智慧化平台
（6）根据集团在能源方面的行业及专业技术优势，自主开发建设可提高能源自给率和利用效率的多维度智慧化能源管控平台。
主要创新点概述
1、大型燃煤电站环保协同提标关键技术研究及工程示范
（1）国内首创在前后墙对冲锅炉上实现NOx小于10mg/Nm3的排放目标。
（2）利用以大数据测量和神经网络为基础的智能喷氨控制硬件和软件平台实现脱硝装置运行的精准调节，调整脱硝效率，减少氨逃逸。
（3）国内首创采用新型的烟气深度脱硫除尘和冷凝一体化治理技术，零水耗、低能耗实现烟气SO2和粉尘从超低排放到近零排放，减少雾霾前驱体-可凝结颗粒物CFM的排放。
（4）国内首创采用新型的烟气深度脱硫除尘和冷凝一体化治理技术进行烟气深度冷凝，在降尘的同时实现节水，减少电厂海淡水用量，节省海水淡化装置运行成本。
（5）采用专利技术进行脱硫废水零排放处理，实现脱硫废水的低成本处理和长周期运行。
2、博鳌零碳示范区建设项目
（1）国家能源集团自主开发的多维度智慧化能源管控平台，实现零碳能源系统下新能源的高比例渗透及高比例消纳，为零碳目标下新型能源体系构建提供样板。
（2）首次聚合电力、交通、建筑三大领域资源，助力海南新型电力系统构建。
（3）首个覆盖风、光、储、柔性负荷的光储直柔系统，首创采用先进直流互济模式，实现光储直柔技术优化升级，助推能源与建筑领域融合发展。
（4）首次将具备自主知识产权的环境友好、高安全性、长寿命的全钒液流长时储能系统应用于海岛建筑光储直柔系统，推动探索长时储能低碳建筑应用新场景。
（5）首个海南省内零碳交通示范岛，实现柔性充电桩和智慧灯杆终端全覆盖，建成高度融合的交通能源网络，培育“交通+电力”多网融合产业新形态
（6）采用形式丰富的新型光伏组件，构建与建筑高度融合的光伏建筑一体化设施。
（7）首次引进适应海南天然温室气候，用于高附加值农作物的以色列智慧农业技术，为创新农业发展提供新思路。
应用情况及可推广前景简述
1.大型燃煤电站环保协同提标关键技术研究及工程示范
本项目应用情况如下：
（1）《国电乐东发电有限公司＃1机组性能试验报告》表明，国电海南乐东发电有限公司2×350MW机组，通过研究成果在电厂的示范应用，实现了烟囱出口NOx、SO2和粉尘排放浓度排放浓度不高于10mg/Nm3、10mg/Nm3、1mg/Nm3（标干，6%O2）；
（2）机组长期运行表明，通过对冷凝降温，在回收烟气冷凝水的同时，90%时间烟囱无白烟。实现了采用冷凝法实现湿烟羽治理的同时，实现烟气冷凝水的处理回用，降低海水淡化装置运行成本；
（3）废水零排放示范装置运行表明，除个别设备如干燥床的年利用率小于90%以外，其他设备和系统的年利用率均满足项目研究目标的95%；
（4）采用雾化抑尘技术进行码头卸船机改造后，基本实现了全天候码头卸煤无抑尘。
国家能源集团是一家以煤炭生产销售和火力发电作为主营业务之一的大型能源企业，为改变煤炭在国民经济发展中的环保形象，通过实现燃煤火电厂更加清洁燃烧体现企业的环保责任，进行燃煤火电厂NOx，SO2，粉尘在目前已经实现超低排放的基础上,达到近零排放的烟气环保技术研究开发和工程示范显得尤为必要。本项目实际验证了燃煤机组常规污染物近零排放是可以实现的，为建设新一代环保岛，系统地解决传统环保装置的问题，对于新一代的火电技术发展，具有引领示范作用。
2.博鳌零碳示范区建设项目
博鳌零碳示范区建设应用了光伏直柔、虚拟电厂、全钒液流等多项创新技术，有力实现了绿色零碳和智慧零碳，为我国零碳园区建设提供了示范及优秀样板。项目中多项技术为城市更新和零碳建设提供了可复制、可推广经验。
（1）新能源车及柔性充电技术岛内全覆盖
在示范区停车场与接驳站点实现充电桩100%全覆盖，将交通用能进行统一管理和调配，通过先进的有序充电技术，平缓峰谷用电，实现交通与电网在区域能源互联网管理系统上的互动。
（2）服务交通绿色化的智慧灯杆建设
对东屿岛远洋大道、各衔接道路及酒店会议广场周边现有路灯进行智慧化改造，建设集光伏照明、视频监控、环境监测、信息发布、物联网等功能于一体的智慧综合灯杆，实现“多杆合一”。智慧灯杆是新基建“融合基础设施”的重要体现，有助于提升东屿岛电子站牌、智慧灯杆、信号灯等智慧终端的全息感知与交互控制能力。
（3）光储直柔助力近零能耗技术体系构建
新闻中心改造采用光储直柔技术，利用2 套能源路由器构建先进交直流互济模式，让系统的调节能力得到充分利用，提高配电系统供电能力约30%，能够灵活平衡2台变压器的负载率差达到20-40%，可以全面提高配电网的灵活性和可靠性水平。同步建设了安全高效的优化调控平台，为热带地区的近零能耗建筑技术推广提供应用示范。
（4）“源网荷储”一体化协同整合
项目按照“源网荷储”一体化协同思路，对岛内的能源系统进行了系统整合，把岛上的可再生能源、建筑用能和交通用能都有机协调起来。
通过以上的设计，电力能源在源-荷-储之间的流动得到了实时的优化，实现了多个主体的能源系统的一体化协调以及光伏发电“能用尽用，就近使用”，合理利用储能电池，将岛外农光用于岛内建筑，解决岛外光伏发电与岛内建筑用电特点不匹配的问题，提高光伏发电整体消纳率。
（5）环境友好、安全长寿的液流储能系统应用
将具备自主知识产权的液流长时储能系统应用于海岛建筑光储直柔系统，实现了环境友好、高安全性、长寿命的全钒液流长时储能系统应用示范。同时，通过采用行业领先的高功率密度电堆，结合电堆结构的设计，有效提高了电堆的峰值功率密度，过载能力大幅提升至额定功率的40%，达到行业领先水平。
（6）高实时动态响应的虚拟电厂规划建设
规划虚拟电厂平台可以实现东屿岛内5.3MW分布式光伏、204个充电桩的接入，可实现对分布式光伏发电、充电桩、建筑用电的聚合管理，以及与电网调度的互动响应与交易，将为打造未来新型电力系统建设运行提供示范。
经济效益及社会效益情况
1、经济效益
1）大型燃煤电站环保协同提标关键技术研究及工程示范
建设环保协同提标改造示范工程，把国电乐东发电有限公司建设成气态污染物近零排放，脱硫废水零排放的电厂以及污泥无害化处理终端，有利于公司争取国家环保优惠政策，提高机组年运行小时数，有很好的经济效益。
a）脱硝流场深度优化技术的推广应用，一方面可以实现火电机组氮氧化物稳定超低排放，大幅度削减NOx对大气污染的贡献，减少废弃催化剂处置量；另一方面大幅度缓解空预器因ABS带来的堵塞问题，并减小氨逃逸超标对人体的危害，同时保证燃煤电厂安全、稳定运行，为国家经济发展提供坚实后盾。
b）从乐东电厂的实际运行看，低成本烟气净化技术完全可以替代电厂脱硫湿电除尘器。并且在替代湿电时，可以仅利用本工艺的除尘功能，取消一体化工艺的冷源系统，其单位投资还可以降低40~50%左右。
c）在我国严重缺水地区的燃煤电厂可推广应用烟气冷凝除尘一体化技术，不采地下水，少用地表水，降低淡水资源消耗。可在内蒙、宁夏、新疆哈密等地的燃煤电站全面推广应用。
d）脱硫废水零排放的电厂以及污泥无害化处理终端，有利于电厂争取国家环保优惠政策，提高机组年运行小时数，有很好的间接经济效益。
2）博鳌零碳示范区建设项目
岛外农光互补发电、岛内构建筑物分布式光伏项目静态投资为17230.60万元，单位造价为7234.82元/kW；动态投资17359.84万元，单位造价为7289.08元/kW。测算项目资本金财务内部收益率6.73%，全投资财务内部收益率(所得税前)5.96%，项目投资回收期13.34年。
交通绿色化改造项目共规划部署66个智慧灯杆，打造城市数据感知、网络传输、存储计算、挖掘分析、运营管理与一体的信息化智慧监管体系，项目投运后，预计智慧灯杆广告收入约63.36万元/年。本项目共规划部署204个充电桩，建设柔性充电桩系统，实现根据车辆电池的需求分档动态分配，实现输出功率的灵活调度。总收入约48.96万元/年。智慧灯杆及充电桩合计收入112.32万元/年。
新闻中心光储直柔系统收益包括运营收益以及售电收益。其中运营收益包括可以实现约1MW、120万kWh分布式资源的调控和运行，以及对100万元电量价值的运营。售电收益包括花朵风机、光伏格栅、光伏地砖的售电收入，为2.49万元/年。在零碳示范区建设的建筑、交通领域应用多项具有先进性及适用性的创新技术，形成经济可行、具有较高推广价值的零碳园区创新技术应用集成体系，为我国其他零碳城区改造的技术体系构建方法与框架提供了重要示范。
在海南博鳌零碳交通示范岛形成多元素交通技术一体化集成示范，将利用智慧灯杆打造城市数据感知、网络传输、存储计算、挖掘分析、运营管理与一体的信息化智慧监管体系；柔性充电桩系统实现根据车辆电池的需求分档动态分配，实现输出功率的灵活调度。智慧灯杆及充电桩合计收入112.32万元/年。
技术还应用于博鳌新闻中心光储直柔系统，收益包括运营收益以及售电收益。其中运营收益包括可以实现约1MW、120万kWh分布式资源的调控和运行，以及对100万元电量价值的运营。售电收益包括花朵风机、光伏格栅、光伏地砖的售电收入，为2.49万元/年。
社会效益
1）大型燃煤电站环保协同提标关键技术研究及工程示范
环保协同提标关键技术研究及示范项目完成后，将实现电厂烟尘、SO2和NOx的近零排放，消除烟囱湿烟羽，实现脱硫废水零排放，协同处置乐东县周边生活污泥，具有极大的社会效益，真正使国电乐东发电有限公司成为世界上最清洁电厂，为把海南建设成国家生态文明示范区贡献自己的力量。
2）博鳌零碳示范区建设项目
岛外农光互补发电、岛内构建筑物分布式光伏项目通过发展“农光互补”，光伏产生的电能和板下种植的果蔬直送博鳌年会，剩余的电能还可供琼海供电局销售，不仅形成农业收益与能源发电双赢的良好局面，实现节能减排的社会效益，还将极大地改善当地的大气环境，促进我国的节能减排工作，为海南博鳌东屿岛提供全部绿色、零碳能源供应，为零碳示范区建设起到积极的示范作用。
交通绿色化改造项目全面落实了交通运输部和海南省关于绿色交通的发展要求，通过上岛车辆 100%使用清洁能源，实现全岛绿色出行，配套智慧综合灯杆、充电基础设施等建设，将博鳌东屿岛打造成为海南省首个“低碳交通、绿色出行”示范岛。同时，也为海南省构建绿色出行体系、实现全岛交通用能清洁化、打造绿色生态交通提供经验借鉴和示范参考。此外，通过设置智慧灯杆系统，可实现多维应用，拓展智慧交通、智慧市政、智慧海洋、智慧农业等多样化场景，不断提高城市精细化管理水平，助力城市绿色发展在东屿岛打造基于智慧综合灯杆的城市新型基础设施样板示范。
新闻中心光储直柔系统的建设为我国夏热冬暖地区公共建筑的绿色低碳改造提供了重要经验。光储直柔建筑和近零能耗建筑是我国建筑领域“十四五”重要的技术探索和推广方向，本次改造将为我国相关建设探索提供重要的技术集成示范。
项目案例获专利及奖励情况
预期发表发表科技论文3篇，受理或授权发明专利6项，申请软件著作权2项
选送单位简介
国家能源集团海南电力有限公司是国家能源集团在海南唯一的省级区域全资子公司，主要负责集团相关产业在海南的经营发展和协调推动工作。对内统筹集团各产业公司在海南的发展规划和能源产业的投资建设及经营管理，对外代表集团与政府、企业洽谈协商发展日常事务，协调推动清洁能源、航运、金融、PGA材料、区域总部等产业规划建设。
截至2023年9月，海南公司资产总额达89.08亿元，正式员工582人。业务主要涉及水电、火电、新能源、天然气等产业，目前管理乐东电厂、大广坝水电厂、红岭水电厂、能源销售公司及新能源发展公司五个实体，发电装机共计163.4千瓦，占海南电网统调装机1284.8万千瓦的12.7%。其中，乐东2台35万千瓦火电机组实现超超低排放，烟尘、SO2、NOx排放浓度分别小于1、10、10mg/Nm3，环保指标居世界领先地位。光伏储备超100万千瓦，开工60万千瓦，投产47.1万千瓦。大广坝水电厂24.2万千瓦，红岭水电厂6.24万千瓦。儋州峨蔓风电10万千瓦，清洁能源装机规模在区域发电企业中排名第一。“十四五”期间，重点推进气电、港储配、风火储耦合及光伏项目，预计十四五末，装机容量500万千瓦，资产达到300亿元，为海南打造清洁能源岛作出贡献。
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