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      徐韶峰:布局“双碳”,绿色能源管理应对新型电力系统三大挑战

      2021-05-30 21:53  来源:能见Eknower  浏览:  
      为了实现碳达峰、碳中和目标,中国提出要构建以新能源为主体的新型电力系统。从传统电力系统到新型电力系统的转变,是从以化石能源为主到以新能源为主的转变,是从部分感知向高度感知、从单向控制向双向互动、从计划为主向智能高效的转变。与这几大转变相对应,新型电力系统将呈现出“两高”+“两新”的特点,“两高”即高比例的可再生能源和高比例的电力电子设备;“两新”即新技术和新设备。

      在这一过程中,电力系统必须解决以下几个主要挑战。首先,新能源接具有间歇性、波动性、预测难的特点,当系统新能源电量比例超过30%后,系统运行方式将被重新定义,这就需要电网在安全可靠的前提下,更弹性、更灵活、更智能,形成多元融合的高弹性电网;第二、新型电力系统是个系统性的工程,需要同时满足能源发电侧、供电侧和用电侧的多重需求;最后,新型电力系统需要构建创新主导的新型电力生态为支撑。

      为此,施耐德电气提出绿色能源管理理念,基于这一理念,施耐德电气将在能源供给和能源需求双端,提供从专业顶层设计咨询,到软件系统,硬件产品,再到全生命周期服务,覆盖源网储荷全过程的端到端解决方案,同时通过绿色能源管理创赢计划和联合创新,打造创新型电力生态,助力构建新型电力系统,加速布局“双碳”。

      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

      清洁电气化融合数字化趋势,护航电力系统安全灵活高效

      电力是最为清洁、高效的能源形式,效率高于其他能源3-5倍。到“十四五”末,以新能源为主体的可再生能源发电装机占我国总电力装机的比例将超过50%,以新能源为主体的可再生能源新增发电量在全社会用电量增量中的比重将达到三分之二,在一次能源消费增量中的比重将超过50%。

      随着更多新能源并网,电网等供电侧企业需要充分运用数字化、信息化手段来推动源网荷储协调发展,以应对新能源发电出力的波动性、间歇性,以及新型电力系统规划设计、调度运行、保护控制等方面的一系列难题,保证电网可靠运行、灵活高效。

      首先,要在电网安全可靠运行的前提下尽可能实现新能源消纳,一方面需要更高效地评估分布式电源的接入,另一方面也需要灵活可靠的故障检测和隔离,真正对电能质量进行精准有效的控制。

      在这方面,施耐德电气倡导基于施耐德电气EcoStruxure三层架构,融合数字孪生等前沿技术,在配网侧以互联互通的智能化电气设备为基础,通过大量的边缘数据的接入,构建一套完整的电力系统模型,有效地把握整体电网架构的运行实时状态。其中,在边缘控制层,施耐德电气智能分布式Easergy T300智能配电终端可通过对等通讯方式实现“故障区段自动定位”、“故障区段自动隔离”、“非故障区段自动恢复供电”,使配网故障实现全自动化快速处理,从而在30秒内实现故障的快速切除以及恢复送电;在应用、分析和服务层,施耐德电气有效整合传统SCADA的分析能力以及ETap对专业电力网络的分析能力,实现灵活分析、快速应对,并将传统的计划式运维,逐步转向预防性和预测性的运维,保证整个电力系统和电力资产的安全可靠。

      第二、施耐德电气一直持续探索如何融合数字化技术,帮助电网在稳定、可靠运行的前提下,灵活消纳更多的可再生能源,让绿色低碳的价值向电网上下游进一步延伸和扩展,实现清洁电气化。施耐德电气的分布式能源资源管理系统 (DERMS)、降压节能(CVR) 、微能网技术以及与auto grid联合开发的虚拟电厂VPP,助力配电企业消纳更多的可再生能源、更好地提高基础设施利用率,减少线损、降低二氧化碳排放,为低碳未来做出更大的贡献。

      最后,通过帮助客户构建以模型为基础的数字孪生平台,可以在电网建设、新能源消纳从设计、建造到运营维护的全生命周期内,提供完整的系统工程交付,让电网转型及新能源消纳带来的社会价值和经济价值清晰可见。施耐德电气的全生命周期绿色解决方案,可以覆盖从电网规划、设计和建造环节,到涵盖运营管理、资产管理和供应管理的运营维护环节,为电力能源和电网客户的长期转型提供全面支撑。

      端到端的全链路解决方案,强化整体协同

      从能源生产和能源存储,到能源传输和能源消耗,整个生命周期是一个系统性工程,需要一个架构平台对其进行整体管控,在发电侧实现网源协调和调度优化、清洁能源并网消纳;在供电侧实现清洁能源资源优化配置;在用电侧实现全面服务能源消费方式电气化。

      基于EcoStruxure电网和配电架构,施耐德电气提出独特的四个“一体化”解决方案,使构建一个更高效、更可持续的电力体系成为可能:一是软硬件一体化,能够通过IT和OT的融合,帮助客户完成配电世界的“大一统”;二是中低压一体化,实现中低压电力设备连接、系统架构、应用场景的全面覆盖;三是独特的强弱电一体化,则更侧重于对建筑能耗、环境舒适度和通讯便捷度的优化;四是源网荷储一体化,完整覆盖能源生产和消费全过程。

      在发电侧,新能源LCOE(平准化度电成本)70%与总安装成本相关。EcoStruxure架构与平台强调从设计、安装、运营、维护等全生命周期提供解决方案,通过优化工程设计和简化安装调试,缩短项目上市时间,符合电网规范和降低网络风险,最大幅度降低项目投资初期总成本。

      在供电侧,当前国家电网和南方电网公司都提出,要通过能源互联网、数字电网技术构建以新能源为主体的新型电力系统。施耐德电气主张围绕整个电力系统,打造以模型为基础的数字孪生平台,以底层互联互通的设备为基础,通过边缘层对电力运行数据和设备运行数据进行分析,构建成设备加电力系统的完整电力模型,为电力系统提供端到端的全链路解决方案,既提升新能源消纳能力,又保障电网运行安全。

      在用电侧,基于EcoStruxure Power架构,施耐德电气提供一系列高质量的硬件设备,云边融合且可行业定制的软件系统,以及专家级的应用服务,在保障电力可靠性、安全性和可用性的基础上,通过更多数字化技术的应用和预制化,实现对各级别资产状态的全程监控和分析,发现能耗漏洞,过滤电能质量风险,优化从设计、建设、到运营、维护周期的效率及能源使用效率,结合对电力敏感型和密集型行业的专业洞察,全面助力企业落实电能替代和脱碳化进程。

      打造创新主导的新型电力生态,赋能电网转型

      打造创新主导的新型电力生态是构建新型电力系统的关键。发输配用、源网荷储,整个产业链条上的各环节都需要实现创新技术的协同,需要新能源企业、化石能源企业、电网、用户等共同参与,共建生态,合作推进。

      首先,施耐德电气始终坚持创新,特别是低碳技术创新。比如:施耐德电气十年磨一剑打造的新一代绿色智能中压开关柜系列,使用干燥空气代替强效温室气体六氟化硫作为绝缘气体,结合并联真空开断技术,可以更加安全、可持续地利用数字化技术解锁数据价值,并有效控制碳排放,提升成本效益,助力配电网建设的绿色低碳可持续发展。

      第二,施耐德电气积极推动整个生态圈的创新,并正式开启绿色能源管理创赢计划,旨在发现在智慧能源、智慧管理、数字服务等领域拥有卓越能力的科创企业,一同合作创新,共同服务能源行业细分场景。此外,凭借在能源管理和赋能行业数字化转型方面的领先能力和丰富经验,施耐德电气将与包括明阳集团、孪数、中瀚云、宁德时代等行业企业进行联合创新,推动数字化技术在更多行业场景的落地。

      通过绿色能源管理,施耐德电气帮助客户打通整个能源管理端到端的全价值链条,覆盖能源生产、能源存储、能源传输和能源消耗的创新专业完整解决方案,满足能源供应和消费端的双向需求。目前,这一方案已经在全球多个国家和众多客户中得以验证。在过去五年里,施耐德电气在全球41个国家完成的230个项目中,部署了施耐德电气EcoStruxure架构与平台的企业获得了可量化的经济与环境收益,生产率提升最高可达50%,平均为24%;二氧化碳足迹优化最高达50%,平均为20%。

      位于德国柏林的EUREF园区是由德国联邦能源署牵头,施耐德电气与DB德铁等当地合作伙伴联合开发的欧洲首个净零排放园区。施耐德电气的EcoStruxure Micro Grid微能网与Building Operator楼宇自动化方案对园内用能对象和各类分布式能源建模,进而提供预测和智能能源调度服务,并辅以自动化控制手段,实现了源网荷储的互动。即用能以本地新能源为主,同时对于网供负荷的需求完全匹配当地TSO 50HZ集团组织的新能源发电曲线,从而实现净零排放的目标。

      新型电力系统既是信息物理系统(CPS),是源、网、荷、储的互动协调,也是云、大、物、移、智、链等技术的深化应用。未来,施耐德电气将通过绿色能源管理持续整合新的技术应用趋势,帮助用户达成全生命周期绿色可靠、高效的能源管理目标,助力构建新型电力系统,加速兑现碳中和承诺。

      (本文作者系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)
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