構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),已經(jīng)成為我國電力行業(yè)未來幾年最大的目標任務,而如何構(gòu)建新型電力系統(tǒng)就備受關(guān)注。

8月30日,圍繞“數(shù)字技術(shù)如何賦能‘雙碳’目標下的新型電力系統(tǒng)”這一主題,國網(wǎng)能源研究院副總工程師馬莉、施耐德電氣電網(wǎng)行業(yè)架構(gòu)師王照做客麒麟學院“綠色能源管理”會客廳,探討數(shù)字化轉(zhuǎn)型為配電網(wǎng)帶來的機遇與挑戰(zhàn)。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型為配電網(wǎng)帶來重大發(fā)展機遇

馬莉表示,落實“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略、“雙碳”目標、推動構(gòu)建新型電力系統(tǒng),都要求轉(zhuǎn)變配電網(wǎng)的定位、功能與作用,未來配電網(wǎng)將出現(xiàn)四大顯著變化:配電網(wǎng)功能呈現(xiàn)“三化”特征、配電環(huán)節(jié)生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系發(fā)生深刻變革、配電網(wǎng)全業(yè)務鏈深刻調(diào)整、配電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)生重大變化。

在功能方面,配電網(wǎng)將呈現(xiàn)數(shù)字化、市場化、低碳化“三化”特征,尤其是數(shù)字化方面,隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和區(qū)塊鏈等信息技術(shù)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)配電網(wǎng)與各類數(shù)字技術(shù)深度融合,配電網(wǎng)的信息監(jiān)測、狀態(tài)感知、多方通訊等能力快速提升,對海量分散發(fā)供用對象的智能協(xié)調(diào)控制能力顯著增強。

在生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系方面,配電環(huán)節(jié)負荷特性、配電網(wǎng)形態(tài)、運行特性都將發(fā)生深刻變化。就負荷特性來看,將由傳統(tǒng)的剛性、純消費型,向柔性、生產(chǎn)與消費兼具型轉(zhuǎn)變;就電網(wǎng)形態(tài)看,將由單向輸送電力的配電網(wǎng),向涵蓋需求響應、分布式發(fā)電、微電網(wǎng)、儲能等可調(diào)節(jié)負荷資源的有源能源互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)變;就運行特性看,將由單向傳輸、實時平衡模式的控制模式,向源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動的非完全實時平衡模式、大電網(wǎng)與微電網(wǎng)協(xié)同控制模式轉(zhuǎn)變。

在配電網(wǎng)全業(yè)務鏈方面,隨著現(xiàn)貨市場運行、分布式光伏等可調(diào)節(jié)負荷資源規(guī)?；l(fā)展,配電網(wǎng)潮流分布和線路負載率等發(fā)生較大變化,具有較高不確定性,配網(wǎng)規(guī)劃投資、調(diào)度運行、客戶服務的復雜性都將增強,電網(wǎng)企業(yè)必須要優(yōu)化業(yè)務流程。

在產(chǎn)業(yè)生態(tài)方面,配電網(wǎng)轉(zhuǎn)型涉及專業(yè)眾多且各專業(yè)間技術(shù)壁壘較高,企業(yè)往往深耕某一領(lǐng)域,配電網(wǎng)生態(tài)圈將呈現(xiàn)擴大化、生態(tài)特征多元化,配電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游市場主體需打造平臺生態(tài)、實現(xiàn)資源整合,推動科技創(chuàng)新、加強能力互補、共同做大市場。

在這種形勢下,配電網(wǎng)及其數(shù)字化將迎來重大發(fā)展機遇。彭博新能源財經(jīng)最近發(fā)布的《電網(wǎng)長期展望2021》報告指出,配電網(wǎng)在未來幾十年內(nèi)變得更加重要。2020年全球輸電網(wǎng)投資為1140億美元,配電網(wǎng)投資為1210億美元,配電網(wǎng)投資占比為52%。預計未來隨著分布式電源大量接入,配電網(wǎng)需大量新建、改造,投資占比將逐年升高,到2050年超過60%的電網(wǎng)投資集中在配電網(wǎng)。

在配電網(wǎng)投占比越來越高的形勢下,電網(wǎng)數(shù)字化投資占比也會逐漸升高,為配網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了資金保障。國際能源署發(fā)布的《能源轉(zhuǎn)型下的電力安全》報告指出,2019年數(shù)字電網(wǎng)技術(shù)投資增速為14%,達400億美元,數(shù)字技術(shù)投資已占到電網(wǎng)投資20%。彭博新能源財經(jīng)發(fā)布《電網(wǎng)長期展望2021》報告指出,2020年全球電網(wǎng)數(shù)字化投資占年度投資總額的19%,并預計2050年占比將增至41%。

配網(wǎng)數(shù)字化需要解決哪些關(guān)鍵問題?

配網(wǎng)數(shù)字化方向已經(jīng)成為共識,那么如何加快配網(wǎng)數(shù)字化建設?又需要解決哪些關(guān)鍵問題?

馬莉認為,應該著重從五個方面考慮:

一是加強配電網(wǎng)數(shù)字化投入與政策支持。在國家層面,制定相對明確、更為嚴格的配電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型要求,將數(shù)字化轉(zhuǎn)型納入電網(wǎng)規(guī)劃,在輸配電價核定中給予支持。

二是提高配電網(wǎng)網(wǎng)絡安全防護能力。加強政企協(xié)同,從健全國家指導和政策支持、完善網(wǎng)絡標準體系、提高電網(wǎng)分層防護靈活性“三維施策”,實現(xiàn)配電網(wǎng)網(wǎng)絡安全本質(zhì)防護能力提升。

三是加快適應網(wǎng)源荷儲互動的市場交易機制。加快推動需求響應、分布式發(fā)電、儲能等可調(diào)節(jié)負荷參與市場交易,是推動配網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型具有突破性抓手,兩者相互促進,能夠加速促進配網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型“螺旋上升”結(jié)合我國電力市場建設路徑,分為近期、中期和遠期三階段分別設計需求響應、分布式發(fā)電、儲能等可調(diào)節(jié)負荷新興市場主體參與電力市場的交易機制。

四是加強新形勢下配電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)創(chuàng)新。根據(jù)配電網(wǎng)形態(tài)變化、新形勢下配電網(wǎng)規(guī)劃運行需要,研究制定配電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)創(chuàng)新清單,加快實現(xiàn)理論體系、方法學、工具等創(chuàng)新突破。

五是加快培育配電網(wǎng)新興業(yè)態(tài)和模式。充分發(fā)揮配電網(wǎng)資產(chǎn)、數(shù)據(jù)、客戶等資源優(yōu)勢,圍繞服務經(jīng)濟社會發(fā)展、創(chuàng)造增量經(jīng)濟社會價值,加快培育發(fā)展新興業(yè)務、構(gòu)建能源新生態(tài)。

政策建議需要企業(yè)的積極踐行。施耐德電氣電網(wǎng)行業(yè)架構(gòu)師王照表示,作為全球能源管理和自動化領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面的專家,施耐德電氣正通過綠色能源管理解決方案,發(fā)揮其國內(nèi)外豐富的實踐經(jīng)驗,廣泛整合綜合能源微網(wǎng)、數(shù)字孿生、仿真分析以及數(shù)字化環(huán)保型開關(guān)設備等數(shù)字化創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品,實現(xiàn)智能運維,助力打造高彈性配網(wǎng)和零碳園區(qū),為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)做出貢獻。

施耐德電氣已經(jīng)打造了由軟件定義的數(shù)字化智能硬件,并且覆蓋客戶端到端全生命周期的軟件服務需求,具體分為以下三步:

第一步是互聯(lián)互通的智能硬件。萬物互聯(lián),始于“物”本身,首先需要保障硬件產(chǎn)品的智能化和數(shù)字化。施耐德電氣致力于創(chuàng)造全球領(lǐng)先的創(chuàng)新電氣設備,并且在商業(yè)運作模式上不斷迭代,以匹配創(chuàng)新的智能硬件產(chǎn)品和不斷變化的中國市場需求。

第二步是軟件定義智能硬件。施耐德電氣倡導軟硬件一體化,更主張借助軟件,應用和分析服務來重新定義和塑造硬件產(chǎn)品。軟件的廣泛深度覆蓋將帶動全行業(yè)及施耐德電氣自身從資本投入(Capex)到運營投入(Opex)轉(zhuǎn)型,而軟件將成為服務的數(shù)字化基礎(chǔ)設施。

第三步是端到端全生命周期覆蓋。施耐德電氣將從設計、建造、運營、維護等環(huán)節(jié)全面賦能客戶。施耐德電氣內(nèi)部的高級分析及咨詢服務,以及其品牌旗下的全體軟件品牌將合力協(xié)助客戶優(yōu)化決策,提升效率。

配網(wǎng)數(shù)字化如何助力碳中和?

配網(wǎng)數(shù)字化、智能化最終目的是為了低碳發(fā)展,進而助力各個行業(yè)、企業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標。

據(jù)王照介紹,施耐德電氣于2016年就在國外幫助一個園區(qū)實現(xiàn)了碳中和。這家名叫歐瑞府(EUREF Campus)的園區(qū)占地面積約5.5萬平方米,由25幢建筑組成,建筑面積約16.5萬平方米,囊括了150多家公司和科研機構(gòu),擁有3500名左右員工。

在項目實施方面,圍繞供給側(cè),施耐德電氣打造了100%可再生能源和綠電購電協(xié)議(PPA),圍繞需求側(cè)則全面實施電氣化和提升建筑能效,圍繞數(shù)字化實現(xiàn)可調(diào)節(jié)負荷資源開發(fā),進而幫助整個項目實現(xiàn)了碳中和,遠遠早于歐盟提出的2050年實現(xiàn)碳中和。這一零碳方案是兼顧社會效益與經(jīng)濟效益的超前規(guī)劃,包括EcoStruxure架構(gòu)的數(shù)字化方案——基于微網(wǎng)EMA的整體光伏、儲能和充電方案、能源管理與整體智慧園區(qū)的云邊端結(jié)合整體數(shù)字化方案,涵蓋樓控產(chǎn)品,變頻器,無六氟化硫中壓開關(guān)設備,EBO樓宇運營系統(tǒng),PME電能管理系統(tǒng)等等。

不僅如此,施耐德電氣已經(jīng)將這一模式運用到中國市場,并且首先在其北京工廠——施耐德(北京)中低壓電器有限公司應用。日前,經(jīng)過中國船級社質(zhì)量認證公司對其2020年度溫室氣體排放量核查,該工廠獲頒“碳中和”證書。

從實際效果看,數(shù)字化、電氣化不僅可以幫助企業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標,還可以大幅降低用能成本,提升企業(yè)競爭力。

施耐德電氣提供的數(shù)據(jù)顯示,通過公司綠色能源管理解決方案在數(shù)字化方面的加持,不同行業(yè)客戶能夠?qū)崿F(xiàn)最高85%的能耗降低,節(jié)約約30%的成本,通過利用節(jié)省的最高達60%和75%的資本及運營支出來推動生產(chǎn)力提升,此外還能提升最高50%和25%的設備可用性和場所安全性,并有效降低碳足跡最多達50%。

因此,數(shù)字化不僅將深度改變配電網(wǎng),還將助力新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建,實現(xiàn)“雙碳”目標。