數字化賦能湖南煤電企業綠色轉型發展研究

【摘" 要】隨著資源與環境約束趨緊，以及“雙碳”目標的戰略部署，煤電企業綠色轉型已是必然選擇。數字化與綠色轉型之間的相互促進關系，可賦能湖南煤電企業綠色轉型實踐。論文分析了湖南煤電企業綠色轉型過程中存在的投資回報不確定、資源利用效率低下、市場機制不健全以及調峰與儲能能力不足等問題，針對性地提出通過智能化管理平臺優化投資決策與成本控制、數字技術驅動的高效能源利用與技術創新、構建智能監管與政策適應體系，以及數字孿生與智能調度等具體實踐路徑，以期助力湖南煤電企業加速綠色轉型，提升能源安全性與系統穩定性。

【關鍵詞】數字化賦能；綠色轉型；湖南煤電企業；“雙碳”目標

【中圖分類號】F426；F270.7" 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2024）06-0132-04

1 引言

“煤電”通常指的是利用煤炭作為燃料的火力發電，曾是我國主要的能源來源和電力生產方式，在滿足國內能源需求和保障國民生活方面發揮過不可替代的重要作用。然而，煤電更是電力行業碳排放的主體，2020年中國二氧化碳排放總量102億噸，其中電力部門排放約為44億噸，占比為43%[1]。隨著環境壓力增大、資源約束趨緊以及“雙碳”目標的戰略部署，煤電企業綠色轉型已成為刻不容緩的時代命題。綠色轉型不僅關乎企業自身的生存與發展，更是履行社會責任、推動能源革命、實現可持續發展目標的關鍵路徑。

伴隨數字技術的飛速發展，人工智能、物聯網、大數據、區塊鏈等前沿科技與企業運營活動緊密結合，正在推動企業運營模式的深刻變革。數字化賦能不僅局限于單一企業范疇，它能沿著產業鏈向上游及下游企業輻射其積極影響，產生顯著的外溢效應。這一過程通過放大規模經濟優勢與加速技術創新應用，共同驅動企業群體向綠色轉型邁進[2]。一方面，數字技術融入生產流程，促進了生產與經營模式的智能化升級，不僅增強了能源使用的高效性，還提升了勞動生產率，實現對傳統勞動力的部分有效替代[3]；另一方面，數字技術通過縱向整合供應鏈，使得企業能夠更高效地匯聚原料資源，縮減物流與信息搜尋成本[4]。研究表明，數字化工具的普及應用對于區域總碳排放的削減作用顯著[5]，尤其是在資源密集型行業中，其在減少能耗、加速綠色轉型方面展現出更為突出的積極影響[6]。

湖南省積極響應國家“雙碳”戰略，于2022年10月頒布《湖南省碳達峰實施方案》，明確將電力行業列為碳達峰重點監管領域，涉及納入全國碳市場履約重點排放單位中的35家發電企業。盡管通過引入外部電力（外電入湘）與本地電力結構的優化調整，湖南省的電力供需在整體上基本維持相對平衡，但在季節性用電高峰、局部區域仍面臨顯著的電力供需壓力，預計“十四五”期間湖南最大電力缺口達1 000萬千瓦以上[7]，電力緊張仍是湖南未來經濟增長面臨的主要問題。在電力供應體系安全度不足的情況下，煤電既可發揮其調峰作用，又能助力清潔能源消納，是無可替代的“壓艙石”，數字化為傳統煤電企業綠色轉型提供全新思路，如對傳統煤電企業進行數字化升級、推廣智慧能源基地建設等[8]。因此，探究如何利用數字化技術推動湖南煤電企業綠色轉型，對實現“雙碳”目標具有重要意義。

2 數字化與煤電企業綠色轉型的作用關系

數字化與綠色轉型之間的作用關系如圖1所示，具體包含3個維度。

2.1 數字化為煤電企業綠色轉型提供技術支撐

數字化技術，包括大數據、云計算、人工智能等，已成為煤電企業綠色轉型不可或缺的技術支撐。在生產運營層面，智能監控系統利用大數據分析，優化燃煤效率，減少不必要損耗，同時通過云計算平臺靈活調配電力資源，提升能源系統的整體靈活性與可再生能源的接入能力。人工智能技術在預測維護中的應用，不僅減少了設備意外停機時間，也顯著降低了維護成本和資源消耗。此外，區塊鏈技術的融入，增強了碳足跡追蹤的透明度與準確性，為綠色金融產品和服務的創新提供了可靠的數據基礎，助力煤電企業獲得綠色融資，加速轉型步伐。

2.2 綠色轉型促進數字化技術迭代升級

煤電企業追求綠色轉型的過程中，對精準管理、高效運營、智能決策等數字化解決方案的需求日益增長，反過來驅動了數字化技術的快速發展與深度應用。煤電企業積極擁抱高級分析工具，致力于通過數據驅動來優化生產流程，實現碳排放的精細化管理，以及能效的顯著提升。例如，“智慧電廠”是數字化、網絡化、智能化技術的深度融合，構建包含生產、運營、市場等覆蓋煤電產業鏈上下游的智能化管理平臺，是多種數字化技術升級的應用場景?？傊G色轉型不僅是對煤電企業傳統生產方式的革新，更是對數字化技術潛力的深度挖掘與激發。

2.3 二者相互促進正向循環

數字化與煤電企業綠色轉型之間形成的是一種相輔相成、相互促進的動態關系。數字化技術的廣泛應用，不僅降低了煤電企業實施綠色轉型的技術門檻和成本，還通過優化供應鏈管理、提升能效等方式加速了企業綠色化進程。同時，隨著綠色轉型實踐的深入，新產生的數據需求和應用場景不斷涌現，為數字化技術創造了更廣闊的市場空間，促進數字技術的迭代與升級。例如，分布式能源系統的普及為物聯網、大數據分析等領域帶來了新的發展機遇。這一正向循環不僅加速了煤電企業的綠色轉型，也為整個社會的可持續發展奠定了堅實的技術基礎。

3 湖南煤電概況

湖南地處長江流域，水資源豐富，但是常規水電資源已開發殆盡，加之能源資源稟賦不足，缺煤無油少氣的客觀現實，使湖南整體處于全國能源流向末端。在湖南省的電力供應體系中，火電（主要是煤電）占據著主導地位。2023年湖南電力系統總裝機容量為7 018.21萬千瓦時，其中火電裝機2 895.08萬千瓦時，占全部裝機容量的41.25%[9]。水電是湖南電力系統另一個主要來源，同時以風能、太陽能等可再生能源發電作為補充，從2023年的發電結構中可以看出這一趨勢。2023年全省發電量累計值為1 700.4億千瓦時，同比增長0.8%[10]。其中火力、水力、風力及太陽能發電量分別為：1 123.6億千瓦時、347.6億千瓦時、198.9億千瓦時、30.31億千瓦時，各種能源發電構成比例如圖2所示。

從機組改造升級方面看，煤電機組改造完成情況較好。除“十四五”以來投產的6臺百萬級煤電機組外，湖南省37臺公用老舊煤電機組中34臺已實施靈活性改造、節能改造和熱電聯產改造，改造率達到91.9%；改造后機組調峰深度均達到35%額定負荷以下，大部分機組能達到30%[11]。

雖然煤電是湖南電力供應的重要來源，但是由于湖南本地煤炭資源不足，火電用煤超過80%靠外省輸入，電煤運輸成本全國最高。為響應國家“碳達峰”“碳中和”的戰略目標，湖南省政府積極出臺一系列政策，鼓勵發展清潔能源，提高能源利用效率，同時對煤電企業提出節能減排的嚴格要求。水電方面，充分利用湖南豐富的水資源優勢，持續擴大水電裝機容量，并加強老舊水電站的技術改造與升級。此外，湖南省也在積極推動風能、太陽能等新能源項目的開發，力求構建多元化的能源供應體系，減少對化石能源的依賴，實現能源結構的綠色轉型。

4 湖南煤電企業綠色轉型面臨的問題

4.1 綠色轉型投資巨大，回報存在不確定性

綠色轉型要求煤電企業投入大量資金用于技術升級和設備改造，根據國家發展改革委與國家能源局等聯合印發《全國煤電機組改造升級實施方案》，對供電煤耗在300克標準煤/千瓦時以上的煤電機組，應加快創造條件實施節能改造，對無法改造的機組逐步淘汰關停，并視情況將具備條件的轉為應急備用電源。雖然湖南省現役老舊煤電機組“三改”情況完成較好，但是將傳統燃煤機組改造為符合環境監管要求的超低排放機組，或進行新能源項目投資轉換，前期投資巨大，加之高煤價侵蝕業績、保供壓力不減，使煤電企業始終在利潤低谷徘徊，投資回收周期更長。此外，新能源項目的收益受政策、市場價格波動影響較大，投資回報存在不確定性。

4.2 資源利用效率不高，技術水平有待提升

雖然我國已擁有世界先進的超超臨界機組技術，建成全球最大的清潔煤電供應體系，但湖南煤電裝機整體水平有待提升。煤電企業綠色轉型的技術路徑多樣，如高效燃煤技術、碳捕獲與封存（CCS）、氫能利用以及與可再生能源的深度融合等。盡管省內煤電機組全部實現了超低排放，但是發電效率是湖南煤電企業普遍面臨的技術升級問題。目前，除了華電常德電廠以外，其余13家在運行的大型煤電機組的發電煤耗均超過300克標準煤/千瓦時，技術改造需求迫切。各煤電企業要選擇最適合自身條件的技術路線，不僅考驗企業的技術判斷力，也對企業的技術研發能力和創新能力提出更高要求。

4.3 市場機制有待完善，需提高政策環境適應性

政策與市場機制是推動綠色轉型的關鍵外部因素，綠色轉型的成功，很大程度上依賴于市場機制的完善和政策環境的支持。當前，湖南乃至全國正在逐步建立和完善碳交易市場、綠色金融體系、綠色電價機制等關鍵框架。然而，這些機制和框架尚處于發展初級階段，其運行效率、公正性及對企業綠色轉型的實際促進作用仍需時間檢驗。以全國碳市場為例，首個履約周期中，湖南有31家企業參與其中，但出現了湖南衡陽新澧化工有限公司和建滔（衡陽）實業有限公司兩家企業，未按時完成碳排放碳配額清繳被立案查處。同年9月，35家發電企業被納入第二個履約周期。因此，煤電企業亟需制定靈活的應對策略，以充分挖掘政策與市場機制的潛在紅利。

4.4 調峰與儲能能力不足，削弱煤電安全性

在向清潔能源轉型的過程中，湖南需平衡好新能源與傳統能源的關系，確保能源供應的穩定性。隨著新型電力系統加快構建，高比例可再生能源、高比例外來電和高比例電力電子設備“三高”特征日益凸顯，呈現交直流送受端強耦合、電壓層級復雜的電網形態，電力系統安全問題更趨復雜。局部地區主網架結構不強，配電網尚不能完全滿足分布式新能源和多元負荷靈活接入的需求。由于風能、太陽能等可再生能源的間歇性，如何在減少煤電依賴的同時，保證電網的穩定運行和能源供應的安全可靠，是對能源結構調整的考驗。煤電企業在此過程中需探索如何轉變為靈活性更高的調峰電源，同時維持必要的基荷供電能力，這既需要技術創新，也離不開電網基礎設施的優化和升級。

5 數字化賦能湖南煤電企業綠色轉型的實踐路徑

5.1 數字化優化投資決策與成本管控

面對高昂的轉型成本與投資回報的長期性問題，數字化能夠提供有力支持。構建一個覆蓋煤電產業鏈上下游的智能化管理平臺已成為推動行業轉型升級的迫切需求。該平臺由政府部門或行業領導型企業主導，包含上游煤炭企業、煤電企業，下游輸配企業，以及碳交易市場、新能源發電等主體，集數據采集、處理、分析于一體的數字化管理平臺，其所匯集的主要信息流如圖3所示。通過煤炭與煤電、煤電與新能源“兩個聯營”，解決上游高煤價及新能源消納難題。數字化可以使煤電企業與上下游關聯企業的日常業務數據轉變為高效的電子信息，煤電企業原煤采購、生產運管、網上輸配、環境污染等關鍵數據，能為智能化決策提供強大的數據基礎。利用大數據和人工智能技術，對生產運營數據進行深度分析，優化生產調度，實現能源消耗和生產成本的雙重降低，提高煤電產業的經濟性與環保性。

5.2 數字化驅動的高效能源利用與技術創新

針對湖南煤電企業存在的資源利用效率不高與技術水平待提升問題，數字化技術成為推動其綠色轉型與技術創新的關鍵。通過構建開放的創新平臺、智能的知識管理體系以及高效的技術融合機制，不僅解決了資源利用效率與技術水平的瓶頸，更為綠色轉型與可持續發展奠定了堅實的基礎。湖南煤電企業應推廣超低排放與高效燃煤技術，提升能源利用效率，減少環境負擔。同時，探索煤電與可再生能源的深度融合，利用數字化平臺優化能源調度，提高系統整體能效。通過產學研合作深化，設立專項基金支持前沿技術研發，鼓勵技術試點與示范項目，加速技術成果的轉化應用，增強企業自主研發與創新能力。

5.3 構建智能監管與政策適應體系

在適應快速變化的市場機制與政策環境方面，湖南煤電企業應充分利用數字化工具，打造智能監管與政策適應性增強體系，以實時跟蹤和解讀政策動態，確保綠色轉型策略與國家政策導向同步。具體來說，企業通過整合多種信息資源，即時接收并分析相關政策變動，如碳稅調整、綠色信貸政策更新等，幫助企業迅速調整經營策略，抓住政策紅利，規避潛在風險，還可以利用區塊鏈技術建立透明、可追溯的碳足跡記錄系統，確保碳排放數據的真實性和完整性，提高碳交易市場的透明度和效率，降低交易成本。同時，構建智能合規系統，確保企業運營符合環保法規和標準，降低違規風險，提升企業信譽。

5.4 數字孿生與智能調度確保供電安全

針對湖南煤電企業面臨的調峰與儲能能力不足問題，可通過應用數字孿生技術和智能調度系統，提升其在綠色轉型背景下的能源安全與系統穩定性。具體而言，數字孿生技術的應用，使企業能夠構建發電廠、電網及可再生能源接入點的精準虛擬模型，實現物理世界與數字世界的無縫融合。模擬不同運行條件下的系統表現，通過預測性維護減少設備故障，避免非計劃停機，確保能源供應的連續性和可靠性。智能調度系統可進一步增強湖南煤電企業的調峰能力。通過實時數據分析與智能算法，調度系統能夠精準匹配供需，優化資源分配，確保電力系統的穩定運行。特別是在高比例可再生能源接入的背景下，智能調度能夠靈活調節煤電輸出，使其在必要時扮演調峰角色，同時維持基荷供電的穩定，為電網安全提供堅實保障。

6 結語

湖南省煤電企業綠色轉型是應對環境壓力、資源約束和實現“雙碳”目標的必然選擇。數字化賦能不僅是技術上的革新，更是管理模式與思維模式的深刻變革。湖南煤電企業應充分利用數字化技術，通過構建智能化管理平臺、技術創新體系、智能監管機制以及智能調度系統，加速綠色轉型進程，提升能源利用效率，增強系統穩定性，最終實現能源結構的優化和可持續發展目標。數字化賦能下的綠色轉型，不僅為湖南煤電企業提供了轉型路徑，也為其他地區的煤電企業提供了借鑒意義，共同推動能源行業的綠色、低碳、智能發展。

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