工业热脱碳：政治愿景与市场现实

摘要：研究和创新如何应对工业热脱碳的紧迫挑战？这是 9 月初在北欧研讨会上举行的工业过程太阳能研究研讨会上探讨的核心问题。为期一天的活动由瑞典公司 MG Sustainable Engineering 与丹麦技术大学（DTU）合作举办。组织者邀请了国际能源署太阳

研究和创新如何应对工业热脱碳的紧迫挑战？这是 9 月初在北欧研讨会上举行的工业过程太阳能研究研讨会上探讨的核心问题。为期一天的活动由瑞典公司 MG Sustainable Engineering 与丹麦技术大学（DTU）合作举办。组织者邀请了国际能源署太阳能供暖和制冷计划的主要专家进行一系列演讲和圆桌讨论。就太阳能工艺热能项目的标准化和电气化等主题分享了重要见解。瑞典 Absolicon Solar Collectors 首席执行官 Joakim Byström 和丹麦奥尔堡 CSP 研发和西班牙办事处经理 Miguel Herrador 做出了显著贡献。这张照片捕捉了小组讨论，由 MG 可持续工程项目经理、瑞典耶夫勒大学能源系统博士生 Juan Pablo Santana 主持。研讨会的录音可在线获取。

在开始讨论时，主持人桑塔纳引用了国际能源署 SHC 关于太阳能工艺热（SHIP）的任务 64 于 2024 年 1 月发布的技术立场文件中的关键见解：“该任务将高效率和良好的投资回报确定为 SHIP 工厂的主要优势，但也指出高资本支出（CAPEX）和系统复杂性是重大弱点。更重要的是，SHIP 通常被视为一项高风险投资，而日益增长的工业向电气化的转变被强调为一项重大挑战。

桑塔纳随后在网络研讨会的圆桌会议上邀请行业代表分享他们在SHIP项目开发过程中应对这些挑战的经验。

赫拉多尔：如今，我们开发的每个项目都需要花费大量时间的工程设计来定义整体概念——这凸显了明显缺乏标准化。我们的方法是构建各种规模的预先设计的解决方案组合，但在某些固定参数范围内，类似于我们在热泵项目中实施的解决方案。例如，在 Hillerød cistrict 制冷和供热厂，我们客户的总供暖和制冷需求（10 MWth）被分成三个系统，容量为 1.2 MWth冷却和 2 MWth加热装置。这意味着，例如，当工业客户要求 9 MWth太阳能供热电站，我们可以为他提供基于 5MW 两种平衡的标准配置th每个，都适应现有的标准解决方案。这将导致工厂比客户最初要求的稍大。然而，在调整这些标准设计时，客户将在许多方面受益，包括更短的交货时间、优化的资本支出和均衡的热成本、更高的质量和更低的运营支出，以及保证经过验证的可靠解决方案。

桑塔纳指出，最简单的 SHIP 解决方案通常不是最有效的，而最有效的选择可能被认为风险太大或范围太大，工业客户无法接受。他问，长期盈利能力是否是工业客户的决定性因素，还是他们倾向于只关注短期投资回收？

Byström：客户主要关注实现每兆瓦时热量的最低成本。我们经常遇到的是，当我们提出一个可满足其 20% 至 30% 热需求的有利可图的太阳能热装置时，他们认为这还不够——他们想要一个覆盖 100% 的解决方案。然而，当我们提出使用不同级别和存储的热泵的完全可再生装置时，他们因其复杂性和成本而拒绝了它。
工业客户设想一种既高利润又能够用太阳能满足大部分热需求的解决方案，但这样的解决方案如今根本不存在。
我们已经制定了大约 160 个不同的项目提案和设计研究，但没有一个是纯粹在商业基础上实现的。对于我们建造的试点工厂，我们要么从公共赠款中获利，要么直接从 Absolicon 投入资金来展示不同的应用。

意大利南部的 Birra Peroni 啤酒厂安装了 Absolicon 的 460 kW 抛物线槽式集热器场。该系统生产加压水，通过蒸汽压缩机转化为蒸汽并送入啤酒厂 156 °C 的蒸汽网络，或在 82 °C 下直接用于洗瓶站。2 MWh 加压热水储罐即使在夜间作业也能提供太阳能蒸汽供应。照片：Absolicon

桑塔纳总结说，标准化一直是研讨会的中心主题之一，特别是在降低成本方面。根据桑塔纳的说法，仍然存在一个问题。“我们如何实现标准化，谁应该领导这项工作，行业或学术界或联合倡议？

赫拉多尔：标准化至关重要，但必须由太阳能技术提供商推动。我们了解如何降低资本支出以及如何设计易于构建和作的系统。让我举个例子：我们参与了一个由欧盟资助的研发项目，该工厂由一所大学设计。他们的设计非常详细——每根管道都指定了准确的特性和直径。然而，我们没有采购七八种不同类型的管道，而是提出了一种更标准化的设计，只使用两种尺寸：小号和中号。虽然这种替代方案的材料成本可能略高，但它显着简化了制造和安装。
我们的战略——事实证明是非常成功的——是从项目开发阶段的一开始就让我们的制造团队参与到我们位于塞维利亚的车间。他们的早期意见有助于确定实际改进，并确保最终设计针对实际实施进行优化。

桑塔纳指出，电气化已成为当前工业脱碳格局中的一个突出流行词。特别是，政策制定者似乎经常认为，只需使一切电气化即可实现能源转型。他提出了一个问题：热泵是否被认为是太阳能过程热的主要竞争对手，还是这些技术可以相辅相成、携手并进？

Byström：重要的是要了解，如今实际安装的高温热泵很少。因此，虽然他们不是当前市场上真正的竞争对手，但他们会争夺买家的注意力。企业领导者经常想象，就像住宅热泵可以从外部空气提供供暖和热水一样，同样的原理也可以应用于为工厂产生蒸汽。

然而，在我们的 SHIP 项目中，我们发现集成热泵往往成本太高，无法满足行业典型的投资回收预期。从我的角度来看，热泵受到了不成比例的关注，因为它们是非常昂贵的机器。

我想指出的是，工业的良好投资回收期是两到三年，而可再生能源项目很难达到这一目标。

政客们经常设想通过电锅炉、热泵和储能系统实现电气化——但实际上，这些实际上很少有人建成。编译陈讲运

这种心态部分源于对电价的根本误解。人们常说电价便宜，但前提是您考虑一天中特定时间的现货价格。经常被忽视的是电网的成本——而且电网非常昂贵。例如，在瑞典，并网费高于电价本身。最重要的是，您必须包括税收和征税。

我们分析了西班牙和意大利等国家的工业能源成本（见下表）。即使现货价格为零，西班牙的电力供应额外成本仍可达到 79 欧元/兆瓦时，意大利的电力供应成本仍可达到 41 欧元/兆瓦时。也就是说，验证这些数字很困难，因为公司很少披露其全部能源账单。

归根结底，这是一个重要的教训，即在评估电力现货价格与太阳能热能或地热能等直接可再生热能技术时，您不能简单地比较电力现货价格。