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绿色先行者施耐德电气:构建新型电力系统,把脉微电网与综能管理
(发布日期:2023-10-17) 来源: 施耐德电气
 

构建以新能源为主体的新型电力系统,是我国电力系统建设的重要目标。

新型电力系统主体多元化、电网形态复杂化、运行方式多样化的特点愈发明显,对电力系统安全、高效、优化运行提出了更大挑战。如何建立以新能源为主体的新型电力系统?这已成为各界关注的重要课题之一。

今年6月,国家能源局也发布了《新型电力系统发展蓝皮书》,为加快构建新型电力系统制定了详细的发展路线图。

蓝皮书中提到,作为推进能源转型的关键,新型电力系统的建设不仅需要深厚的专业与实践积累,更需要极为领先的技术作为支撑。

针对该问题,⌈能见⌋与麒麟学院联合施耐德电气推出能源知识服务系列课“绿色能源管理”会客厅3.0系列第一期。

本期栏目结合施耐德电气“走进绿色先行者”系列主题活动,走进清华四川能源互联网研究院,邀请内蒙古电力集团经济技术研究有限责任公司董事长赵晨旭教授、清华四川能源互联网研究院新能源电力系统分析与优化研究所主管王湘博士、太湖新城集团新城能源公司副总经理黄莉、施耐德电气综能微网业务负责人黄弘扬等众专家相约成都。

图片从左至右分别为:内蒙古电力集团经济技术研究有限责任公司董事长赵晨旭教授、清华四川能源互联网研究院新能源电力系统分析与优化研究所主管王湘博士、太湖新城集团新城能源公司副总经理黄莉、施耐德电气综能微网业务负责人黄弘扬

活动围绕“在未来的新型电力系统当中,微电网与综合能源管理处于什么样的位置”、“微电网和综合能源管理的推广面临哪些发展阻碍”、“在推进微网建设和能源落地的场景层面,取得了哪些落地实践”等议题进行了讨论。


深度把脉微电网与综能管理

10月9日,“绿色能源管理”会客厅3.0第一期把脉新型电力系统建设中的问题,聚焦优化微电网建设和综合能源管理,分享了实践经验与解决方案。

近年来,在政策指引下,我国新能源占比不断提高。2021年底,非化石能源装机规模达11.2亿千瓦,占比达到47%,首次超过煤电装机规模(11.1亿千瓦)。这是一个里程碑式的进步。

然而,新能源的间歇性、随机性、波动性特点决定,新能源占比的不断提高将快速消耗电力系统灵活调节资源。而一旦新能源发电出现大规模处理降低或脱网,电力系统将面临无电可调的尴尬境地。

另外一个问题是,构建新型电力系统要求电网从传统单向输电模式转变为双向互动模式,在实现高度智能化的同时,加强与其它能源系统的互联互通。

因而,需求侧企业亟需加大对新能源的投资与利用,积极与电网深度合作,利用电网资源降低运营成本、提高服务质量,借助电网技术优势实现企业智能化升级。在此过程中,电网侧进行有效统筹协同,消费侧推进综合能源管理成为两大攻坚重点。

赵晨旭表示,微电网作为支撑分布式能源发展的关键技术之一,为用户提供多元化绿色能源供给,并作为有力补充,可缓解传统电力系统的诸多不足。综合能源管理成为能源节约和减排的重要手段,助力企业实现绿色转型和可持续发展。这需要更多企业参与进来,在打造经济、安全的电网的同时,重构商业模式,实现减碳、清洁与商业效益的同步。

“在今天我们大规模的新能源建设,尤其是分布式新能源发展的背景下,微电网的需求不断增多,并迎来快速发展期。比如农村地区分布式光伏和整县光伏的推进,其本质上是形成了一个微电网,农村地区发展微电网还可以解决一些末端电网供电上的低电压和可靠性问题。 ”王湘称。

尽管如此,现在微电网和综合能源管理尚未广泛应用,面临着哪些发展的阻碍?王湘表示,目前,制约微电网发展的因素,一是微电网建设的产业链不够完善,二是在规划方面也没有形成一种规划的范式标准。所以未来在微电网和综合能源管理的建设上,可能需要根据各个地区不同的需求和相应的资源禀赋,打造一些示范性工程项目。通过示范性工程项目,形成一些行业的共识,在这个过程当中培养出一些引领行业发展的人才,多管齐下,逐步推动微电网的发展。

作为能源管理专家,施耐德电气深耕电网领域,在国内外市场都有着丰富的实践经验。对于当前微电网和综合能源管理面临的技术难题,施耐德电气有专业的布局和解决方案。

黄弘扬介绍称,在实际业务中,施耐德电气发现新型电力系统带来很多变化。

用户的角度来看,随着用户端新能源比例的提高,源网荷储等电网各个元素随之增多,对用户端形成一系列挑战,其最核心的,一是安全,二是经济性或者说效率。

以前,用户并不需要考虑安全性的问题,更多是电网和设计院来负责整套系统,但在微电网场景里,在一个源网荷储的多元系统中,除了设备安全,系统安全,还有很多全局安全和匹配性的问题需要考虑。我们看到一些客户在实践中,多个子系统之间的权责不清晰,背后就会有安全的隐患。所以我们强调,要从系统层面看微网或者综合能源管理的应用

面对新能源接入带来的诸多不确定性,数字化创新则成为推动变革的核心动力。比如,整个配电结构发生变化后,需要通过数字孪生与仿真模拟,去重新匹配其安全性,再比如,很多用户配备了光储充风等新能源设施,该如何保证安全和协调运行也是个问题。我们在开展业务中接到很多这种来自客户的咨询需求。

对于效率方面,黄弘扬表示,可挖掘的地方更多了。因为随着用户侧“源网荷储数碳”等元素的复杂交织,互相之间的协调和配合就需要进行充分的考虑和精细化、一体化管理,再结合用户场景的区别有针对性管理,例如,建筑和工厂场景的需求可能就是完全不一样的。泛建筑场景的能耗主要来自于暖通,如何把暖通作为一个柔性空间融入整个建筑的源网荷储就很关键;在工厂里,还要区分不同的工艺,这里面存在很大的优化空间。所以新型电力系统不只是电力系统问题,更重要对用户的使用场景有深入了解,站在用户角度考虑,我们发现用户面临很多类似的新问题,这需要用我们更多的时间积累,用数字化的技术结合场景来满足用户的新需求。


把绿色基因带给各行各业

江苏省的无锡零碳灯塔制造示范园,是能源人参观学习必到的“网红打卡地”。

在施耐德电气无锡工厂柔性生产线,每个工作台都采取六边形积木式的设计,整个产线以协作机器手为中心,向外连接不同功能的工作台,布局如同蜂窝巢。借助5G网络,可按业务需求快速调整生产布局、大幅提高生产柔性和资产利用率,产线调整时间从几周缩短至一天甚至数小时,产品上市时间缩短25%。

最震撼人心的是,通过综合能源利用和管理,该工厂在确保系统100%安全可靠运行的前提下,实现了100%绿电消费。工厂运营阶段平均度电成本降低了7%,减少了基础设施投资500万元,年生产效率提升了14%……为促进用户侧综合能源利用与可持续发展树立了灯塔和路标。

是什么让施耐德电气跨越式树立了碳中和的标杆?

事实上,该园区创新性地引入物联网技术,通过数字孪生技术建立动态能源模型,同时部署基于EcoStruxure架构的端到端能源管理解决方案,优化控制高能耗流程;其中EcoStruxure微网能源顾问,基于智能AI算法大幅度提升了能源调度的性能,提升了对能源消费和本地生产的预测能力。

这只是施耐德电气诸多案例的一个折射。施耐德电气借助自身在全球的碳中和经验,正在各行各业发力,为行业提供在可持续发展方面的专业支持。

比如,在楼宇方面,施耐德电气的微网解决方案同样有着优秀表现。坐落于上海市的傅雷图书馆,建筑面积5500平方米,馆藏10万多册。作为双碳改造试点项目,该图书馆在当地政府的支持下完成了双碳改造工程,并获评成为全球首座LEED净零碳认证图书馆,目标于2060年最终实现碳中和。

在本项目中,施耐德电气携手固特安能捷低碳科技有限公司,为傅雷图书馆引入微网解决方案,通过EcoStruxure微网能源顾问(下称“EMA”)实现对建筑内光伏、储能、充电桩与其他用能设备的有序管理,降低能耗与用能成本。通过EMA对建筑内所有能源设备的管理升级,该图书馆实现对用能设备的智能管控,以及对综合能源的可监、可控、可优化。在保证其全年365天开放至凌晨的同时,大幅降低建筑用电成本,提高整体能效,达到100%绿电供应。目前,该图书馆已作为当地的首座近零碳建筑,成为新地标。

而在零碳园区的建设实践中,施耐德电气与欧瑞府以及德国能源署率先为全球做出表率。曾经是废弃煤气站,经过改造如今已成为欧瑞府园区,成为成欧洲第一、世界领先的零碳园区。园区占地5.5公顷,有150家创新型企业、近3500人入驻,自2014年建成以来,稳达德国与欧盟的2050气候目标,并且验证了经济的可行性,为全世界零碳园区打造了标杆。

太湖新城集团新城能源公司成立已两年。太湖新城集团在城市建设方面打造了很多绿色、低碳、宜居的标杆案例,在推进能源绿色低碳转型过程中积累了丰富的经验,而新城能源又是新城集团旗下唯一的能源管理平台。

作为亲历者,黄莉称,能源绿色化、低碳化是我国能源转型及全球发展的大趋势。无论是国家战略层面,还是各方需求层面,要实现“双碳”的更快落地,微网是其中关键一环

太湖新城集团新城能源公司聚焦零碳技术、低碳手段,在全国范围内落地八大项目,涉及到新型电力系统站网互动示范中心、企业综合能源站、零碳场馆、商超充电站等多元化场景。通过顶层设计先行,与用户共同策划,站在用户角度规划、开发与整体建设,真正实现为用户提供能源综合管理服务。

未来,针对新型电力系统建设,施耐德电气将多方赋能。

通过低碳化及数字化手段,施耐德电气以技术创新为推手,将在其整个能源管理过程中,为合作伙伴实现零碳目标。这是包括中国在内的全球绿色发展的大势所趋,也是中国各个行业绿色低碳和数字化“双转型”的需要。


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