節(jié)能減排已成為全球共識(shí)。隨著中國正式公布實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的時(shí)間表，各級(jí)地方政府、行業(yè)主管部門密集出臺(tái)了相關(guān)監(jiān)管政策，無數(shù)企業(yè)也隨之感受到了前所未有的“綠色生存”壓力。
國際能源署(IEA)預(yù)計(jì)，到2050年，全球化石能源發(fā)電裝機(jī)占總裝機(jī)的比重從2018年的60%降至20%，可再生能源發(fā)電裝機(jī)占比有望超過75%。“不斷提升非化石能源在一次能源消費(fèi)中占比”既是全球共識(shí)，也是中國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要路徑，而非化石能源消費(fèi)的最主要形式是由非化石能源轉(zhuǎn)化而成的清潔電力。可以預(yù)見，在未來中國低碳轉(zhuǎn)型的進(jìn)程中，清潔電力將扮演重要角色。
在能源行業(yè)深耕了近20年的施耐德電氣高級(jí)副總裁、能源管理低壓業(yè)務(wù)中國區(qū)負(fù)責(zé)人任婧認(rèn)為，清潔電力是能源脫碳的核心，一個(gè)可以適配新能源為主體的新型電力系統(tǒng)亟待破繭。
施耐德電氣高級(jí)副總裁、能源管理低壓業(yè)務(wù)中國區(qū)負(fù)責(zé)人任婧
與之相關(guān)的是，2021年3月15日，中央財(cái)經(jīng)委第九次會(huì)議首次提出了“新型電力系統(tǒng)”的概念。一年多來，“構(gòu)建新型電力系統(tǒng)”日益成為各社會(huì)相關(guān)方的共同愿景和行動(dòng)指南。
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型遭遇破立兩難
眼下，基于“雙碳”目標(biāo)和構(gòu)建“新型電力系統(tǒng)”的共識(shí)，全國各地各級(jí)企業(yè)紛紛在提升能源效率和能源管理水平展開積極部署。在任婧看來，構(gòu)建“新型電力系統(tǒng)”的本質(zhì)，是要促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和新能源在各行業(yè)、各場(chǎng)景間的大規(guī)模接入及高效利用。
但能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向和新能源加速替代并非易事。由于新能源普遍具有波動(dòng)性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，其大規(guī)模開發(fā)、高比例并網(wǎng)，對(duì)于傳統(tǒng)的“源隨荷動(dòng)”運(yùn)行模式來說始終是個(gè)棘手的難題。從電力供給端來說，以光伏、風(fēng)電為代表的分布式能源接入后，用電負(fù)荷的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度大幅下降，新能源固有的波動(dòng)性和隨機(jī)性極大增加了電網(wǎng)的穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn);從電力需求側(cè)，隨著城市發(fā)展、電氣化程度加深，電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差逐年加大，原有的相對(duì)穩(wěn)定的電能需求規(guī)律正在被打破，其對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的沖擊必然會(huì)成為新常態(tài)。
既要大力推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)向新而生，又要跨越直面新型系統(tǒng)的運(yùn)行路障，究竟該如何破解這個(gè)“兩難”的現(xiàn)實(shí)命題呢?任婧認(rèn)為，科學(xué)構(gòu)建一個(gè)清潔低碳、安全高效的以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，應(yīng)作為破題的核心步驟，其中，數(shù)字化是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。
為新型電力系統(tǒng)加裝數(shù)字化引擎
如果說“自動(dòng)化+數(shù)字化”是“工業(yè)4.0”的顯著特征，那么“電氣化+數(shù)字化”便是“電力4.0”的題中之義。“對(duì)于電力行業(yè)來說，數(shù)字化是重要趨勢(shì)。”根據(jù)國網(wǎng)上海能源互聯(lián)網(wǎng)研究院技術(shù)研發(fā)總監(jiān)吳鳴的理解，以數(shù)字孿生、可視化為代表的數(shù)字化技術(shù)可以大幅提升配電網(wǎng)的運(yùn)行品質(zhì)和管理水平，未來的電力交易環(huán)節(jié)也需要數(shù)字化技術(shù)來支撐。
任婧認(rèn)為，數(shù)字化和電氣化大規(guī)模融合，必將催生一個(gè)電力新世界。以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)需要大量的信息采集和運(yùn)行分析，以確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定和可靠供電;一旦人工智能、云計(jì)算、5G等數(shù)字化技術(shù)能在發(fā)、輸、變、配、用、儲(chǔ)等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全方位應(yīng)用，勢(shì)必加速推動(dòng)電力系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
早在2021年，施耐德電氣憑借對(duì)市場(chǎng)深厚的洞察、前沿的專業(yè)知識(shí)、創(chuàng)新的技術(shù)與敏捷的開發(fā)能力，前瞻地提出了“綠色能源管理”的理念，并拿出了一套完整的解決方案。“電力關(guān)聯(lián)著碳排放，碳排放關(guān)聯(lián)著能源消耗，這些要素只有數(shù)據(jù)化了才談得上科學(xué)管理。而數(shù)字化是施耐德電氣的理念和思維模式，它已經(jīng)成為施耐德電氣非常關(guān)鍵的一個(gè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。”任婧對(duì)電氣化與數(shù)字化的融合趨勢(shì)和市場(chǎng)機(jī)會(huì)有著清晰的洞見。
其一，數(shù)字化技術(shù)助力保障電力安全。保障電網(wǎng)安全的過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)缺陷和盲區(qū)的過程，如果沒有先進(jìn)的數(shù)智化技術(shù)和具體的數(shù)字化參數(shù)，是無法拿出行之有效的改進(jìn)計(jì)劃的。而且，對(duì)傳統(tǒng)電力設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化升級(jí)，應(yīng)該是在整個(gè)生命周期和項(xiàng)目流程內(nèi)，采用“數(shù)字化原生設(shè)計(jì)”的設(shè)備，這樣才能更好地響應(yīng)數(shù)字化環(huán)境下各種應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
據(jù)了解，在施耐德電氣的“工具箱”中，輸電線路智能巡視技術(shù)、智能變電站技術(shù)、智能配電站、微電網(wǎng)、智能網(wǎng)關(guān)都能助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)維，而智能化的資產(chǎn)運(yùn)維技術(shù)則能提升電網(wǎng)防范安全風(fēng)險(xiǎn)的能力。
其二，數(shù)字化技術(shù)提升用能的靈活性與可靠性。傳統(tǒng)的電力體系具有“源隨荷動(dòng)”的特點(diǎn)，對(duì)電力調(diào)度具有高度的依賴性，而在深度電氣化的趨勢(shì)下，電力的供需隨機(jī)性、互動(dòng)性大大提高，源網(wǎng)荷儲(chǔ)各個(gè)環(huán)節(jié)相互耦合并深度互動(dòng)。
其三，數(shù)字化技術(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化能效管理水平。數(shù)字化動(dòng)態(tài)技術(shù)能讓每個(gè)環(huán)節(jié)無形的能源的使用和表現(xiàn)透明可見，有效地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)和冗余，從而優(yōu)化構(gòu)架提高能源利用率，最終助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)和雙碳目標(biāo)雙贏。
關(guān)鍵性技術(shù)創(chuàng)新的三大法寶
施耐德電氣商業(yè)價(jià)值研究院新近發(fā)布的《綠色之徑——新型電力系統(tǒng)行業(yè)洞察》前瞻性地指出：“一個(gè)個(gè)擁有多種形式分布式能源、儲(chǔ)能基礎(chǔ)設(shè)施、柔性智能配電網(wǎng)絡(luò)和可觀可控負(fù)荷的源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化的微型電力生態(tài)系統(tǒng)”將會(huì)大行其道。
建立上述“微型電力生態(tài)系統(tǒng)”，需要強(qiáng)大的數(shù)字化終端設(shè)備、綠色能源管理體系和新型電力電子技術(shù)去聯(lián)合賦能。一位業(yè)內(nèi)人士在受訪時(shí)介紹，在“雙碳”和“新型電力系統(tǒng)”雙概念的助推下，社會(huì)資本都在急切找尋兼具二者優(yōu)勢(shì)的行業(yè)“獨(dú)角獸”，國內(nèi)外不少企業(yè)都在朝著“電氣化+數(shù)字化”的方向進(jìn)行產(chǎn)品跌代和技術(shù)創(chuàng)新。但實(shí)際上，不論是做“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”還是做“光儲(chǔ)直柔”，幾乎沒有一家能把所有環(huán)節(jié)做全做精。
任婧也持有相近的觀點(diǎn)。在她看來，任何企業(yè)要吃透“電氣化+數(shù)字化”這個(gè)“鏈條”，除須具備完整的產(chǎn)品矩陣外，還須具備強(qiáng)大的技術(shù)創(chuàng)新力。施耐德電氣獨(dú)到的三位一體的“關(guān)鍵創(chuàng)新力”，是讓其產(chǎn)品和服務(wù)在過去二三十年間無處不在、并能持久占據(jù)行業(yè)鰲頭的致勝法寶。
法寶之一，是以“創(chuàng)新產(chǎn)品”來響應(yīng)市場(chǎng)需求的實(shí)力。進(jìn)入中國35年來，施耐德電氣已在全國建立起了廣泛的產(chǎn)品銷售體系，構(gòu)建起軟硬件全覆蓋的數(shù)字化研發(fā)創(chuàng)新體系。2018年更是在中國市場(chǎng)開始轉(zhuǎn)向“多中心”(multi-hub)模式，通過在國內(nèi)建立集技術(shù)、研發(fā)、銷售支持為一體的中國創(chuàng)新中心，更加貼合本地用戶需求。“多中心”模式不僅為施耐德電氣積累了多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景和經(jīng)驗(yàn)，快速變化的中國市場(chǎng)也訓(xùn)練了企業(yè)自身的反應(yīng)速度。
任婧介紹，正是基于對(duì)研發(fā)的高度重視和持續(xù)投入，施耐德電氣得以持續(xù)為市場(chǎng)提供綠色化、智能化、數(shù)字化的創(chuàng)新產(chǎn)品，通過材質(zhì)、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)等層面的創(chuàng)新，為客戶帶來安全、可靠、綠色、環(huán)保的用戶體驗(yàn)。2021年，施耐德電氣推出的TeSys Giga系列電動(dòng)機(jī)控制與保護(hù)產(chǎn)品，不僅能夠提醒客戶設(shè)備老化的情況，而且將傳統(tǒng)的整機(jī)替換變成僅替換觸頭單元，以最小化的零部件更換方式大幅減少客戶設(shè)備層面的碳足跡，并采用“全模塊化、全數(shù)字化、全智能化”設(shè)計(jì)，幫助用戶縮短50%的機(jī)器上市時(shí)間，提升選型設(shè)計(jì)階段效率50%，并降低宕機(jī)概率50%以上，為客戶帶來極簡體驗(yàn)。
法寶之二，是以“軟件端到端”來賦能行業(yè)的數(shù)字化。數(shù)字化的本質(zhì)其實(shí)是流程的管理，“端到端的軟件”不應(yīng)僅僅是一個(gè)簡單的SaaS軟件，其背后是基于對(duì)行業(yè)、對(duì)場(chǎng)景、對(duì)需求的長期觀察和深度理解。據(jù)任婧介紹，施耐德電氣所倡導(dǎo)的“敏捷開發(fā)”“聯(lián)合開發(fā)”，都是建立在開放式、擁抱客戶、跟著需求變化而變化基礎(chǔ)上的，并且是迭代式的、低量多種類的開發(fā)，“誰能做到比行業(yè)更懂行業(yè)，誰才談得上有能力為行業(yè)的雙碳和數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能。”
在能源管理領(lǐng)域，施耐德電氣自身研發(fā)的智能配電系統(tǒng)軟件連同電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域的IGE+XAO，電力設(shè)施仿真分析領(lǐng)域的ETAP，在建筑6D BIM領(lǐng)域的RIB等軟件，為各行業(yè)提供數(shù)字化綜合能源管理解決方案，實(shí)現(xiàn)了能源端到端的管理。
法寶之三，是以“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”助力企業(yè)加速兌現(xiàn)碳中和的能力。隨著新型電力系統(tǒng)和數(shù)字能源生態(tài)體系的不斷推進(jìn)，越來越多的微網(wǎng)、能源產(chǎn)消者、源網(wǎng)荷儲(chǔ)的交叉一體化需要更加智慧的控制。任婧認(rèn)為，提高能源使用效率與管理水平是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)器，而清潔電氣化和數(shù)字化是這個(gè)推進(jìn)器的兩大關(guān)鍵動(dòng)力，供需兩側(cè)企業(yè)需要在數(shù)字化創(chuàng)新應(yīng)用、提升能源效率和管理水平等方面進(jìn)行更加積極主動(dòng)的部署。
比如，施耐德電氣為浙江欣美電氣打造了以微電網(wǎng)為核心的分布式能源系統(tǒng)，以數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)屋頂光伏、儲(chǔ)能、柔性負(fù)荷的預(yù)測(cè)和優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)以電為中心“多能互補(bǔ)”的功能，既經(jīng)濟(jì)又綠色。通過這一項(xiàng)目，欣美電氣2020年新能源發(fā)電量年度增長146%、年度新能源滲透率提高至70%、年度電費(fèi)總支出節(jié)省30%以上，率先獲得浙江省企業(yè)首張“碳中和”證書，也為實(shí)現(xiàn)“綠色工業(yè)園區(qū)”及未來“零碳工業(yè)園區(qū)”打下了基礎(chǔ)。
面對(duì)日益精細(xì)化與多樣化的減碳需求，單憑一家企業(yè)的能力很難快速響應(yīng)市場(chǎng)。這就要求通過聯(lián)合創(chuàng)新機(jī)制，強(qiáng)化生態(tài)圈“聯(lián)合共創(chuàng)”。為此，施耐德電氣于2021年，聯(lián)合寧德時(shí)代、星星充電、清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、落基山研究所等機(jī)構(gòu)，共同發(fā)起面向科創(chuàng)企業(yè)的“綠色能源管理創(chuàng)贏計(jì)劃”，并與明陽集團(tuán)、寧德時(shí)代等企業(yè)展開“聯(lián)合創(chuàng)新”，通過與生態(tài)伙伴保持密切協(xié)作，共同推動(dòng)創(chuàng)新技術(shù)落地。
值得關(guān)注的是，與明陽集團(tuán)的合作還是施耐德電氣進(jìn)行敏捷開發(fā)的重要實(shí)踐。任婧介紹，海上風(fēng)電是潛力巨大的綠色能源，施耐德電氣于2021年3月與明陽集團(tuán)簽署合作備忘錄，承諾共同進(jìn)行產(chǎn)品聯(lián)合研發(fā)、聯(lián)合制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及在業(yè)務(wù)新模式方面展開深度合作。在去年漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目的合作中，施耐德電氣在半年內(nèi)就推出了 MVS-T6 海上風(fēng)電專用空氣斷路器。這款斷路器不僅擁有全系列1140V/66kA高分?jǐn)嗄芰Γ捎锰厥獠馁|(zhì)工藝防腐，順利通過了漂浮式海上風(fēng)電各項(xiàng)嚴(yán)苛環(huán)境特殊試驗(yàn)認(rèn)證，性能優(yōu)于業(yè)界。該產(chǎn)品的迅速問世，也成功保障了海上風(fēng)電設(shè)備的連續(xù)健康工作。
今年，施耐德電氣又新發(fā)布“可持續(xù)發(fā)展合作伙伴計(jì)劃”，著力為合作伙伴提供簡單便捷的產(chǎn)品解決方案、開放協(xié)作的支持性生態(tài)系統(tǒng)，以及共同分享豐富的數(shù)字化知識(shí)與實(shí)踐技能。
