县域低碳转型与绿色发展——曲沃县试点研究.pdf

县域低碳转型与绿色发展 曲沃县试点研究2023 年 9 月中节能生态产品发展研究中心有限公司自然资源保护协会2 02 报 告目 录执行摘要 i第1章：概述 11.1 曲沃县经济社会发展概况 21.2 曲沃县能源生产和消费现状 61.3 曲沃县绿色低碳发展的基础条件、挑战与机遇 7第2章：曲沃县重点领域节能减碳潜力分析 9第3章：曲沃县太阳能开发潜力和应用场景分析 113.1 县域发展太阳能的独特优势 123.2 曲沃县太阳能开发潜力分析 123.3 曲沃县太阳能应用场景分析 14第4章：曲沃县生物质能开发潜力分析 194.1 全国生物质能概述和发展情况 204.2 县域发展生物质能的独特优势 214.3 曲沃县生物质能开发路径分析 214.4 曲沃县生物质天然气开发潜力评估 22第5章：曲沃县其它能源开发潜力分析 245.1 其它能源概况 255.2 工业余热 255.3 地热能 275.4 污水厂余热 285.5 冷库排热 295.6 工业副产氢 29第6章：增收节支分析 30第7章：绿色低碳转型政策和技术建议 327.1 供给侧方面 337.2 基础设施方面 337.3 需求侧方面 337.4 储能方面 347.5 电力市场方面 347.6 商业模式方面 34第8章：低碳转型路线图 358.1 近中期（2023-2030）368.2 远期（2030后）36第9章：重点推荐项目 389.1 县域公共机构综合节能改造项目 399.2 县域生物天然气项目 409.3 农业产业园低碳无废改造项目 41参考文献 43报告/县域低碳转型与绿色发展/i执行摘要山西省是我国重要的能源基地和煤炭资源大省，其绿色低碳转型不仅关乎全国“双碳”战略，而且关系山西省经济结构转型的成败。以往对山西省绿色低碳转型的研究多集中于能源部门、高耗能工业和城镇建筑，而对占全省GDP半数以上的县域甚少涉及。县域是包含三次产业的国民经济基本单元，拥有新能源开发消纳潜力和能源资源跨行业耦合基础。县城是农业转移人口就近城镇化的重要载体，承载三成的城镇人口，亟需缩小与城市在基础设施和公共服务上的差距，在资源和环境约束下释放产业发展和居民消费潜力。另一方面，我国农村已完成脱贫攻坚，作为城市与农村的纽带和桥梁，县域承担着新农村建设重任，亟需推进乡村振兴和农业农村现代化。山西县域绿色低碳转型需要融入当地经济社会发展，改造提升传统主导产业，培育壮大新兴特色产业，吸引青壮年劳动力回乡就业创业，促进形成产业、就业、公共服务和环境质量的正向发展循环，助力以县城为载体的城镇化建设和以县域经济为载体的新农村建设。在自然资源保护协会（NRDC）的支持下，中节能生态产品发展研究中心以山西省临汾市曲沃县作为研究对象，开展县域低碳ii/县域低碳转型与绿色发展/报告转型路径研究。曲沃县是晋南以重工业为主导的典型县，本研究聚焦曲沃绿色低碳转型，分析其经济社会、产业发展及能源利用的现状、趋势，评估可再生能源开发潜力和应用场景，旨在基于县域财政和国土规划约束，提出促进曲沃县绿色低碳转型的政策和技术建议，识别重点推荐项目。以下是本研究主要结论：1、县域绿色低碳转型面临挑战（1）县域共性挑战县级财政承压：依靠县级财政投入难以大规模补贴绿色低碳项目投资，亟需引入不同所有制社会资本。发展策略受限：县域如果照搬发达地区，采取适度超前的绿色低碳转型发展策略，将加重企业和居民负担。基础设施滞后：中西部县域基础设施底子薄，建筑密度低，建设成本高，改造速度慢，投资回收长。外部环境倒逼：县域主导产业处于产业链下游，初级产品和原材料占比高，产品同质化严重，面临上游传导的碳排放履约、ESG评级压力。能力建设欠缺：发展思路仍停留在能源供给侧和单项技术应用上，转型能动性不强，缺乏专业人才和配套能力建设。报告/县域低碳转型与绿色发展/iii用地政策趋紧：新能源用地政策收紧，已有违规占地项目被拆除。（2）曲沃县独特挑战曲沃县是晋南钢铁、焦化集聚区，流程工业GDP占比超60%，能耗占比近80%，绿色低碳转型难度大。2、可再生能源和余热余能的开发潜力曲沃县目前还没有开发风电。北部崇山和南部绛山在落实生态保护的前提下，可开发集中式风电；中部盆地可结合终端应用场景发展分散式风电。曲沃县光热资源条件虽不及晋北地区，但本地消纳能力较强，适宜利用各类建筑屋面、设施农业、交通廊道、矿山生态修复和非水源地水面发展光伏和光热，并结合需求侧场景因地制宜地设计开发利用模式，实现本地高比例消纳。曲沃县光伏开发潜力超过1吉瓦（其中分布式光伏开发潜力超过300兆瓦），年发电量超过11.5亿千瓦时。曲沃县每年产生秸秆19万吨、粪污20万吨，目前还没有进行规模化能源利用，如果能源化比例达到40%，每年可产生物天然气约3,000万立方米，有机肥约14.4万吨。发展以农业废弃物为原料的生物质能虽然只能满足曲沃县一定比例的能源需求，但可协同处置其iv/县域低碳转型与绿色发展/报告它有机废弃物，改善县域生态环境，提高农产品溢价，并通过生物燃气调峰电源对县域新型能源系统提供支撑。丰富的工业余热和副产氢是曲沃县的最大特色。曲沃县流程工业能耗占比近80%，可回收余热约为能源消耗的1/4-1/3，如果高比例回收利用工业余热，基本可满足县域内非流程工业和民用部门对中低温用热的需求，实现能源梯级利用，减少用热电气化对电力系统的冲击。曲沃县每年副产氢约4万吨，如果全部作为氢能重卡燃料，可行驶4.7亿公里，将极大促进曲沃和周边地区重载交通减污降碳。曲沃县可利用现阶段副产氢的成本优势培育壮大氢能产业链，改变“一钢独大”的产业结构。充分利用曲沃县各类环境热能提高热泵供能效率，延缓供暖电气化增加的电力负荷。曲沃县的污水处理厂和冷库可作为冬季热泵供暖的低品位热源，满足约40万平方米建筑冬季供暖需求。集中热网未覆盖且有冷暖双供需求的公共建筑适宜就地开发利用浅层地热能。3、绿色低碳转型的惠民效益曲沃县发展1吉瓦光伏需要200人以上的专业运维队伍，可基于县域分布式光伏数字平台组建县域第三方分布式光伏运维平台公司，招聘本地中等教育程度劳动力，尤其是吸引外地务工的曲沃籍人员回乡就业，组织特种作业和光伏运维培训，确保100%持证上报告/县域低碳转型与绿色发展/v岗。发展农村户用分布式光伏将为农村居民和村集体带来售电、租赁、看护、清洁等多种收入，同时节约用电成本。曲沃县投建一座年产1,000万立方米生物天然气工厂，可提供厂内生产岗位约50个，间接带动厂外就业50个以上。利用电能替代增加县域就业岗位，如电动车、电动农机具维修与充换电和以电热泵为代表的家电销售、安装和维修等。探索建设乡村能源站，整合农林废弃物分布式收集、有机肥分销、农机服务、新能源技术推广等服务项目，创造稳定就业岗位，服务农村绿色低碳转型。曲沃县企业可利用电力市场化交易节约电力成本；取得有机农产品认证，获得溢价收入；通过节能改造开发CCER；利用绿色金融工具降低融资成本。4、主要政策和技术建议曲沃县绿色低碳转型需要因地制宜，坚持能效优先，充分吸收山东、河北、河南等北方省份在光伏开发方面的经验和教训，平衡长期发展和短期收益，根据不同应用场景，选择对应的开发模式。（1）能源供给系统评估新能源开发潜力，谋划“县域源网荷储一体化示范项目”，大幅提高新能源装机规模和消纳水平。存量煤气发电机组逐步开展“适氢化”改造。结合生物天然气和煤层气利用适度发展燃气发电。vi/县域低碳转型与绿色发展/报告（2）能源需求探索在钢铁冶炼流程应用绿电进行电加热，提高绿电渗透率。重点挖掘离散工业和公共机构的可中断负荷和可调节负荷，根据新能源季节出力特点合理安排停产检修时段，探索负荷聚合商和虚拟电厂应用。进一步促进电能替代，逐步淘汰存量的化石燃料锅炉。谋划建设大规模电解水制氢装置，作为县域内过剩风光电的重要消纳途径。（3）能源存储利用县域内污染地块或未利用地建设大规模跨季节储热，存储工业余热、太阳能光热、燃气发电余热和过剩风光电等，用于满足冬季集中供暖和全年非流程工业用热。配合工业副产氢、绿氢、生物天然气和煤层气发展，完善县域储气设施。（4）基础设施推进县域配电网升级改造，尤其是农网巩固提升，促进分布式可再生能源就近消纳。结合产业园区或基础好的村庄开展多能协同供应和自平衡为特征的并网型微网示范应用。搭建县域分布式光伏数字平台，基于数据驱动开展预测性维护和光伏功率预测，组织运维平台公司。报告/县域低碳转型与绿色发展/vii（5）电力市场鼓励和引导重点用能企业、燃气发电企业和新型储能企业积极参与山西省电力市场交易，利用好中长期分时交易和现货交易，探索有偿需求响应，提高电力市场化水平。（6）商业模式鼓励本地企业和居民利用闲置屋面和空地自主投资光伏，引导不同所有制社会资本参与绿色低碳项目投资，保护合法权益。将县域集中式光伏开发纳入EOD项目统筹考虑，推动光伏+生态修复模式。鼓励综合能源服务商将分布式光伏、分散风电投资纳入产业园区综合能源系统，统一规划、分步实施，提高本地消纳水平。采用整县推进模式实施县域生物天然气项目和公共机构综合节能改造。采用能源环境一体化托管模式对重点园区实施低碳无废改造。5、重点推荐项目（1）县域公共机构综合节能改造项目采用“整县推进+能源费托管服务模式”，将县域内的公共机构整体打包，委托一家节能服务公司投资改造和托管运营。公共机构综合节能改造可在传统节能改造项目外增加分布式光伏、充电桩等新项目，提高本地可再生能源开发和消纳能力；探索碳减排量开发、电力负荷聚合等新业态，成为县域公共机构碳资产管理平台viii/县域低碳转型与绿色发展/报告和负荷聚合商，与用能单位分享碳减排量交易和有偿需求响应市场收益。（2）县域生物天然气项目采用“有机废弃物资源化利用整县推进模式”，县政府组建跨部门工作组整体对接，授予沼气项目实施主体“整县禽畜粪便处理特许经营权”、“县域有机肥销售特许经营权”，并为项目实施主体协调解决物料收储，搭建收储网络，布局生物质分布式网点，协助落实下游有机肥消纳。项目实施主体享有各类支持资金。（3）农业产业园低碳无废改造项目以能源环境综合解决方案为抓手，引入“能源环境一体化托管模式”，推进农业产业园低碳无废改造，将园区能源托管服务和环境污染第三方治理结合，由一家能源环境综合服务商为园区经营主体和终端企业提供包括融资、设计、施工、运维全过程的能源环保托管服务，并协助园区经营主体申请支持资金，制订农产品碳足迹方法学，管理和开发园区碳资产。第 1 章 概述自然资源保护协会2/县域低碳转型与绿色发展/报告1.1 曲沃县经济社会发展概况1.1.1 区位和交通1曲沃县位于山西省中南部，隶属临汾市，县域总面积437.9平方千米，总人口约21万（2021年）。曲沃县与相邻的侯马市是晋陕豫三省经济联系的重要枢纽，区位优势明显。1 公共数据,曲沃县人民政府网官网:图1-1：曲沃县域总体规划（2014-2030）(图片由曲沃县政府提供)自 然 资 源保护协会报告/县域低碳转型与绿色发展/3在自然地理区位上，曲沃县地处汾河平原中部，位于山西的主要灌区和重要商品农业生产基地，是国家级限制开发的农产品主产区。在经济地理区位上，曲沃县处于中西部承接东部产业转移的主要通道，处于山西省经济产业重点发展轴带大同运城经济带上，是晋南寻根溯源旅游带的组成部分，东与晋城历山、蟒河风景区相连，西可达壶口瀑布景区，处于全省“十”字型旅游带上。在交通区位上，曲沃县地处晋陕豫省际联系中心，“十”字形对外交通框架使得曲沃县成为晋南地区重要的交通枢纽。南北向：紧邻山西省南北重要通道大运高速以及山西与陕西的主要联系通道大西高铁，108 国道和南同蒲铁路在县域南北向穿越，成为晋南地区乃至山西省南北交通的重要节点；东西向：晋侯高速2(2021,06 16).曲沃县第七次全国人口普查公报,曲沃县人民政府网官网:http:/ (2022,05 05).曲沃县2021年人口发展情况简析,曲沃县人民政府网官网:http:/ 人口2曲沃县七普常住人口216,595人，与六普相比减少20,438人，减幅8.62%，年均减少-0.90%，2021年末常住人口212,289人，常住人口出生率7.73，死亡率10.47，自然增长率-2.74，首度转负。曲沃县七普城镇化率45.24%，与六普相比提高14.95个百分点，2021年末城镇化率46.28%，低于临汾市平均水平7.87个百分点，低于全国平均水平18.44个百分点。表1-1：曲沃县人口变化趋势曲沃县人口普查情况第六次人口普查第七次人口普查变化城镇人口（人）71,79497,98836.48%农村人口（人）165,239118,607-28.22%常住总人口（人）237,033216,595-8.62%占临汾市比重（%）5.49%5.45%0.04个百分点城镇化率（%）30.29%45.24%14.95个百分点总人口性别比103.33103.890.56劳动年龄总人口（人）182,563152,483-16%总抚养比（%）29.80%42.00%12.2个百分点人口平均受教育年限（年）9.139.750.62自然资源保护协会4/县域低碳转型与绿色发展/报告综上，曲沃县已进入人口下降周期，七普常住总人口占临汾市比重较六普下降0.04个百分点，劳动年龄总人口（15-65岁）减少16%，2.5万劳动力常年在外，从事保安、家政、个体经营等职业，足迹遍及大半个中国；城镇化率和人口文化素质持续提高，仍有较大上升空间。七普总抚养比（少儿抚养比+老年抚养比）42%，虽较六普上升12.2个百分点，尚低于全国平均水平4.3个百分点。3 统计公报,曲沃县人民政府网官网:http:/ 经济发展3“十三五”时期，曲沃县地区生产总值突破百亿元，年均增速6.9%。2021年，曲沃县地区生产总值完成158亿元，按可比价格计算增长12.3%，其中第一产业增加值22.2亿元，增长7.8%；第二产业增加值99.7亿元，增长16.9%；第三产业增加值36亿元，增长5.9%，三次产业结构比为14.1：63.1：22.8，第二产业占比较2016年提高了7.5个百分点，产业结构以工业为主导，依赖钢铁、焦化等重工业拉动GDP增长。表 1-2 图 5-1 年年年年年年第一产业增加值第二产业增加值第三产业增加值钢化联产非规上工业能耗其它规上工业短流程电炉钢水泥图1-2：曲沃县“十三五”以来国民生产总值(亿元）2021年，曲沃县实现农林牧渔业总产值35.8亿元，全年粮食播种面积47.1万亩，其中小麦25.2万亩，产量8万吨；玉米21.4万亩，产量7.9万吨；肉类总产量1.2万吨。粮食播种面积和产量较2016年减少8.53%和23.19%。根据2022年曲沃县政府工作报告，曲沃县粮食播种面积需要稳定在47万亩，产量稳定在16万吨以上，坚持稳粮保粮，执行最严格的耕地保护制度，坚决遏制耕地“非粮化”、防止“非农化”。2021年，曲沃县拥有规模以上工业企业32家，完成营业收入797.4亿元，增长39.3%，利润总额39.4亿元。全县实现规模以上工业总产值706.3亿元，其中重工业占总产值99.9%，生铁产量766.2万吨，粗钢产量913.9万吨，钢材产量978万吨，焦炭产量382.9万吨，较2016年增长78.48%、56.68%、19.76%、600%，分 别 占 临 汾 市 总 产 量60.53%、71.57%、74.28%、23.75%，已成为临汾市钢铁、焦化产业集聚区。两大民营钢铁企业（晋南钢铁、通才钢铁）入围民企五百强，贡献工业增加值80%以上。自 然 资 源保护协会报告/县域低碳转型与绿色发展/52021年，曲沃县财政总收入13.5亿元，一般公共预算收入5.7亿元，一般公共预算支出15亿元，年末地方政府债务余额6.8亿元，财政自给率38%，较2016年提高19个百分点，与临汾市水平基本一致；政府负债率120%，较2016年下降45个百分点，县域财政状况持续改善。2021年，曲沃县人均生产总值73644元，人均可支配收入26,644元（城镇常住居民40,148元，农村常住居民19,294元），按现价计算，较2016年增长99.27%和45.13%，比临汾市2021年同期高52.04%和3.64%，处于临汾市下辖县中上等水平。1.1.4 产业布局曲沃县产业格局以冶金工业和文化旅游为主导，现代农业为基础，现代物流、农副产品加工、铸造业为支柱，装备制造、战略性新兴产业（节能环保产业、生物医药产业、新能源产业、新能源汽车产业）、新型建材、生产性服务业为新的经济增长点，努力实现传统产业新型化、新型产业规模化、产业发展循环化、经济发展低碳化，加快产业结构转型升级和园区建设，提高产业集中度，提升区域竞争力，着力形成“一环、五园”的产业空间布局。“一环”：指由 108 国道、234 省道、县乡道组成，是全县重点打造的产业集聚环。“五园”：曲沃千万吨级钢铁工业园区、马庄科技创新园区、山西国际陆港综合保税园区曲沃项目区、三星好利精密铸造循环经济工业园区、紫金山黄金产业开发工业园区。1.1.5 地理和气候曲沃县位于东经111度24分111度37分、北纬35度33分35度51分之间，隶属山西省临汾市，位于山西省中南部，北依塔儿山（崇山）、桥山、垆顶山和襄汾县为界，南靠紫金山（绛山）同绛县为邻，东与翼城县接壤，西北隔汾河和襄汾县相望，西南与侯马市毗连。图1-3：曲沃县县城总体规划（2014-2030）(图片由曲沃县政府提供)曲沃县属暖温带半干旱大陆性气候，气候温和、四季分明、光照充足。全年无霜期210天，初霜一般出现于10月中旬末下旬初，最早在9月下旬，终霜期出现于4月上旬。一般在 11 月中下旬地面开始有冻土，次年 2 月中下旬开始解冻，最大冻土深度 52 厘米。光热资源丰富，年平均日照时数为2,387.8小时。春冬两季多风，春季东南风偏多，冬季西北风偏多，年平均风速 1.8米/秒，风力 2 级。最大风力 8 级，年平均出现 3 次左右。1.1.6 地形地貌曲沃县地处侯马断陷盆地东部。盆地呈东西向展布，大部为冲积平原。地貌主要为平原和丘陵。其中平原区主要分布在滏河、浍河流域及太子滩湖积平原，面自然资源保护协会6/县域低碳转型与绿色发展/报告积 303.46平方千米，占全县总面积的 69.4%。地面坡度在3度左右，海拔 400500米，地势平坦，沟壑较少，是主要农业产区。1.1.7 地质水文曲沃境内除南北两山出露基岩外，其余均为黄土所覆盖。地表水体主要为河流与水库，地表、地下水可利用量达1亿立方米，主要河流有汾河、浍河、滏河、黑河、天河、曲村河和排碱渠七条河流，泉水有沸泉、西海温泉、太子滩温泉。全县共有水库9座（1座省管水库，2座降等水库，6座县管水库），总库容17,980万立方米，浍河水库库容量达1亿立方米，为晋南地区最大的水库。地表水可利用量7,812万立方米，工业水资源为4,046万立方米，非水源地露天水面面积7,776亩。1.2 曲沃县能源生产和消费现状41.2.1 能源生产情况2022年曲沃县规上工业总发电量17.43亿千瓦时（其中煤气发电量16.95亿千瓦时，光伏发电量0.48亿千瓦时），焦炭产量362.6万吨，LNG产量12.15万吨，氢气产量约4万吨。1.2.2 电力和可再生能源发展情况截至2022年底，曲沃县累计电力装机容量719.5兆瓦，电源包括煤气发电和光伏发电两种，没有煤电、风电、生活垃圾发电和农林生物质发电。煤气发电均为钢厂的自备电厂，总装机容量477.5兆瓦。光伏发电总装机容量242兆瓦，其中分布式光伏备案容量129.5兆瓦，常住人口人均光伏装机1.14千瓦。禽畜养殖有小规模沼气应用，但早期实施的小沼气池项目基本处于闲置状态。秸秆以肥料化利用为主（13万吨/年），饲料化利用为辅（3万吨/年），综合利用率94%。4 根据曲沃县现场调研数据整理晋南钢铁与中国华能拟合作建设1,300兆瓦“新能源+储能”项目。该项目一期300兆瓦光伏已于2023年并网发电，项目新建300兆瓦光伏发电、220千伏升压站和储能设施，占地面积约6,700亩，总投资13.1亿元。电站建成后年发电量约4.3亿千瓦时，如果全部用于电解水制氢，每年可生产氢气约1亿立方米。晋南钢铁利用厂区内闲置空地和厂房屋面建设120兆瓦分布式光伏，也已全部并网发电。1.2.3 能源消费情况2022年曲沃县能源消费总量689.74万吨标煤(等价值，下同)，规上工业能源消费总量675.95万吨标煤，年消费5,000吨标煤以上高耗能企业14家，能源消费总量与钢铁行业产量高度相关。城镇居民用电量7,602万千瓦时，农村居民用电量11,643万千瓦时。1.2.4 能效情况2022年，曲沃县主要工业产品全部达到国家钢铁行业能效目标，高炉365.21千克标煤/吨，转炉-28.66千克标煤/吨，焦化137.33千克标煤/吨，水泥7.15千克标煤/吨。2022年，曲沃县完成中条水泥、胜利工贸两家企业的供热解绑工作，共改造329户。曲沃县利用晋南、通才两家钢厂的工业余热和侯马热电厂余热为县城及周边村提供集中供热。地热应用包括3对6口井，供热面积约20万平方米，出水温度不到40摄氏度。曲沃县从2018年开始大力推进清洁取暖改造，截止2021年底，共完成6.2万户、857.47万平方米改造任务，其中煤改气2.8万户，401.48万平方米，集中供热2.5万户，432.77万平方米，煤改电4672户，57.42万平方米，基本实现清洁取暖全覆盖。曲沃县共有104家县城和乡镇党政机构，供热面积65.25万平方米,2022年共消耗电力1,884.7万千自 然 资 源保护协会报告/县域低碳转型与绿色发展/7瓦时，天然气32.3万立方米,汽油36.7万升，柴油27.52万升，综合能耗7,541.72吨标煤。1.3 曲沃县绿色低碳发展的基础条件、挑战与机遇1.3.1 绿色低碳发展的基础条件曲沃县经济社会发展水平在临汾市乃至晋南地区处于中上水平，拥有千万吨钢铁产能和与之配套的焦化、水泥产业，是重工业集聚区。晋南钢铁已率先构建钢化联产模式，成为山西省“氢能产业链链主”企业。曲沃县工业能效水平较高，工业余热开发潜力巨大。工业余热虽不属于可再生能源，但如果合理回收利用，能替代化石能源，促进能源梯级利用，形成生产部门内部、生产部门和生活部门之间的能源耦合，有利于降低全社会能耗和碳排放。目前曲沃县对工业余热的利用方式只有冬季集中供暖，未来可开发大规模跨季节储热，克服余热排放和用热需求在时空上的错配，缓解主动/被动停产限产影响，实现工业余热全年高比例回收利用，取消冬季供暖的燃气调峰热源，带动县域内的非流程工业用热全面淘汰化石能源，减轻用热电气化对电力系统的冲击。曲沃县水资源丰富，但地形地貌以盆地平原为主，缺乏水电和抽水蓄能开发潜力。北部崇山和南部绛山在落实生态保护的前提下，可开发集中式风电；中部盆地风力资源一般，但可结合终端需求场景发展分散式风电。曲沃县光热资源较好，可开发潜力巨大，而且本地消纳能力较强，适宜发展太阳能光伏和光热应用，但要因地制宜地设计开发利用模式，避免“一刀切”。曲沃县是传统农业强县，农业废弃物资源丰富，目前生物质能开发尚处于初级阶段，具备规模化开发潜力。曲沃县已建成和规划建设的污水处理厂、冷库、变电站都能为周边生产生活提供全年稳定的低品位热源。同时，因地制宜地开发浅层地热能进行冷暖双供，能显著提高综合能效，减少电力增容。1.3.2 绿色低碳发展面临的挑战1.3.2.1 县域共性挑战 县级财政难以独立支撑绿色低碳转型。我国经济面临需求不足和下行压力，县域受分税制和土地出让收入减少影响，财政压力尤其突出，依靠县域本级财政投入难以补贴可再生能源开发，亟需引入不同所有制的社会资本。绿色低碳发展难以照搬发达地区模式。我国长期存在城乡二元结构，县域尤其是广大农村的经济社会发展水平长期落后于城镇，居民人均可支配收入偏低，周边大中城市的虹吸效应使消费能力强的青壮年人口不断流失。县域绿色低碳发展如果照搬发达地区模式，采用适度超前的发展策略，势必加重企业和居民负担。基础设施发展滞后，投资成本高。光伏、风电和电动车对县域配电网、充电桩等基础设施的容量和管理水平提出了更高的要求。我国中西部县域基础设施发展水平普遍落后于周边城市，县城与农村之间、各乡镇之间发展不平衡；县域建筑密度低，基础设施建设成本高，改造速度慢，投资回收难。外部环境倒逼能源结构转型。我国已搭建全球最大的强制碳市场，首批纳入电力行业，未来还将逐步扩展到钢铁、有色、建材等高能耗、高排放行业。全国自愿减排市场也进入启动倒计时，由此引入的碳排放履约成本、ESG评级等机制将倒逼产业链主导企业开源节流，加快能源结构转型。县域主导产业通常处于产业链中下游，初级产品占比高，产品同质化强，必将面临来自产业链上游传导的压力。对可再生能源的认识水平和能力建设有待提高。县域地方政府和重点企业普遍认识到双碳战略和可再生能源发展的重要性和紧迫性，但发展思路仍停留在能源供给侧和单项技术应用上。煤炭消费主导的县域不同程度地存在路径依赖，对可再生能源替代有“等靠要”心理，转型能自然资源保护协会8/县域低碳转型与绿色发展/报告动性不强。熟悉可再生能源技术和市场开发的专业人才不足，亟待加强配套能力建设。新能源用地政策逐步收紧。各级政府落实生态保护红线、永久基本农田和城镇开发边界三条控制线，随着新能源用地政策逐步收紧，已有违规占地项目被强制拆除。1.3.2.2 曲沃县独特挑战 钢铁行业主导的产业结构增加了能源转型难度。钢铁行业是中国碳排放最高的制造行业，占比高达16%。由于化石能源消耗高，高温高热需求大，固定资产寿命长，过程排放暂时无法取消和可再生能源应用成本较高等因素，钢铁行业及其所属的流程工业是最难减排的产业部门，给曲沃县能源转型提出严峻挑战。1.3.3 绿色低碳发展的机遇1.3.3.1 县域共性机遇 国家政策促进可再生能源增量发展。双碳目标的提出，为可再生能源产业大发展吹响了号角，吸引社会资本相继涌入。国家发改委明确能耗双控原则，新增可再生能源消费不纳入能源消费总量控制，将激励县域发展可再生能源满足增量能源需求，助力产业发展和新型城镇化建设。县域生产生活电气化也将提高对本地新能源发电的消纳能力。可再生能源已具备成本比较优势。最近十几年，光伏和风电技术快速迭代，度电成本大幅下降，我国大部分省份已实现平价上网5，未来仍有进一步下降空间。可再生能源替代存量化石能源，加速实现能源转型的时机已经成熟。利用资源优势为产业赋能。太阳能和风能的能量密度低，占地大，随着硬件成本不断降低，地租在风光电成本中的占比越来越高。县域地5 中国电力企业联合会.(2023).2023年度全国电力供需形势分析预测报告.租相对较低，生产的风光电除满足自身需求外，还可供应周边城市，成为县域未来重要的支柱产业。中东部县域靠近全国电力负荷中心，发展风光电可降低长距离输电损耗。县域拥有丰富的农业废弃物资源和土地资源，适于发展各类生物质能应用和光伏+农业，为农业农业现代化、乡村振兴和三产融合发展赋能。发展可再生能源产业和节能服务产业，可创造潜在就业机会，吸引青壮年劳动力回乡就业创业。1.3.3.2 曲沃县独特机遇 实施战略拉动，主动对接各级战略。曲沃县地处国家“一带一路”大商圈，连接关中平原城市群和中原城市群，可对接黄河流域生态保护和高质量发展国家战略、山西转型综改试验区、能源革命综改试点、临汾建设省域副中心城市等省市区域战略，助力可再生能源高质量发展。依托产业优势，培育氢能产业链。晋南钢铁已率先构建起“钢铁-焦炭-化工-氢能”一体化产业模式，不仅减少自身碳排放，还将通过售氢、加氢发挥跨行业协同减碳作用。利用工业副产氢在现阶段的成本优势培育壮大曲沃县氢能产业链，改变“一钢独大”的产业结构，远期探索规模化绿电制氢、生物制氢、氢能炼钢、氢能装备等发展方向，提高曲沃县氢能产业发展水平。延申产业链条，促进三产融合发展。曲沃县可以绿色低碳转型为导向布局延申现有产业链，优化产业结构，利用晋陕豫黄河金三角智慧果蔬成果转化示范县机遇，大力开发“农光互补”和生物质能，通过与现代农业深度结合的余热和可再生能源应用，逐步取代化石能源，改善区域环境质量，打造绿色循环农业，进而提高农产品溢价和农民收入，实现生态产品价值提升，形成良性发展格局。报告/县域低碳转型与绿色发展/9第 2 章 曲沃县重点领域节能减碳潜力分析自然资源保护协会10/县域低碳转型与绿色发展/报告“十三五”以来，山西省积极推动钢铁行业产能减量置换，要求1,200立方米以下高炉、100吨以下转炉（电炉）、50吨以下合金电炉逐步实施产能置换。曲沃县两大钢铁企业相继投产一批先进钢铁产能，晋南钢铁新建41,860立方米高炉和4150吨转炉，通才工贸新建1280立方米高炉、2100吨转炉和65吨合金电炉。曲沃县已成为临汾市乃至山西省重要的钢铁和焦化产业集聚区，显著提高了区域钢焦产业装备水平，降低了单位产品能耗、碳排放和污染物排放，但客观上也加强了曲沃县域经济对重工业的依赖。钢铁、焦化能耗占全县能耗总量近八成，钢铁、焦化行业的产量控制和压减、余热余能利用、能效提升和产业结构调整升级仍是曲沃县压减能耗总量和能耗强度的关键。曲沃县先进产能占比高，钢铁和焦化能效提升对曲沃县削减能耗总量的贡献较小。2021年，晋南钢铁吨钢综合能耗502千克标煤，低于当年全国钢铁行业吨钢综合能耗平均水平（550.43千克标煤）。2022年，曲沃县钢铁、焦化工序能效（高炉365.21千克标煤/吨，转炉-28.66千克标煤/吨，焦化137.33千克标煤/吨）均达到行业基准水平，如果保持2022年生铁、粗钢、焦炭产量不变，并达到国家标杆能效标准，钢铁和焦化产业总能耗还能下降约15万吨标煤，仅占2022年曲沃县能耗总量的2%。根据有关机构预测6，2030年我国粗钢产量约9亿吨，如果届时曲沃县粗钢年产量下调至900万吨，其中长流程粗钢750万吨（仅保留“十三五”以来投产的先进产能），短流程电炉钢150万吨，焦炭300万吨，水泥80万吨，工业能效都达到标杆水平，长流程工业总能耗将达到约425万吨标煤，较目前下降约100万吨标煤。晋南钢铁已购入400辆氢能重卡和50辆电动装载机，利用工业副产氢和绿电发展短倒运输和中长途运6 汪旭颖,吕晨,管志杰,蔡博峰,雷宇,严刚,李冰.(2022).中国钢铁行业二氧化碳排放达峰路径研究.环境科学研究,339-346.7 张胜杰.(2022,8 1).湖北宜都率先启动174家公共机构能源托管服务公共机构试水整县能源托管.中国能源报.输示范，3年内计划推广使用1万辆氢能重卡，建设氢能零碳智慧物流平台，将有力推动曲沃县乃至周边地区货运交通减污降碳。钢铁工业余热是曲沃县城及周边公共建筑和2.5万户居民冬季供暖的主要热源，但只能利用冬季4-5个月，超过半年的非供暖季余热被白白排放。工业余热是工业生产的副产品，不仅受生产工艺影响，而且受环保限产、错峰限产等人为影响，存在较大的波动性。曲沃县可在非供暖季将钢铁余热作为非流程工业热源或存入大规模跨季节储热中，充分挖掘钢铁、焦化等流程工业的余热潜力，缓解停产限产对余热供热的影响，带动县域相关产业降本提效、节能减排。晋南钢铁将基于长流程炼钢的钢化联产作为钢铁绿色转型发展方向，回收各类煤气生产化工产品、LNG和氢气，碳排放下降幅度高于综合能耗下降幅度，2022年吨钢二氧化碳排放已达1.4吨，较行业平均水平低0.3吨。曲沃县如果保持长流程粗钢年产量不变，吨钢二氧化碳达到1吨，每年将减排二氧化碳320万吨，符合未来以碳排放双控为导向的考核机制。我国城镇化已进入后半程，建筑用钢需求将逐渐下降。曲沃县钢铁产业需要适时调整产品结构，逐步减少建筑用钢比重，为新能源、高端装备制造等战略性新兴产业研发生产高附加值钢铁制品，降低单位产值能耗强度和碳排放强度；研发生产输氢专用钢管，助力延申氢能产业链。曲沃县公共机构能耗占比低，节能减碳贡献小，但公共机构节能改造的阻力小、见效快、模式成熟，适于优先实施。县域公共机构产权明晰、建筑能耗强度较高，但单个机构的建筑规模较小，曲沃县可采取“整县推进”模式，将县域内的公共机构整体打包，吸引社会资本投资系统改造，提供能源托管服务。湖北省县级市宜都的成功经验7可为曲沃县提供参考。报告/县域低碳转型与绿色发展/11第 3 章 曲沃县太阳能开发潜力和应用场景分析自然资源保护协会12/县域低碳转型与绿色发展/报告3.1 县域发展太阳能的独特优势县域发展太阳能有利于就近替代存量化石能源或满足能源增量需求（新增可再生能源消费不纳入能源消费总量），提高终端电气化率，促进县域产业发展和人民生活水平提升，助力县域能耗双控目标和碳达峰工作。光伏系统投资中的场地租金占比越来越高，县域的场地租金、建筑密度和建筑高度较低，遮挡较少，有利于降低光伏系统投资成本，促进光伏规模化开发。中东部县域靠近全国电力负荷中心，发展本地光伏发电可减少长距离输电损失，为周边城市提供富裕的绿色电力，提高本地收入。县域太阳能开发可与农业大棚、禽畜圈舍、养殖水面、物流仓储、文旅康养、自来水厂、污水处理厂等丰富的应用场景结合，打造光伏/光热+应用，提高本地消纳水平，促进县域产业绿色发展。发展太阳能可为农业经营主体降低能源开支，提供售电、租赁或清洁服务收入，为县域创造光伏专业运维岗位，带动电动车、电动农机等相关行业间接创造就业岗位，促进居民增收，助力县域经济发展。8(2016).全国各地雷暴日资料整理.建筑电气.https:/ 曲沃县太阳能开发潜力分析山西省南北长约550千米，东西宽约290千米，地处中纬度大陆性季风气候区，日照时间较长。从太阳能辐射的空间分布看，全省年总辐射量介于4,600-5,800兆焦/平方米年，南北差异超过1,100兆焦/平方米年，山西北部为太阳总辐射高值区，平均总辐射量5,300兆焦/平方米年，中心地区接近5,800兆焦/平方米年，属于B级很丰富地区。山西中南部总辐射量在5,200兆焦/平方米年以下，属于C级丰富地区。利用业内常用的Meteonorm8.0软件，代入历史气象数据模拟计算，曲沃县多年平均水平年总辐射量为1,361千瓦时/平方米年（4,900兆焦/平方米年）；12月最低，为59千瓦时/平方米月；5月最高，为163千瓦时/平方米月；二者比值为0.36，达到B级太阳能资源稳定度。曲沃县全年水平面直接辐射量547千瓦时/平方米，仅占总辐射量40%，属C级太阳能资源直射比，安装跟踪支架的收益较低，建议以固定式支架为主。曲沃县全年气温和风速都在光伏系统正常工作范围，年雷暴日31.1天8，需要合理设计防雷接地系统。月份辐射量1702863109414251636158716181469115108911651259图3-1：曲沃县太阳能辐射量月度分布自 然 资 源保护协会报告/县域低碳转型与绿色发展/13综上分析，曲沃县太阳能辐射量属全国太阳能资源C级地区，太阳能资源丰富且稳定，虽不及山西北部地区，但仍有较大的开发价值。截至2022年底，山西省累计光伏装机1,696万千瓦，2025年计划达到5,000万千瓦9，2023-2025年需新增约1,100万千瓦/年，按照曲沃县常住人口占山西省比例，曲沃县2023-2025年平均每年需新增67兆瓦光伏装机，相当于2022年底曲沃县光伏总装机的27.7%。根据山西省推进分布式可再生能源发展三年行动计划（2023-9 山西省人民政府.山西省国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要.山西省发展和改革委员会:https:/ 中国光伏行业协会.(2023).中国光伏产业发展路线图(2022-2023年)2025），屋顶分布式光伏项目和“全部自发自用”地面分布式光伏项目在落实各项建设条件的基础上，不再纳入山西省年度计划，由各地能源主管自行组织实施。以曲沃县1兆瓦光伏系统为例，选用晶硅电池组件，取最优固定安装倾角32度，首年满发小时数1,250小时，首年衰减率2%，此后每年衰减0.55%，25年年均发电115万千瓦时，多年年均等效利用小时数1,150小时。表3-1：1兆瓦光伏25年发电量年份12345年发电量125122121121120年份678910年发电量1