当前,我国生态文明建设已进入以降碳为重点战略方向的关键时期。各行各业都在充分借助创新技术带来的动能,积极推动自身的低碳可持续转型。电力行业作为直接攸关能源结构转型的关键领域,也已迈入了加速建设新型能源体系和新型电力系统的快行道。
近期召开的中央全面深化改革委员会第二次会议强调,要科学合理设计新型电力系统建设路径,在新能源安全可靠替代的基础上,有计划分步骤逐步降低传统能源比重。这样的要求,意味着在未来的新型电力系统中,新能源将逐步替代传统能源,逐步成为发电量结构主体电源。与此相呼应,国家能源局7月底发布的数据也显示了新的进展:截至6月底,我国可再生能源装机量达到13.22亿千瓦,历史性超过煤电。
不可忽视的是,新能源发电出力具有间歇性、随机性、波动性,且这些特性在极端天气频发以及电力负荷尖峰化等不确定性因素的影响下日益突出,使电力可靠供应面临严峻挑战。面对以上挑战,需要加快行业柔性化、智能化、数字化转型,全面提升新型电力系统全环节的可观可测、可调可控水平,进而增强电力系统的灵活性、可控性和韧性,有效化解新型电力系统面临的安全稳定运行和高效消纳等风险,服务电力保供和能源安全。
如何充分利用新技术的赋能,有力应对构建新型电力系统的诸多挑战?近日,《财经》专访了施耐德电气高级副总裁、能源管理中压及服务业务中国区负责人徐韶峰,深入探讨了相关问题。
徐韶峰认为,剖析电力系统转型的途径,必须首先深刻理解新型电力系统在未来社会经济和产业发展中需要应对的问题和承担的新任务。他谈到:“加快构建新型电力系统,是为了更好推动能源生产和消费革命,保障国家能源安全。这一前所未有的战略性变革,对电网的功能形态、技术支撑和价值创造都提出了新的要求,需要依托数字技术的创新升级,推动传统电网向能源互联网转型,不断实现绿色可持续发展。
徐韶峰指出,新型电力系统为行业带来的挑战,集中体现在整个系统在形态和调控运行模式上的巨变。即在电源侧,光伏、风电等新能源具有强不确定性和弱可控性出力的特点;在负荷侧,电力用户将从电能消费者的单一角色,转变为消费和生产兼而有之的“产消者”。而电力系统调控运行模式也将由传统的“源随荷动”平衡模式向“源网荷储”多元智能互动的非完全实时平衡模式转变。这不仅意味着整个电网形态的变化,更为电网的规划、控制和调度增加了难度。
挑战面前,电力行业的机遇同样可观。新型电力系统需要具备的清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能等关键特征,无疑将为数字化、智能化以及绿色减碳的创新技术、设备和解决方案打开庞大的需求空间。
徐韶峰认为,新型电力系统带来的新需求,可以用“全生命周期减碳”、“全过程数字化”和“全环节互联互通”来概括。
首先,“全生命周期减碳”是指新型电力系统应尽可能地助力清洁低碳的核心目标。例如,在发电侧新能源装机大幅提升的基础上,同时在电网侧采用更多创新的环保型电力设备,有效降低碳足迹;再如,在用户侧推广采用分布式可再生能源,尽可能实现电力系统的全程脱碳减碳。
其次是“全过程数字化”,新型电力系统需要以智慧融合作为基础保障,就势必要巧妙地利用数字化技术,以数据为核心生产要素,推进能量流和信息流的深度融合。
而“全环节互联互通”则指需要通过柔性灵活的源网荷储互动,例如微电网,使消费者和企业最大化利用本地生产的多种分散的可再生能源,并且为电网的调度运行提供需求侧响应能力。
面对以上需求,徐韶峰认为,数字化和绿色化的技术创新和协同,将成为促进构建新型电力系统乃至新型能源体系的核心驱动力。
不积跬步,无以致千里。新型电力系统乃至新型能源体系的持续构建和完善,终究离不开一项项创新的技术、软硬件产品乃至解决方案。在这方面,施耐德电气作为能源管理领域的全球领导者,正全力为构建新型电力系统打造坚实而全面的技术与解决方案组合。
徐韶峰谈到,施耐德电气的一个差异化能力优势可以概括为“软硬兼备”。其不仅可以提供全面完整的智能中低压产品和解决方案,还针对新型电力系统的新需求持续扩展创新版图。例如,应对新型电力系统中日益涌现的交直流混合组网等新型配电技术应用需求,施耐德电气正积极推出直流配电系列硬件产品。
不仅如此,在数字孪生以及主动运维等一些创新的软硬件解决方案能力上,施耐德电气更是开启了突破性的布局。施耐德电气今年上半年发布的ETAP全新电气系统数字孪生平台,就是对这一布局最典型的诠释。该平台可以整合多种软件解决方案能力,打造一站式能源管理平台,为电气系统从设计、建造、运营到维护的全生命周期不同阶段搭建虚拟模型并提供全面分析。
徐韶峰展望,未来在高比例新能源供给消纳体系建设中,ETAP数字孪生平台还将在新能源消纳项目的全生命周期内提供完整的解决方案和系统工程交付。其分布式能源接入分析验证和电能质量分析及改善等功能,可以有效保障电力系统在新能源接入前后的安全稳定,让新能源消纳带来的社会价值和经济价值更加得以彰显。
正是基于以上这些“硬实力”和“软实力”的坚实基础,施耐德电气得以打造出独特的绿色低碳和数字化能源管理解决方案,将“互联互通的数字化产品+端到端的综合软件+能源管理碳中和咨询”这套“能源管理组合拳”的效应发挥至最大。
那么,这些具备新型电力系统特征的解决方案组合,是否已经有落地的项目?答案是肯定的。
据徐韶峰介绍,施耐德电气的无锡零碳灯塔工厂,正是众多落地案例中非常典型的一个例子。数据显示,该园区已经实现了100%绿电消费。同时,每年年功耗降低721MWh,年生产效率改善14%;减少2398公吨碳排放。不仅如此,运用可持续光伏发电,使运营阶段的平准化度电成本降低了7%。凭借先进性、经济性和良好的可复制性,这一项目还被无锡市政府列入了无锡市低碳典型项目。
不仅如此,在无锡市2023年“全国低碳日”主题宣传活动上,施耐德电气还与无锡国网综能正式签署了《绿色智能制造能源管理(零碳)合作协议》。双方将通过深度合作与联合创新,持续优化园区综合用能成本、提升绿色电力供给和消费,积极参与新一代电力系统“源网荷储”运行,并将施耐德电气绿色智能制造无锡创新示范园打造成零碳灯塔制造示范产业园。
如此典型的案例,也印证了一个结论,即凭借智能化和绿色化的协同效应,推动能源电力的降碳降本,正是打造零碳工厂、零碳园区的必经之路。
新型电力系统,究竟离我们还有多远?对《财经》的这个问题,徐韶峰的答案是“由近及远,无远弗届”。
配电网连接能源生产与消费,是构建新型电力系统的关键环节。徐韶峰指出,施耐德电气依托EcoStruxure Grid架构与平台,得以充分发挥在能源管理领域的数字化专长,以创新驱动电网升级,助力源网荷储各个环节的深度互动,充分保障电力安全可靠、高效、灵活及可持续发展。
在此前举办的2023年国际数字能源展上,施耐德电气也隆重展示了面向“未来电网”、覆盖项目全生命周期的创新解决方案,全面助力新型电力系统与新型能源系统建设。这套解决方案除汇集了前面提到的ETAP数字孪生平台之外,还涵盖了绿色可持续、适用于大多数能源密集型和关键基础设施项目的无六氟化硫(SF6-free)中压开关设备,以及采用数字原生设计、绿色低碳、性能更优的新一代中压智能真空断路器EvoPact HVX等众多锋锐产品。
徐韶峰谈到:“千里之行,始于足下。今天,施耐德电气已经拥有了助力构建新型电力系统的一系列‘软硬兼备’的创新技术应用和解决方案组合,成熟的应用项目也与日俱增。从这个意义上讲,我们和新型电力系统的距离并不遥远。”同时他也展望道,“长远来看,构建新型电力系统同样将是一个循序渐进、持续创新迭代的漫长进程,我们将不断遇到新的挑战,也将不断拥抱新的技术、新的业态与新的模式。对加速助推新型电力系统和新型能源体系建设,我们满怀信心。”
