数字化赋能湖南煤电企业绿色转型发展研究

【摘" 要】随着资源与环境约束趋紧，以及“双碳”目标的战略部署，煤电企业绿色转型已是必然选择。数字化与绿色转型之间的相互促进关系，可赋能湖南煤电企业绿色转型实践。论文分析了湖南煤电企业绿色转型过程中存在的投资回报不确定、资源利用效率低下、市场机制不健全以及调峰与储能能力不足等问题，针对性地提出通过智能化管理平台优化投资决策与成本控制、数字技术驱动的高效能源利用与技术创新、构建智能监管与政策适应体系，以及数字孪生与智能调度等具体实践路径，以期助力湖南煤电企业加速绿色转型，提升能源安全性与系统稳定性。

【关键词】数字化赋能；绿色转型；湖南煤电企业；“双碳”目标

【中图分类号】F426；F270.7" 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2024）06-0132-04

1 引言

“煤电”通常指的是利用煤炭作为燃料的火力发电，曾是我国主要的能源来源和电力生产方式，在满足国内能源需求和保障国民生活方面发挥过不可替代的重要作用。然而，煤电更是电力行业碳排放的主体，2020年中国二氧化碳排放总量102亿吨，其中电力部门排放约为44亿吨，占比为43%[1]。随着环境压力增大、资源约束趋紧以及“双碳”目标的战略部署，煤电企业绿色转型已成为刻不容缓的时代命题。绿色转型不仅关乎企业自身的生存与发展，更是履行社会责任、推动能源革命、实现可持续发展目标的关键路径。

伴随数字技术的飞速发展，人工智能、物联网、大数据、区块链等前沿科技与企业运营活动紧密结合，正在推动企业运营模式的深刻变革。数字化赋能不仅局限于单一企业范畴，它能沿着产业链向上游及下游企业辐射其积极影响，产生显著的外溢效应。这一过程通过放大规模经济优势与加速技术创新应用，共同驱动企业群体向绿色转型迈进[2]。一方面，数字技术融入生产流程，促进了生产与经营模式的智能化升级，不仅增强了能源使用的高效性，还提升了劳动生产率，实现对传统劳动力的部分有效替代[3]；另一方面，数字技术通过纵向整合供应链，使得企业能够更高效地汇聚原料资源，缩减物流与信息搜寻成本[4]。研究表明，数字化工具的普及应用对于区域总碳排放的削减作用显著[5]，尤其是在资源密集型行业中，其在减少能耗、加速绿色转型方面展现出更为突出的积极影响[6]。

湖南省积极响应国家“双碳”战略，于2022年10月颁布《湖南省碳达峰实施方案》，明确将电力行业列为碳达峰重点监管领域，涉及纳入全国碳市场履约重点排放单位中的35家发电企业。尽管通过引入外部电力（外电入湘）与本地电力结构的优化调整，湖南省的电力供需在整体上基本维持相对平衡，但在季节性用电高峰、局部区域仍面临显著的电力供需压力，预计“十四五”期间湖南最大电力缺口达1 000万千瓦以上[7]，电力紧张仍是湖南未来经济增长面临的主要问题。在电力供应体系安全度不足的情况下，煤电既可发挥其调峰作用，又能助力清洁能源消纳，是无可替代的“压舱石”，数字化为传统煤电企业绿色转型提供全新思路，如对传统煤电企业进行数字化升级、推广智慧能源基地建设等[8]。因此，探究如何利用数字化技术推动湖南煤电企业绿色转型，对实现“双碳”目标具有重要意义。

2 数字化与煤电企业绿色转型的作用关系

数字化与绿色转型之间的作用关系如图1所示，具体包含3个维度。

2.1 数字化为煤电企业绿色转型提供技术支撑

数字化技术，包括大数据、云计算、人工智能等，已成为煤电企业绿色转型不可或缺的技术支撑。在生产运营层面，智能监控系统利用大数据分析，优化燃煤效率，减少不必要损耗，同时通过云计算平台灵活调配电力资源，提升能源系统的整体灵活性与可再生能源的接入能力。人工智能技术在预测维护中的应用，不仅减少了设备意外停机时间，也显著降低了维护成本和资源消耗。此外，区块链技术的融入，增强了碳足迹追踪的透明度与准确性，为绿色金融产品和服务的创新提供了可靠的数据基础，助力煤电企业获得绿色融资，加速转型步伐。

2.2 绿色转型促进数字化技术迭代升级

煤电企业追求绿色转型的过程中，对精准管理、高效运营、智能决策等数字化解决方案的需求日益增长，反过来驱动了数字化技术的快速发展与深度应用。煤电企业积极拥抱高级分析工具，致力于通过数据驱动来优化生产流程，实现碳排放的精细化管理，以及能效的显著提升。例如，“智慧电厂”是数字化、网络化、智能化技术的深度融合，构建包含生产、运营、市场等覆盖煤电产业链上下游的智能化管理平台，是多种数字化技术升级的应用场景。总之，绿色转型不仅是对煤电企业传统生产方式的革新，更是对数字化技术潜力的深度挖掘与激发。

2.3 二者相互促进正向循环

数字化与煤电企业绿色转型之间形成的是一种相辅相成、相互促进的动态关系。数字化技术的广泛应用，不仅降低了煤电企业实施绿色转型的技术门槛和成本，还通过优化供应链管理、提升能效等方式加速了企业绿色化进程。同时，随着绿色转型实践的深入，新产生的数据需求和应用场景不断涌现，为数字化技术创造了更广阔的市场空间，促进数字技术的迭代与升级。例如，分布式能源系统的普及为物联网、大数据分析等领域带来了新的发展机遇。这一正向循环不仅加速了煤电企业的绿色转型，也为整个社会的可持续发展奠定了坚实的技术基础。

3 湖南煤电概况

湖南地处长江流域，水资源丰富，但是常规水电资源已开发殆尽，加之能源资源禀赋不足，缺煤无油少气的客观现实，使湖南整体处于全国能源流向末端。在湖南省的电力供应体系中，火电（主要是煤电）占据着主导地位。2023年湖南电力系统总装机容量为7 018.21万千瓦时，其中火电装机2 895.08万千瓦时，占全部装机容量的41.25%[9]。水电是湖南电力系统另一个主要来源，同时以风能、太阳能等可再生能源发电作为补充，从2023年的发电结构中可以看出这一趋势。2023年全省发电量累计值为1 700.4亿千瓦时，同比增长0.8%[10]。其中火力、水力、风力及太阳能发电量分别为：1 123.6亿千瓦时、347.6亿千瓦时、198.9亿千瓦时、30.31亿千瓦时，各种能源发电构成比例如图2所示。

从机组改造升级方面看，煤电机组改造完成情况较好。除“十四五”以来投产的6台百万级煤电机组外，湖南省37台公用老旧煤电机组中34台已实施灵活性改造、节能改造和热电联产改造，改造率达到91.9%；改造后机组调峰深度均达到35%额定负荷以下，大部分机组能达到30%[11]。

虽然煤电是湖南电力供应的重要来源，但是由于湖南本地煤炭资源不足，火电用煤超过80%靠外省输入，电煤运输成本全国最高。为响应国家“碳达峰”“碳中和”的战略目标，湖南省政府积极出台一系列政策，鼓励发展清洁能源，提高能源利用效率，同时对煤电企业提出节能减排的严格要求。水电方面，充分利用湖南丰富的水资源优势，持续扩大水电装机容量，并加强老旧水电站的技术改造与升级。此外，湖南省也在积极推动风能、太阳能等新能源项目的开发，力求构建多元化的能源供应体系，减少对化石能源的依赖，实现能源结构的绿色转型。

4 湖南煤电企业绿色转型面临的问题

4.1 绿色转型投资巨大，回报存在不确定性

绿色转型要求煤电企业投入大量资金用于技术升级和设备改造，根据国家发展改革委与国家能源局等联合印发《全国煤电机组改造升级实施方案》，对供电煤耗在300克标准煤/千瓦时以上的煤电机组，应加快创造条件实施节能改造，对无法改造的机组逐步淘汰关停，并视情况将具备条件的转为应急备用电源。虽然湖南省现役老旧煤电机组“三改”情况完成较好，但是将传统燃煤机组改造为符合环境监管要求的超低排放机组，或进行新能源项目投资转换，前期投资巨大，加之高煤价侵蚀业绩、保供压力不减，使煤电企业始终在利润低谷徘徊，投资回收周期更长。此外，新能源项目的收益受政策、市场价格波动影响较大，投资回报存在不确定性。

4.2 资源利用效率不高，技术水平有待提升

虽然我国已拥有世界先进的超超临界机组技术，建成全球最大的清洁煤电供应体系，但湖南煤电装机整体水平有待提升。煤电企业绿色转型的技术路径多样，如高效燃煤技术、碳捕获与封存（CCS）、氢能利用以及与可再生能源的深度融合等。尽管省内煤电机组全部实现了超低排放，但是发电效率是湖南煤电企业普遍面临的技术升级问题。目前，除了华电常德电厂以外，其余13家在运行的大型煤电机组的发电煤耗均超过300克标准煤/千瓦时，技术改造需求迫切。各煤电企业要选择最适合自身条件的技术路线，不仅考验企业的技术判断力，也对企业的技术研发能力和创新能力提出更高要求。

4.3 市场机制有待完善，需提高政策环境适应性

政策与市场机制是推动绿色转型的关键外部因素，绿色转型的成功，很大程度上依赖于市场机制的完善和政策环境的支持。当前，湖南乃至全国正在逐步建立和完善碳交易市场、绿色金融体系、绿色电价机制等关键框架。然而，这些机制和框架尚处于发展初级阶段，其运行效率、公正性及对企业绿色转型的实际促进作用仍需时间检验。以全国碳市场为例，首个履约周期中，湖南有31家企业参与其中，但出现了湖南衡阳新澧化工有限公司和建滔（衡阳）实业有限公司两家企业，未按时完成碳排放碳配额清缴被立案查处。同年9月，35家发电企业被纳入第二个履约周期。因此，煤电企业亟需制定灵活的应对策略，以充分挖掘政策与市场机制的潜在红利。

4.4 调峰与储能能力不足，削弱煤电安全性

在向清洁能源转型的过程中，湖南需平衡好新能源与传统能源的关系，确保能源供应的稳定性。随着新型电力系统加快构建，高比例可再生能源、高比例外来电和高比例电力电子设备“三高”特征日益凸显，呈现交直流送受端强耦合、电压层级复杂的电网形态，电力系统安全问题更趋复杂。局部地区主网架结构不强，配电网尚不能完全满足分布式新能源和多元负荷灵活接入的需求。由于风能、太阳能等可再生能源的间歇性，如何在减少煤电依赖的同时，保证电网的稳定运行和能源供应的安全可靠，是对能源结构调整的考验。煤电企业在此过程中需探索如何转变为灵活性更高的调峰电源，同时维持必要的基荷供电能力，这既需要技术创新，也离不开电网基础设施的优化和升级。

5 数字化赋能湖南煤电企业绿色转型的实践路径

5.1 数字化优化投资决策与成本管控

面对高昂的转型成本与投资回报的长期性问题，数字化能够提供有力支持。构建一个覆盖煤电产业链上下游的智能化管理平台已成为推动行业转型升级的迫切需求。该平台由政府部门或行业领导型企业主导，包含上游煤炭企业、煤电企业，下游输配企业，以及碳交易市场、新能源发电等主体，集数据采集、处理、分析于一体的数字化管理平台，其所汇集的主要信息流如图3所示。通过煤炭与煤电、煤电与新能源“两个联营”，解决上游高煤价及新能源消纳难题。数字化可以使煤电企业与上下游关联企业的日常业务数据转变为高效的电子信息，煤电企业原煤采购、生产运管、网上输配、环境污染等关键数据，能为智能化决策提供强大的数据基础。利用大数据和人工智能技术，对生产运营数据进行深度分析，优化生产调度，实现能源消耗和生产成本的双重降低，提高煤电产业的经济性与环保性。

5.2 数字化驱动的高效能源利用与技术创新

针对湖南煤电企业存在的资源利用效率不高与技术水平待提升问题，数字化技术成为推动其绿色转型与技术创新的关键。通过构建开放的创新平台、智能的知识管理体系以及高效的技术融合机制，不仅解决了资源利用效率与技术水平的瓶颈，更为绿色转型与可持续发展奠定了坚实的基础。湖南煤电企业应推广超低排放与高效燃煤技术，提升能源利用效率，减少环境负担。同时，探索煤电与可再生能源的深度融合，利用数字化平台优化能源调度，提高系统整体能效。通过产学研合作深化，设立专项基金支持前沿技术研发，鼓励技术试点与示范项目，加速技术成果的转化应用，增强企业自主研发与创新能力。

5.3 构建智能监管与政策适应体系

在适应快速变化的市场机制与政策环境方面，湖南煤电企业应充分利用数字化工具，打造智能监管与政策适应性增强体系，以实时跟踪和解读政策动态，确保绿色转型策略与国家政策导向同步。具体来说，企业通过整合多种信息资源，即时接收并分析相关政策变动，如碳税调整、绿色信贷政策更新等，帮助企业迅速调整经营策略，抓住政策红利，规避潜在风险，还可以利用区块链技术建立透明、可追溯的碳足迹记录系统，确保碳排放数据的真实性和完整性，提高碳交易市场的透明度和效率，降低交易成本。同时，构建智能合规系统，确保企业运营符合环保法规和标准，降低违规风险，提升企业信誉。

5.4 数字孪生与智能调度确保供电安全

针对湖南煤电企业面临的调峰与储能能力不足问题，可通过应用数字孪生技术和智能调度系统，提升其在绿色转型背景下的能源安全与系统稳定性。具体而言，数字孪生技术的应用，使企业能够构建发电厂、电网及可再生能源接入点的精准虚拟模型，实现物理世界与数字世界的无缝融合。模拟不同运行条件下的系统表现，通过预测性维护减少设备故障，避免非计划停机，确保能源供应的连续性和可靠性。智能调度系统可进一步增强湖南煤电企业的调峰能力。通过实时数据分析与智能算法，调度系统能够精准匹配供需，优化资源分配，确保电力系统的稳定运行。特别是在高比例可再生能源接入的背景下，智能调度能够灵活调节煤电输出，使其在必要时扮演调峰角色，同时维持基荷供电的稳定，为电网安全提供坚实保障。

6 结语

湖南省煤电企业绿色转型是应对环境压力、资源约束和实现“双碳”目标的必然选择。数字化赋能不仅是技术上的革新，更是管理模式与思维模式的深刻变革。湖南煤电企业应充分利用数字化技术，通过构建智能化管理平台、技术创新体系、智能监管机制以及智能调度系统，加速绿色转型进程，提升能源利用效率，增强系统稳定性，最终实现能源结构的优化和可持续发展目标。数字化赋能下的绿色转型，不仅为湖南煤电企业提供了转型路径，也为其他地区的煤电企业提供了借鉴意义，共同推动能源行业的绿色、低碳、智能发展。

【参考文献】

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【7】吴公然，廖洁，刘玉先，等.书记省长共同关注的这个大工程，将给湖南注入怎样的动力？[EB/OL].https：//new.qq.com/rain/a/20230612A0105X00.html，2023-06-12.

【8】赵兵，景杰.“碳达峰、碳中和”目标下火力发电行业的转型与发展[J].节能与环保，2021（05）：32-33.

【9】25省份2023年电力装机数据出炉！（火电、水电、核电、风电、光伏）[EB/OL].https：//news.bjx.com.cn/html/20240220/1361732.shtml，2024-02-20.

【10】2023年湖南省发电量及发电结构统计分析[EB/OL].https：//www.huaon.com/channel/distdata/961147.html，2024-02-01.

【11】湖南能源监管办完成2023年度煤电规划建设和改造升级专项监管[EB/OL].https：//cpnn.com.cn/news/nyjg/202401/t20240118_1670135.html，2024-01-18.