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施耐德电气高级副总裁徐韶峰:以数字化+绿色低碳,助新型电力系统双转型

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来源:
5e
2022/06/10 18:27
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【摘要】:
通过对新型电力系统的构建和落地,促进新能源占比逐渐提高,才能科学有序推进实现碳达峰、碳中和目标,不断提升绿色发展能力。

施耐德电气高级副总裁、能源管理中压业务中国区负责人徐韶峰

近期,国家发展改革委、国家能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》,再次强调了加快推动能源绿色低碳转型、推动构建新型电力系统的要求。通过对新型电力系统的构建和落地,促进新能源占比逐渐提高,才能科学有序推进实现碳达峰、碳中和目标,不断提升绿色发展能力。

在能源、环境挑战日益严峻的今天,新型电力系统承载着能源转型的历史使命。 2020年,新能源发电量占比约11.2%,电能占终端能源消费的比重约为26.5%。随着能源革命进程加快推进,供给侧低碳新能源将大比例增加,需求侧则面临电气化的快速提升。预计到2060年,我国新能源发电量占比将超过60%,工业、建筑、交通三大领域终端用能电气化水平将提升至约50%、75%和50%。这些转变同时也为电网带来了巨大的转型挑战,需要让电网转型为更加灵活、更有弹性的新形态。

要实现这些转型,关键在于两个方面的能力提升,我们称之为“Digital+Green”,既数字化和绿色低碳的结合。一方面,需要提升数字化在整个电力系统中的渗透率,依托数字化技术带来的智慧价值,形成以数据为核心的生产要素,推进能量流和信息流的深度融合,推动在电力系统的各个组成部分、各个场景实现数字化转型。另一方面,则应不断采用更加绿色低碳的技术进行迭代和升级,持续推进电网侧和用电侧的低碳化革新。

构建新型电力系统,带来技术特征和运营模式“双转型”

那么,为何施耐德电气提倡以数字化和绿色低碳,作为构建新型电力系统的两个关键要素呢?推果求因,我们不妨从新型电力系统的关键特征和本质变化谈起。

不难看到,国家能源局《“十四五”现代能源体系规划》对新型电力系统提出的要求可以概括为:应对新能源波动性、间歇性特点带来的挑战,有效提升电网的安全性、灵活性,形成源网荷储各个环节的相互耦合和深度互动,为面向“适应新能源占比逐渐提高”的全面转型提供坚实基础和广阔空间。

在这个转型过程中,确保能源电力安全是基础。建设新型电力系统,是在确保能源电力安全的前提下,满足经济社会的可持续发展需要。在高比例可再生能源接入与高比例电力电子设备应用的“双高”情况下,保持并提升电力系统的安全可靠性和弹性尤其重要。

此外,加快建设新型电力系统,完善适应可再生能源局域深度利用,加强区域间的电网安全可靠运行,从局域到广域提升电网新能源消纳和资源配置能力,是实现能源绿色低碳转型的关键。以新型电力系统为基础,建设源网荷储一体化、多能互补的绿色、智能电力系统,全面提升弹性、灵活性和互联互济等关键能力。

落实到技术特征上,新型电力系统的电源中强不确定性以及弱可控性出力的新能源将逐步提高,运行和调度呈现出更强的非计划性,需要更强的包含交直、直直混合电网在内的仿真和预测能力,以适应“源网荷储”协同互动的非完全实时平衡模式;运营模式上,新型电力系统不仅需要满足新能源特别是分布式新能源大量接入,而且需要满足柔性、生产与消费兼具型负荷大量接入,因此需要探索建立区域综合能源利用机制,充分利用峰谷差电价等市场化因素,促进能源“产消者”等更多主体共同参与到新型电力系统的建设和运营,促进《“十四五”现代能源体系规划》目标实现。

数字化技术是“双转型”的核心驱动力

面对这样的“双转型”,数字化正是推动电力系统实现“质变”的核心驱动力。近年来,数字化引导电网侧和用电侧创新的重要作用日益突出,由此而来的“智变”可以成为有效应对技术特征和运营模式“双转型”的关键支撑点。

一方面,应对技术层面的转变要求,数字化技术可以把电力系统过去模糊的、不能测量的东西变得可见、可衡量,并提升效率,减少能源浪费。依托一系列功能丰富的应用,可以基于大数据提升电网的实时性能,通过更加精准、智能的动态预测和调度,优化电力系统的效率和效能。

例如,施耐德电气在电网侧拥有以电力系统建模和仿真的领先软件平台ETAP为代表的数字孪生解决方案。ETAP 以模型为驱动的高级功能,包括配电状态估计、故障定位、隔离和供电恢复、数据趋势分析、智能减载、负荷预测、开关优化及开关序列管理等功能,能够为电网从设计阶段到运维阶段提供丰富的建模、规划、实时仿真分析等一系列解决方案。尤其是在新能源相关的应用当中,ETAP仿真分析软件还可以提供馈线承载力分析、分布式能源资源的配网潮流和电能质量等监测功能,进一步支持了对清洁新能源的普及应用。

在埃及新首都智慧城市项目中,ETAP 高级配电管理系统从规划、运行到维护,为监测、控制和优化配电网安全运行所需的所有角色提供共享网络模型和用户体验,以最大限度地提高电网的可靠性和弹性,并提升投资收益,助力数字化城市建设。

另一方面,应对运营模式的转变要求,数字化技术则可以贯穿电力系统,提供完整端到端生命周期以及远程服务,优化供给侧到需求侧,提升效率。在解决方案层面,则意味着基于数字化平台提供更全面丰富、更适应新型电力系统运行模式和商业模式的工具和应用。

在这方面,同样不乏典型的案例,例如施耐德电气提供的分布式能源管理和微电网解决方案,就能够为更多在用电侧的工厂、园区、社区及充电基础设施提供强力的支撑,对分布式清洁能源、微网和储能进行规划、应用和管理,助其在电力系统中的角色从单纯的“用能者”转变为“产消者”,并获取更多的经济效益。

今天,已经有越来越多的能源“产消者”开始应用EcoStruxure™ Microgrid Advisor微网能源顾问实现分布式清洁能源的高效利用,从而提升新能源渗透率,节约用能成本,甚至逐步实现“碳中和”愿景。例如,国家电网浙江省电力有限公司旗下欣美电气,通过施耐德电气提供的以微网为核心的分布式能源系统,以数字技术实现了对屋顶光伏、储能、柔性负荷的预测和优化控制,以及以电为中心“多能互补”的功能,既经济又绿色。通过这一项目,欣美电气2020年新能源发电量年度增长146%、年度新能源渗透率提高至70%、年度电费总支出节省30%以上,率先获得了浙江省企业首张“碳中和”证书。

“数字化+绿色低碳”组合拳,助推新型电力系统“质变”

构建新型电力系统,本质上是在提升新能源比例、保障安全可靠性的基础上,进一步提升对供给端和需求端的调和能力,实现更灵活、更智慧、更多元的电网运营模式。未来,施耐德电气中压将以“Digital+Green”作为强有力的“组合拳”,依托丰富的产品和解决方案,切实为新型电力系统赋能,并推动电网侧和用电侧实现数字化、低碳化转型。

那么,“Digital+Green”未来将在哪些方向上发挥引导力?首先是着眼于全生命周期的低碳“智”造。未来的电力设备是否能够做到真正的全程低碳,需要站在全生命周期的角度,考量产品对环境的影响,包括绿色设计、绿色采购、绿色生产、绿色交付等环节,致力于促进包括自身在内整个产业链的减碳。施耐德电气全新一代无六氟化硫(SF6-free)AirSeT系列中压开关设备,在设计之初就秉持以干燥空气代替六氟化硫这类温室气体的低碳理念,避免了设备在使用过程中可能存在的强温室效应气体泄露和回收问题;在生产阶段,施耐德电气的工厂利用分布式能源和微电网,促进了清洁能源的规模化使用,打造了业界领先的“碳中和工厂”,降低了设备制造过程中的碳足迹。这样一来,产品从设计、生产制造、应用到回收的整个生命周期,都传递出低碳的价值,有力地支持了电力系统的低碳化发展。

此外,结合装备“智”造的趋势,电网和用户端还将涌现出更多的数字化原生设备,这些“生来智能”的设备,可以在全生命周期范围内,更好地适应电网和用户端的数字化环境和要求。

“Digital+Green”的理念,还体现在更多的智能化和自动化流程,以及“软件定义硬件”的趋势。今后,依托远程运维、自动监测、自诊断等功能的智能化操作流程将成为中压电力设备的“标配”,大大解放用户的时间和效率。此外,结合“软件定义硬件”的趋势,数字化平台提供的新型工具和应用,可以依托大数据提供更强的分析、预测和决策辅助能力,助力“产消者”等新型用户实现更优的经济效益。

未来,施耐德电气还将不断向中国市场引入更多来自全球的低碳实践,例如施耐德电气与AutoGrid联合开发的虚拟电厂VPP等应用,都有望在国内发挥更大的作用。与此同时,“Digital+Green”也在不断加速赋能国内新型电力系统的转型,例如,施耐德电气应用于雄安新区的数字化+无六氟化硫中压开关设备的软硬件解决方案,就兼具了高品质设备、数字赋能、主动运维、软硬件一体化等先进特征。

以“Digital+Green”引领的绿色“智变”,助推新型电力系统的“质变”,施耐德电气愿与您一路同行,共创共赢,共同迎接更加安全高效、低碳清洁的美好未来。

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