数字技术如何赋能“双碳”目标下的新型电力系统

2021-09-02 15:14  来源:企业投稿  浏览:  

构建以新能源为主体的新型电力系统,已经成为我国电力行业未来几年最大的目标任务,而如何构建新型电力系统就备受关注。

8月30日,围绕“数字技术如何赋能‘双碳’目标下的新型电力系统”这一主题,国网能源研究院副总工程师马莉、施耐德电气电网行业架构师王照做客麒麟学院“绿色能源管理”会客厅,探讨数字化转型为配电网带来的机遇与挑战。

数字化转型为配电网带来重大发展机遇

马莉表示,落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略、“双碳”目标、推动构建新型电力系统,都要求转变配电网的定位、功能与作用,未来配电网将出现四大显著变化:配电网功能呈现“三化”特征、配电环节生产力与生产关系发生深刻变革、配电网全业务链深刻调整、配电网产业生态发生重大变化。

在功能方面,配电网将呈现数字化、市场化、低碳化“三化”特征,尤其是数字化方面,随着大数据、云计算、物联网、人工智能和区块链等信息技术的快速发展,传统配电网与各类数字技术深度融合,配电网的信息监测、状态感知、多方通讯等能力快速提升,对海量分散发供用对象的智能协调控制能力显著增强。

在生产力与生产关系方面,配电环节负荷特性、配电网形态、运行特性都将发生深刻变化。就负荷特性来看,将由传统的刚性、纯消费型,向柔性、生产与消费兼具型转变;就电网形态看,将由单向输送电力的配电网,向涵盖需求响应、分布式发电、微电网、储能等可调节负荷资源的有源能源互联网转变;就运行特性看,将由单向传输、实时平衡模式的控制模式,向源网荷储协同互动的非完全实时平衡模式、大电网与微电网协同控制模式转变。

在配电网全业务链方面,随着现货市场运行、分布式光伏等可调节负荷资源规模化发展,配电网潮流分布和线路负载率等发生较大变化,具有较高不确定性,配网规划投资、调度运行、客户服务的复杂性都将增强,电网企业必须要优化业务流程。

在产业生态方面,配电网转型涉及专业众多且各专业间技术壁垒较高,企业往往深耕某一领域,配电网生态圈将呈现扩大化、生态特征多元化,配电网产业链上下游市场主体需打造平台生态、实现资源整合,推动科技创新、加强能力互补、共同做大市场。

在这种形势下,配电网及其数字化将迎来重大发展机遇。彭博新能源财经最近发布的《电网长期展望2021》报告指出,配电网在未来几十年内变得更加重要。2020年全球输电网投资为1140亿美元,配电网投资为1210亿美元,配电网投资占比为52%。预计未来随着分布式电源大量接入,配电网需大量新建、改造,投资占比将逐年升高,到2050年超过60%的电网投资集中在配电网。

在配电网投占比越来越高的形势下,电网数字化投资占比也会逐渐升高,为配网数字化转型提供了资金保障。国际能源署发布的《能源转型下的电力安全》报告指出,2019年数字电网技术投资增速为14%,达400亿美元,数字技术投资已占到电网投资20%。彭博新能源财经发布《电网长期展望2021》报告指出,2020年全球电网数字化投资占年度投资总额的19%,并预计2050年占比将增至41%。

配网数字化需要解决哪些关键问题?

配网数字化方向已经成为共识,那么如何加快配网数字化建设?又需要解决哪些关键问题?

马莉认为,应该着重从五个方面考虑:

一是加强配电网数字化投入与政策支持。在国家层面,制定相对明确、更为严格的配电网数字化转型要求,将数字化转型纳入电网规划,在输配电价核定中给予支持。

二是提高配电网网络安全防护能力。加强政企协同,从健全国家指导和政策支持、完善网络标准体系、提高电网分层防护灵活性“三维施策”,实现配电网网络安全本质防护能力提升。

三是加快适应网源荷储互动的市场交易机制。加快推动需求响应、分布式发电、储能等可调节负荷参与市场交易,是推动配网数字化转型具有突破性抓手,两者相互促进,能够加速促进配网数字化转型“螺旋上升”结合我国电力市场建设路径,分为近期、中期和远期三阶段分别设计需求响应、分布式发电、储能等可调节负荷新兴市场主体参与电力市场的交易机制。

四是加强新形势下配电网数字化转型技术创新。根据配电网形态变化、新形势下配电网规划运行需要,研究制定配电网数字化转型技术创新清单,加快实现理论体系、方法学、工具等创新突破。

五是加快培育配电网新兴业态和模式。充分发挥配电网资产、数据、客户等资源优势,围绕服务经济社会发展、创造增量经济社会价值,加快培育发展新兴业务、构建能源新生态。

政策建议需要企业的积极践行。施耐德电气电网行业架构师王照表示,作为全球能源管理和自动化领域数字化转型方面的专家,施耐德电气正通过绿色能源管理解决方案,发挥其国内外丰富的实践经验,广泛整合综合能源微网、数字孪生、仿真分析以及数字化环保型开关设备等数字化创新技术和产品,实现智能运维,助力打造高弹性配网和零碳园区,为构建以新能源为主体的新型电力系统做出贡献。

施耐德电气已经打造了由软件定义的数字化智能硬件,并且覆盖客户端到端全生命周期的软件服务需求,具体分为以下三步:

第一步是互联互通的智能硬件。万物互联,始于“物”本身,首先需要保障硬件产品的智能化和数字化。施耐德电气致力于创造全球领先的创新电气设备,并且在商业运作模式上不断迭代,以匹配创新的智能硬件产品和不断变化的中国市场需求。

第二步是软件定义智能硬件。施耐德电气倡导软硬件一体化,更主张借助软件,应用和分析服务来重新定义和塑造硬件产品。软件的广泛深度覆盖将带动全行业及施耐德电气自身从资本投入(Capex)到运营投入(Opex)转型,而软件将成为服务的数字化基础设施。

第三步是端到端全生命周期覆盖。施耐德电气将从设计、建造、运营、维护等环节全面赋能客户。施耐德电气内部的高级分析及咨询服务,以及其品牌旗下的全体软件品牌将合力协助客户优化决策,提升效率。

配网数字化如何助力碳中和?

配网数字化、智能化最终目的是为了低碳发展,进而助力各个行业、企业实现“双碳”目标。

据王照介绍,施耐德电气于2016年就在国外帮助一个园区实现了碳中和。这家名叫欧瑞府(EUREF Campus)的园区占地面积约5.5万平方米,由25幢建筑组成,建筑面积约16.5万平方米,囊括了150多家公司和科研机构,拥有3500名左右员工。

在项目实施方面,围绕供给侧,施耐德电气打造了100%可再生能源和绿电购电协议(PPA),围绕需求侧则全面实施电气化和提升建筑能效,围绕数字化实现可调节负荷资源开发,进而帮助整个项目实现了碳中和,远远早于欧盟提出的2050年实现碳中和。这一零碳方案是兼顾社会效益与经济效益的超前规划,包括EcoStruxure架构的数字化方案——基于微网EMA的整体光伏、储能和充电方案、能源管理与整体智慧园区的云边端结合整体数字化方案,涵盖楼控产品,变频器,无六氟化硫中压开关设备,EBO楼宇运营系统,PME电能管理系统等等。

不仅如此,施耐德电气已经将这一模式运用到中国市场,并且首先在其北京工厂——施耐德(北京)中低压电器有限公司应用。日前,经过中国船级社质量认证公司对其2020年度温室气体排放量核查,该工厂获颁“碳中和”证书。

从实际效果看,数字化、电气化不仅可以帮助企业实现“双碳”目标,还可以大幅降低用能成本,提升企业竞争力。

施耐德电气提供的数据显示,通过公司绿色能源管理解决方案在数字化方面的加持,不同行业客户能够实现最高85%的能耗降低,节约约30%的成本,通过利用节省的最高达60%和75%的资本及运营支出来推动生产力提升,此外还能提升最高50%和25%的设备可用性和场所安全性,并有效降低碳足迹最多达50%。

因此,数字化不仅将深度改变配电网,还将助力新型电力系统的构建,实现“双碳”目标。


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