近日，第四屆中國綜合能源服務暨能源數字化大會在蘇州隆重舉行。湖南筱豪新能源有限公司技術總工、長三角水務能源創新中心主任周程晟受邀出席，并發表題為《水務能源化：綠氫驅動的綜合能源系統實踐》的主題演講，分享筱豪新能源在推動水務行業綠色低碳轉型中的創新理念與實踐成果。

湖南筱豪新能源有限公司技術總工

長三角水務能源創新中心主任

博士 周程晟

背景與挑戰

隨著“雙碳”政策的提出和水務行業的發展，能源消耗已經成為水務行業改革方向的重要內容。從全球能源格局看，水務行業能源消耗“分量”可觀，約占全球能源使用總量的3%-4%。在水務運營中，供水、排水與污水處理各環節能耗顯著。

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行業需要，盡快通過技術創新、能源高效清潔利用、智能生產等手段實施低碳變革，降低行業碳排放。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，進一步抵消行業碳排放，賦能產業綠色低碳轉型。

在水務行業迫切轉型的需求背景下，筱豪新能源正式推出“零碳”水務計劃。“零碳”水務指的是通過綜合能源解決方案，實現水務系統在生產和運營過程中碳排放為零，達到綠色環保的目標。“零碳”水務通過整合多種能源形式、優化能源使用效率以及促進可再生能源的廣泛應用，顯著減少碳排放，甚至達到碳中和。

水務綜合能源應用與系統實踐

水務綜合能源應用是指在水務系統中集成和利用多種可再生能源和創新技術，以提高能源效率和可持續性，筱豪新能源將其分為八項內容：光伏發電、微風發電、尾水余壓發電、微動力發電、儲能系統應用、工業節能、污水制氫、氫站。

周程晟表示，在政策新規的影響下，筱豪新能源將污水制氫作為創新實現路徑，通過污水制氫技術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，是戰略性新興產業重點發展方向。但目前主流可再生能源電解水制氫技術對水質要求嚴苛，清潔水源消耗量大，易引發“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業變革的競爭焦點。

相比于其他類型的水源，我國城鎮污水處理廠出水水量穩定，水質比海水好，可成為電解水制氫的替代水源。據統計，全球每年因處理污水新產生約3800億立方米的污水，預計到2050年將再增加51%，因此污水供應完全可以獲得保證。

各行業廢水因來源、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制氫。

生物污水制氫分為光發酵污水制氫、暗發酵污水制氫、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，借微生物發酵轉有機物為氫。

污水制氫總體技術路線

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電；建設1個1MW的電力和熱力發電系統，用于平衡2.5MW太陽能系統的電力供應，并并入天然氣管網系統；配備1200輛特殊車輛作為燃料應用終端，車輛類型包括叉車、公交和卡車等。項目產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、微風發電機，年發電量滿足能耗70%。通過尾水余壓發電，每年額外獲得10%能源供給。污水制氫的應用，結合儲能系統作用，最終實現零碳化運營，降低成本，具有良好經濟和環境效益。

綜合能源系統構建

在綜合能源系統構建中，筱豪新能源致力于打造多元化能源體系。在能源生產方式上，通過光伏、微風、尾水余壓和微動力等方式生產清潔能源；在能源儲存手段上，利用電池和氫能儲存，實現能源靈活調度和長期儲備；能源利用環節，將儲存能源用于供水、污水處理、管理系統等環節；最終在系統整體效益上實現能源利用效率提高、水務系統穩定運行。

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實時監控，優化能源生產、儲存和消耗調度，同時運用大數據、物聯網和人工智能實現能源系統智能化，從而提高水務系統運營效率，保障系統穩定性。

應用案例

上海嘉定大眾污水廠

項目總裝機容量為8.82兆瓦，利用廠區池頂面積約63461㎡，共用光伏組件15340塊，年均發電量約901萬千瓦時，項目采用“自發自用，余量上網”模式。

蘇州園區第二污水處理廠

該項目獲得“光能杯”光伏行業2024最具影響力場景化產品獎以及第二屆能源電子產業創新大賽太陽能光伏賽道創新應用類二等獎。

白蕩水質凈化廠分布式光伏發電項目

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，預計平均每年發電量約300萬千瓦時，采用“自發自用，余電上網”模式，是江蘇省首個在污水處理廠上空建設索結構柔性光伏支架的光伏發電項目。

花橋水質凈化廠分布式光伏發電項目

該項目為“光伏+污水處理廠”項目，總裝機容量10MWP，年平均發電量約916萬度，采用“自發自用、余電上網”的模式，從而提高花橋水質凈化廠能源自給率。與傳統火電相比，可節約標準煤約2745噸，每年可減少二氧化碳排放量約6862噸。是湖南省內最大的污水處理廠光伏發電項目，被評為2023年度中國電力中小型優質工程

南京橋北廠分布式光伏發電項目

該項目為“光伏+污水處理廠”項目，總裝機容量3.87MWP，年平均發電量約400萬度，采用“自發自用、余電上網”的模式，是南京首個突破超過2MWp一個用電戶，采用低壓并網項目。

長沙縣婦幼保健院分布式光伏發電項目

該項目為“光伏+工商業屋頂”項目，總裝機容量為120KWp，利用屋頂空間面積1200㎡，將光伏發電系統鋪設在長沙縣婦幼保健院屋頂上，采用“自發自用，余電上網”模式。該項目屋頂障礙物比較多，傳統固定支架方式無法實施，筱豪新能源采用預應力柔性支架解決方案，使得光伏與建筑屋頂完美結合典范。

關于長三角水務能源創新中心

長三角水務能源創新中心是由筱豪新能源依托蘇州高新區綠碳平臺，為推動水務和能源領域技術創新與發展成立的綜合性研究機構。平臺坐落于蘇州，匯聚了眾多行業頂尖的科研人才和先進的技術資源，主要圍繞水務資源管理、水務光伏關鍵技術創新、可再生能源利用、能源效率提升等關鍵領域展開深入研究和技術開發。