围绕着构建碳中和社会,中国正在进行一场深刻的能源革命。数据显示,电力行业二氧化碳排放量占我国能源行业排放总量的近50%,是减排的重点领域,同时,电力是非化石能源最重要的应用模式,电力行业是最具深度低碳潜质的行业。国际能源署(IEA)研究成果显示,超过90%的能源排放可以通过终端高比例电气化、发展可再生能源以及提高能效加以解决。因此,能源转型的关键在电力,电力的低碳转型是能源、甚至是全社会脱碳的核心环节。
与此同时,根据国际可再生能源机构(IRENA)的测算,到 2050 年全球能源碳排放下降70%,其中一半以上的减排贡献来自可再生能源。在新能源成为主体能源的过程中,电力系统的运行平衡机制和统筹规划机制,将发生“质”变,一个可以适配以新能源为主体的新型电力系统应运而生。
7月14日,以“数字赋能,全程减碳”为主题的施耐德电气中国2022创新峰会在云端拉开帷幕。峰会上,施耐德电气正式发布《绿色之径——新型电力系统行业洞察》白皮书 ,对未来电力发展的需求与“新型电力系统”的图景进行了深入解析,并围绕 “电力需求侧”发力对于构建新型电力系统的重要性进行了重点阐述,以期通过深挖“电力需求侧”减碳潜力,为推进电力转型、能源转型,以及“双碳”目标的最终达成提供借鉴。
四大特征显现,应对新能源大规模接入
2021年3月15日,中央财经委员会第九次会议上提出实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措——构建以新能源为供给主体的新型电力系统。随后,“构建新型电力系统”日益成为社会各方的共同关切与行动指南。
施耐德电气认为,发展新型电力系统的过程,本质是适应新能源大规模接入的过程。为了适应新能源发电比例和终端电气化率的快速提升,新型电力系统将呈现出清洁低碳、安全灵活、数字化及市场化四大特征,进而实现电力流、信息流和价值流的“三流合一”,以支撑“双碳” 目标的达成 。
首先,以新能源为主体是新型电力系统的核心,伴随风电、光伏为代表的新能源装机量、发电量将逐步增加,电力的清洁低碳程度将大幅度提升。
上海油压工作室而新能源发电的波动性和间歇性要求电力系统必须具备灵活性,新能源大规模应用需要以安全灵活为基础。2020 年,我国风电 + 光伏发电量占比约 9.5%,弃风率 3.5%,弃光率 2%。为了应对新能源发电的波动性和间歇性特征,新型电力系统需要通过扩大调节电源规模、增加储能容量、挖掘需求侧需求等方式,进一步强化灵活性,可靠性,连续性,以提升消纳能力,实现有序安全用电。
同时,新型电力系统需要大量的信息采集和运行分析,以确保电网的安全稳定和可靠供电,数字化则为新型电力系统注入灵魂上海油压工作室 。数字化浪潮正在影响各行各业,以新能源为主体的新型电力系统同样需要在发、输、变、配、用、储等各个环节应用如人工智能、云计算、5G 等数字化技术,进行信息采集和运行分析,将“无序”数据转化为有价值信息,同时结合微电网、智能网关等手段,不断提升运维管理效率,及“可观、可测、可控”水平,进而持续优化电网安全性及灵活性。
此外,市场化将为辅助电力系统运转提供新动力。 在新型电力系统的电力供需平衡过程中,电价政策和机制将成为市场配置资源的基础,可以有效调动各环节的积极性,提升系统灵活性。
需求侧全面重塑,复杂挑战不断叠加
新型电力系统发展的四大趋势日益显著,而作为电力系统中重要的一环,需求侧脱碳量占到全球减排量的一半,且涉及面更加广泛。随着越来越多的需求侧企业参与到这场变革中,在配电与用电两个环节,也出现了诸多迫切需求和潜在机遇。
面向碳中和社会,施耐德电气认为,未来电力需求侧将呈现全新画像 。未来新型电力系统的需求侧系统,将是一个个拥有多种形式分布式能源、储能基础设施、柔性智能配电网络和可观可控负荷的“源网荷储”一体化的微型电力生态系统。它通过数字化终端设备、绿色能源管理体系和新型电力电子技术,系统优先利用本地分布式清洁能源,促进平衡消纳,实现削峰填谷,并可与电网或其他微型电力生态系统进行电力流、信息流、价值流实时交互、灵活响应,相互支撑,实现清洁低碳、节能高效、成本最优、安全可靠的目标。
在颠覆旧传统,重塑新秩序的过程中,需求侧同样面临多重复杂挑战 。除了履行自身社会责任,企业还要面对众多外部压力,如因能耗双控、产业结构调整等造成的用电困难,“碳税”制度,以及整个供应商体系和产业链的碳管理能力等。同时,企业承受的碳排放成本将持续增长,且随着碳排放配额制度的逐步成熟,企业综合用能成本也将随之提高。此外,规模化接入分布式新能源、更大比例应用电力电子元件应用,以及设备交互性的提升,将使用电负荷更复杂多样,峰谷差更显著,使供电连续性和波动性风险增加。最后,我国包括芯片、半导体、精密制造等众多高科技行业蓬勃发展,厂房内使用的大量精密仪器、高端设备等对电能质量要求极为苛刻,因而如何适应新能源的大量接入,确保供电可靠性和连贯性,同样值得高度关注。
破局三步走:理念先行、能力创建、按图索骥
面对机遇与挑战,对于需求侧企业而言,以碳中和为目标的绿色转型已刻不容缓。要取得最终成功, 绝非一蹴而就,需要循序渐进,以先进理念作为战略指导,以创新能力配合适当工具,以成功案例引导落地执行。
第一步,理念先行。 企业必须在思想层面、理念层面建立新的认知,与碳中和规划一道,设计10年乃至更长时间的转型规划。企业可以通过以下三步,从全局角度,运用系统性的方法梳理实现清洁低碳、用能成本降低和安全可靠不同目标的优先级,集中有效资源,快速实现目标。
摸现状、做规划、留接口: 结合企业现状与发展阶段制定详细规划,构建以清洁电力为主体的、多样化能源供应结构,同时做好系统开放性设计,提高系统兼容性, 以便在未来吸纳新技术。
构建系统级架构:上海油压工作室 打造微型电力生态,构建清晰的系统级架构,在四个方面形成改变——从分散管理,到集中调控;从单一的电能,到多种能源综合利用;从系统内部管理,到与外部互通互联;从就地管理,到云端应用与分析。
全生命周期考量: 在系统建设过程中,将关注点聚焦在全生命周期成本与效果的考量。同时,利用数字化手段,建立资产管理平台,优化资产管理水平,设备全生命周期使用及人力成本。
第二步,能力创建。上海油压工作室 为将美好愿景转化为现实,企业需要匹配创新能力,打造适合的工具,其中涵盖提高绿电应用能力和比例、提升自身数字化运营能力、强化配电网的智能化属性等。
拥抱绿电,低碳转型: 除了购买绿电、绿证等交易行为,企业还可通过建设分布式新能源,使用储能设施等实现清洁低碳与用电成本降低,并利用软件系统辅助电力供需平衡、自产自消。此外,企业还可通过使用“绿色”电气设备本,如无六氟化硫开关柜等电气设备,有效降低设备对环境造成的影响。
数字运营,降本增效: 一方面,通过搭建数字化能量管理系统,实现不同用电环节间的负荷分配,改善能源结构,优化成本。另一方面,通过数字化节能增效方式,让能耗数据透明可控,并进行趋势预测,确保电能的最大使用效率以及设备的最优使用,并给出更加优化和完整的节能方案建议,形成持续优化。
配电升级,安全可靠: 越来越多分布式新能源发电建设,以及交互性更强的终端的应用等,都要求配电网更加智能化,如利用更多新型电力电子设备,应对复杂多样的电能质量问题,保障供电连续性;利用数字孪生技术,辅助电网设计、运维、调度等,提高配网弹性;通过对智能电网技术的应用,逐步形成新形态电网与大电网高度协同的未来。
第三步,按图索骥。 实现低碳转型、降本提效、安全可靠三大目标,已成为每个需求侧企业的当务之急。对此,施耐德电气认为,利用清洁电气化与数字化技术所产生的叠加效应,进行端到端的能源管理,全面推动能源管理升级,是达成企业发展目标,最终实现“双碳”愿景的最佳方法。
基于这一认知,施耐德电气提出绿色能源管理理念,并通过“创新产品”“软件端到端”“源网荷储一体化”三位一体的关键创新,打造出绿色高效、安全可靠的能源管理解决方案上海油压工作室 ,一方面在融合新能源的接入和使用的同时,保证能源系统与电能质量的稳定可靠,最大化实现新能源的消纳,另一方面以强大数字化能力,让各个环节能源的使用和表现透明可见,有效发现系统风险,优化构架提高能源利用率,从而帮助不同行业客户减少最多50%的碳足迹,节省高达60%和75%的资本及运营支出,提升50%设备可用性和25%场所安全性,并节约30%的成本。
上海油压工作室欲了解更多信息,请访问施耐德电气《绿色之径——新型电力系统行业洞察》白皮书:
http://go.schneider-electric.cn/China_LVC_CN_202207_Power-System-Whitepaper_MFLP.html?sDetail=WP-Power-System-SE.cn_CN