為了實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，中國提出要構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。從傳統(tǒng)電力系統(tǒng)到新型電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，是從以化石能源為主到以新能源為主的轉(zhuǎn)變，是從部分感知向高度感知、從單向控制向雙向互動、從計劃為主向智能高效的轉(zhuǎn)變。與這幾大轉(zhuǎn)變相對應(yīng)，新型電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)出“兩高”+“兩新”的特點，“兩高”即高比例的可再生能源和高比例的電力電子設(shè)備;“兩新”即新技術(shù)和新設(shè)備。
在這一過程中，電力系統(tǒng)必須解決以下幾個主要挑戰(zhàn)。首先，新能源接具有間歇性、波動性、預(yù)測難的特點，當系統(tǒng)新能源電量比例超過30%后，系統(tǒng)運行方式將被重新定義，這就需要電網(wǎng)在安全可靠的前提下，更彈性、更靈活、更智能，形成多元融合的高彈性電網(wǎng);第二、新型電力系統(tǒng)是個系統(tǒng)性的工程，需要同時滿足能源發(fā)電側(cè)、供電側(cè)和用電側(cè)的多重需求;最后，新型電力系統(tǒng)需要構(gòu)建創(chuàng)新主導(dǎo)的新型電力生態(tài)為支撐。
為此，施耐德電氣提出綠色能源管理理念，基于這一理念，施耐德電氣將在能源供給和能源需求雙端，提供從專業(yè)頂層設(shè)計咨詢，到軟件系統(tǒng)，硬件產(chǎn)品，再到全生命周期服務(wù)，覆蓋源網(wǎng)儲荷全過程的端到端解決方案，同時通過綠色能源管理創(chuàng)贏計劃和聯(lián)合創(chuàng)新，打造創(chuàng)新型電力生態(tài)，助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，加速布局“雙碳”。
清潔電氣化融合數(shù)字化趨勢，護航電力系統(tǒng)安全靈活高效
電力是最為清潔、高效的能源形式，效率高于其他能源3-5倍。到“十四五”末，以新能源為主體的可再生能源發(fā)電裝機占我國總電力裝機的比例將超過50%，以新能源為主體的可再生能源新增發(fā)電量在全社會用電量增量中的比重將達到三分之二，在一次能源消費增量中的比重將超過50%。
隨著更多新能源并網(wǎng)，電網(wǎng)等供電側(cè)企業(yè)需要充分運用數(shù)字化、信息化手段來推動源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)發(fā)展，以應(yīng)對新能源發(fā)電出力的波動性、間歇性，以及新型電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、調(diào)度運行、保護控制等方面的一系列難題，保證電網(wǎng)可靠運行、靈活高效。
首先，要在電網(wǎng)安全可靠運行的前提下盡可能實現(xiàn)新能源消納，一方面需要更高效地評估分布式電源的接入，另一方面也需要靈活可靠的故障檢測和隔離，真正對電能質(zhì)量進行精準有效的控制。
在這方面，施耐德電氣倡導(dǎo)基于施耐德電氣EcoStruxure三層架構(gòu)，融合數(shù)字孿生等前沿技術(shù)，在配網(wǎng)側(cè)以互聯(lián)互通的智能化電氣設(shè)備為基礎(chǔ)，通過大量的邊緣數(shù)據(jù)的接入，構(gòu)建一套完整的電力系統(tǒng)模型，有效地把握整體電網(wǎng)架構(gòu)的運行實時狀態(tài)。其中，在邊緣控制層，施耐德電氣智能分布式Easergy T300智能配電終端可通過對等通訊方式實現(xiàn)“故障區(qū)段自動定位”、“故障區(qū)段自動隔離”、“非故障區(qū)段自動恢復(fù)供電”，使配網(wǎng)故障實現(xiàn)全自動化快速處理，從而在30秒內(nèi)實現(xiàn)故障的快速切除以及恢復(fù)送電;在應(yīng)用、分析和服務(wù)層，施耐德電氣有效整合傳統(tǒng)SCADA的分析能力以及ETap對專業(yè)電力網(wǎng)絡(luò)的分析能力，實現(xiàn)靈活分析、快速應(yīng)對，并將傳統(tǒng)的計劃式運維，逐步轉(zhuǎn)向預(yù)防性和預(yù)測性的運維，保證整個電力系統(tǒng)和電力資產(chǎn)的安全可靠。
第二、施耐德電氣一直持續(xù)探索如何融合數(shù)字化技術(shù)，幫助電網(wǎng)在穩(wěn)定、可靠運行的前提下，靈活消納更多的可再生能源，讓綠色低碳的價值向電網(wǎng)上下游進一步延伸和擴展，實現(xiàn)清潔電氣化。施耐德電氣的分布式能源資源管理系統(tǒng) (DERMS)、降壓節(jié)能(CVR) 、微能網(wǎng)技術(shù)以及與auto grid聯(lián)合開發(fā)的虛擬電廠VPP，助力配電企業(yè)消納更多的可再生能源、更好地提高基礎(chǔ)設(shè)施利用率，減少線損、降低二氧化碳排放，為低碳未來做出更大的貢獻。
最后，通過幫助客戶構(gòu)建以模型為基礎(chǔ)的數(shù)字孿生平臺，可以在電網(wǎng)建設(shè)、新能源消納從設(shè)計、建造到運營維護的全生命周期內(nèi)，提供完整的系統(tǒng)工程交付，讓電網(wǎng)轉(zhuǎn)型及新能源消納帶來的社會價值和經(jīng)濟價值清晰可見。施耐德電氣的全生命周期綠色解決方案，可以覆蓋從電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計和建造環(huán)節(jié)，到涵蓋運營管理、資產(chǎn)管理和供應(yīng)管理的運營維護環(huán)節(jié)，為電力能源和電網(wǎng)客戶的長期轉(zhuǎn)型提供全面支撐。
端到端的全鏈路解決方案，強化整體協(xié)同
從能源生產(chǎn)和能源存儲，到能源傳輸和能源消耗，整個生命周期是一個系統(tǒng)性工程，需要一個架構(gòu)平臺對其進行整體管控，在發(fā)電側(cè)實現(xiàn)網(wǎng)源協(xié)調(diào)和調(diào)度優(yōu)化、清潔能源并網(wǎng)消納;在供電側(cè)實現(xiàn)清潔能源資源優(yōu)化配置;在用電側(cè)實現(xiàn)全面服務(wù)能源消費方式電氣化。
基于EcoStruxure電網(wǎng)和配電架構(gòu)，施耐德電氣提出獨特的四個“一體化”解決方案，使構(gòu)建一個更高效、更可持續(xù)的電力體系成為可能：一是軟硬件一體化，能夠通過IT和OT的融合，幫助客戶完成配電世界的“大一統(tǒng)”;二是中低壓一體化，實現(xiàn)中低壓電力設(shè)備連接、系統(tǒng)架構(gòu)、應(yīng)用場景的全面覆蓋;三是獨特的強弱電一體化，則更側(cè)重于對建筑能耗、環(huán)境舒適度和通訊便捷度的優(yōu)化;四是源網(wǎng)荷儲一體化，完整覆蓋能源生產(chǎn)和消費全過程。
在發(fā)電側(cè)，新能源LCOE(平準化度電成本)70%與總安裝成本相關(guān)。EcoStruxure架構(gòu)與平臺強調(diào)從設(shè)計、安裝、運營、維護等全生命周期提供解決方案，通過優(yōu)化工程設(shè)計和簡化安裝調(diào)試，縮短項目上市時間，符合電網(wǎng)規(guī)范和降低網(wǎng)絡(luò)風險，最大幅度降低項目投資初期總成本。
在供電側(cè)，當前國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)公司都提出，要通過能源互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字電網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。施耐德電氣主張圍繞整個電力系統(tǒng)，打造以模型為基礎(chǔ)的數(shù)字孿生平臺，以底層互聯(lián)互通的設(shè)備為基礎(chǔ)，通過邊緣層對電力運行數(shù)據(jù)和設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行分析，構(gòu)建成設(shè)備加電力系統(tǒng)的完整電力模型，為電力系統(tǒng)提供端到端的全鏈路解決方案，既提升新能源消納能力，又保障電網(wǎng)運行安全。
在用電側(cè)，基于EcoStruxure Power架構(gòu)，施耐德電氣提供一系列高質(zhì)量的硬件設(shè)備，云邊融合且可行業(yè)定制的軟件系統(tǒng)，以及專家級的應(yīng)用服務(wù)，在保障電力可靠性、安全性和可用性的基礎(chǔ)上，通過更多數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用和預(yù)制化，實現(xiàn)對各級別資產(chǎn)狀態(tài)的全程監(jiān)控和分析，發(fā)現(xiàn)能耗漏洞，過濾電能質(zhì)量風險，優(yōu)化從設(shè)計、建設(shè)、到運營、維護周期的效率及能源使用效率，結(jié)合對電力敏感型和密集型行業(yè)的專業(yè)洞察，全面助力企業(yè)落實電能替代和脫碳化進程。
打造創(chuàng)新主導(dǎo)的新型電力生態(tài)，賦能電網(wǎng)轉(zhuǎn)型
打造創(chuàng)新主導(dǎo)的新型電力生態(tài)是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵。發(fā)輸配用、源網(wǎng)荷儲，整個產(chǎn)業(yè)鏈條上的各環(huán)節(jié)都需要實現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)的協(xié)同，需要新能源企業(yè)、化石能源企業(yè)、電網(wǎng)、用戶等共同參與，共建生態(tài)，合作推進。
首先，施耐德電氣始終堅持創(chuàng)新，特別是低碳技術(shù)創(chuàng)新。比如：施耐德電氣十年磨一劍打造的新一代綠色智能中壓開關(guān)柜系列，使用干燥空氣代替強效溫室氣體六氟化硫作為絕緣氣體，結(jié)合并聯(lián)真空開斷技術(shù)，可以更加安全、可持續(xù)地利用數(shù)字化技術(shù)解鎖數(shù)據(jù)價值，并有效控制碳排放，提升成本效益，助力配電網(wǎng)建設(shè)的綠色低碳可持續(xù)發(fā)展。
第二，施耐德電氣積極推動整個生態(tài)圈的創(chuàng)新，并正式開啟綠色能源管理創(chuàng)贏計劃，旨在發(fā)現(xiàn)在智慧能源、智慧管理、數(shù)字服務(wù)等領(lǐng)域擁有卓越能力的科創(chuàng)企業(yè)，一同合作創(chuàng)新，共同服務(wù)能源行業(yè)細分場景。此外，憑借在能源管理和賦能行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面的領(lǐng)先能力和豐富經(jīng)驗，施耐德電氣將與包括明陽集團、孿數(shù)、中瀚云、寧德時代等行業(yè)企業(yè)進行聯(lián)合創(chuàng)新，推動數(shù)字化技術(shù)在更多行業(yè)場景的落地。
通過綠色能源管理，施耐德電氣幫助客戶打通整個能源管理端到端的全價值鏈條，覆蓋能源生產(chǎn)、能源存儲、能源傳輸和能源消耗的創(chuàng)新專業(yè)完整解決方案，滿足能源供應(yīng)和消費端的雙向需求。目前，這一方案已經(jīng)在全球多個國家和眾多客戶中得以驗證。在過去五年里，施耐德電氣在全球41個國家完成的230個項目中，部署了施耐德電氣EcoStruxure架構(gòu)與平臺的企業(yè)獲得了可量化的經(jīng)濟與環(huán)境收益，生產(chǎn)率提升最高可達50%，平均為24%;二氧化碳足跡優(yōu)化最高達50%，平均為20%。
位于德國柏林的EUREF園區(qū)是由德國聯(lián)邦能源署牽頭，施耐德電氣與DB德鐵等當?shù)睾献骰锇槁?lián)合開發(fā)的歐洲首個凈零排放園區(qū)。施耐德電氣的EcoStruxure Micro Grid微能網(wǎng)與Building Operator樓宇自動化方案對園內(nèi)用能對象和各類分布式能源建模，進而提供預(yù)測和智能能源調(diào)度服務(wù)，并輔以自動化控制手段，實現(xiàn)了源網(wǎng)荷儲的互動。即用能以本地新能源為主，同時對于網(wǎng)供負荷的需求完全匹配當?shù)豑SO 50HZ集團組織的新能源發(fā)電曲線，從而實現(xiàn)凈零排放的目標。
新型電力系統(tǒng)既是信息物理系統(tǒng)(CPS)，是源、網(wǎng)、荷、儲的互動協(xié)調(diào)，也是云、大、物、移、智、鏈等技術(shù)的深化應(yīng)用。未來，施耐德電氣將通過綠色能源管理持續(xù)整合新的技術(shù)應(yīng)用趨勢，幫助用戶達成全生命周期綠色可靠、高效的能源管理目標，助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，加速兌現(xiàn)碳中和承諾。
(本文作者系施耐德電氣高級副總裁、能源管理中壓業(yè)務(wù)中國區(qū)負責人 徐韶峰)
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