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淺析“碳達(dá)峰、碳中和背景下電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型面臨的挑戰(zhàn)與對策”
1、概述
2021年是碳中和元年，為了穩(wěn)步推進雙碳目標(biāo)，“十四五”規(guī)劃進一步提出完善能源消費強度和消費總量的“雙控”制度。日前，清華大學(xué)電機系主任康重慶教授，從分析我國“碳達(dá)峰、碳中和”的戰(zhàn)略意義出發(fā)，闡述了“碳視角下電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型”；康教授從電視角VS碳視角出發(fā)，提出電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型成為關(guān)鍵抓手；建立碳視角下電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)碳排放計量與分析；面向雙碳目標(biāo)，研究電力系統(tǒng)低碳化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略-技術(shù)-市場的協(xié)調(diào)解決方案。
2、實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，我國電力系統(tǒng)面臨哪些挑戰(zhàn)？
實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，將伴隨著強隨機性、波動性的新能源大規(guī)模并網(wǎng)以及電動汽車、分布式電源等交互式設(shè)備大量接入。將面臨一系列挑戰(zhàn)：1、高比例可再生能源低慣性，高隨機性；2、高比例電力電子裝置瞬態(tài)過程復(fù)雜，需要新的分析理論。3、多能源系統(tǒng)的耦合，時間常數(shù)差異比較大。
3、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是實現(xiàn)轉(zhuǎn)型達(dá)成“雙碳”目標(biāo)的途徑之一。
構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，已經(jīng)成為推進碳達(dá)峰，碳中和的重要舉措，也將成為未來我國電力能源領(lǐng)域一場體制改革與技術(shù)革命，成為發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心，是雙碳戰(zhàn)略要求下，實踐能源互聯(lián)網(wǎng)的具體抓手。
以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，包括：新能源為主體的電源結(jié)構(gòu)，高彈性的數(shù)字化、智能化電網(wǎng)，源網(wǎng)荷儲、多元互動，及以電為中心的綜合能源服務(wù)體系等，通過統(tǒng)一有機協(xié)調(diào)的電力市場，實現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)緊密鏈接、穩(wěn)定有序，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供動力支持。
4、安科瑞微電網(wǎng)解決方案助推新型電力轉(zhuǎn)型，助力“雙碳”目標(biāo)。
安科瑞多年來聚焦能效系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)，幫助電力系統(tǒng)提升能效。公司具備從云平臺軟件到終端元器件的一站式服務(wù)能力，形成了“云-邊-端”的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系，解決方案涵蓋電力、環(huán)保、新能源、消防、數(shù)據(jù)中心、智能樓宇、智慧校園、智慧醫(yī)院、智慧工廠、智慧交通、市政工程等多個領(lǐng)域。
4.1能源管控平臺
對于高耗能電力企業(yè)，要實現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)，一是優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局和流程結(jié)構(gòu)，淘汰落后工藝。二是按照開源、降耗、節(jié)能、增效的原則，利用好新能源和技術(shù)創(chuàng)新，以智慧能源管理平臺等輔助管理手段提高能源利用效率，實現(xiàn)節(jié)能減排。其中智慧能源管理平臺無疑是投入少，性價比高的一種方式，也是實現(xiàn)能源數(shù)字化和節(jié)能管控的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
① 掌握能耗數(shù)據(jù)
系統(tǒng)采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數(shù)據(jù)和光伏、儲能等新能源數(shù)據(jù)，對用能數(shù)據(jù)進行分析，按照區(qū)域、部門、用電設(shè)備類型進行細(xì)分和折標(biāo)計算，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數(shù)據(jù)追溯，同時可以提供尖峰平谷各時段用能數(shù)據(jù)和報表，幫助用戶梳理能源賬單明細(xì)，及時發(fā)現(xiàn)跑冒滴漏等能源浪費。
② 淘汰落后產(chǎn)能
能源管控平臺通過采集企業(yè)能源數(shù)據(jù)，并進行多維度統(tǒng)計、分析和展示，輔助企業(yè)進行能源采購貯存、分配轉(zhuǎn)化、使用放散等各環(huán)節(jié)的綜合監(jiān)測、調(diào)度和平衡優(yōu)化，幫助企業(yè)了解各類能源消耗量，進而細(xì)化分析到車間、產(chǎn)線、班組、工序工藝能耗以及產(chǎn)品單耗，幫助企業(yè)找出高出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)能耗的環(huán)節(jié)，從而對癥下藥，改善或淘汰落后產(chǎn)能。
③ 了解節(jié)能潛力
系統(tǒng)對企業(yè)各類能耗進行折標(biāo)計算、能源成本分析、碳排放趨勢、分項能耗占比、區(qū)域能源消耗對比等統(tǒng)計，并三維展示企業(yè)重要工藝或設(shè)備的能源消耗動態(tài)，讓管理者實時掌握企業(yè)，車間，產(chǎn)線，工序，設(shè)備的電、水、燃?xì)?、壓縮空氣、流量、壓力、溫度等狀態(tài)。按照能源計劃或制定的績效指標(biāo)進行KPI考核，預(yù)測企業(yè)能源消耗趨勢，幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力。
④ 負(fù)荷預(yù)測和控制
系統(tǒng)可以根據(jù)企業(yè)排產(chǎn)計劃結(jié)合能耗雙控指標(biāo)對企業(yè)能耗進行預(yù)測和合理分配，在企業(yè)能耗逼近警戒值時及時發(fā)出告警信號，也可以按照預(yù)先設(shè)置的優(yōu)先順序自動切除負(fù)荷，比如空調(diào)、充電樁等，保障企業(yè)正常生產(chǎn)。
4.2能源管理云平臺
隨著城市化進程的建設(shè)，中國建筑能耗已經(jīng)占到全社會能源消耗的三分之一，大型建筑的節(jié)能減排成為實現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重點之一。AcrelCloud-5000能源管理云平臺適合建筑能耗數(shù)據(jù)的采集和展示分析，包括學(xué)校、醫(yī)院、商業(yè)綜合體、政府機關(guān)辦公建筑、酒店等等。系統(tǒng)可通過局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或者4G網(wǎng)絡(luò)采集不同區(qū)域多個建筑或單位的用能數(shù)據(jù)。
平臺采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數(shù)據(jù)和光伏、儲能等新能源數(shù)據(jù)，對用能數(shù)據(jù)進行分析，按照區(qū)域、部門、用電設(shè)備類型進行細(xì)分和折標(biāo)計算，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數(shù)據(jù)追溯，同時可以提供尖峰平谷各時段用能數(shù)據(jù)和報表，幫助用戶梳理能源流向和賬單明細(xì)，及時發(fā)現(xiàn)跑冒滴漏等能源浪費。目前安科瑞已經(jīng)配合上海、江蘇、云南等地市或區(qū)住建部門搭建了區(qū)域性辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統(tǒng)，協(xié)助當(dāng)?shù)卣块T掌握建筑能耗數(shù)據(jù)，制定降耗減排措施提供數(shù)據(jù)支持。
4.3重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)
重點用能單位能耗在線監(jiān)測主要目標(biāo)是能源消耗超過一定規(guī)模的能源消耗大戶。2021年2月25日發(fā)改委第四次發(fā)布了《關(guān)于進一步推動重點能用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的通知》的紅頭文件，要求確保7月底前按照《NHJC-2018 重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)》系列標(biāo)準(zhǔn)要求完成重點用能單位能耗數(shù)據(jù)的上傳，加強能源消費總量和強度“雙控”形式分析和預(yù)測預(yù)警，推動完成“雙控”目標(biāo)任務(wù)。
安科瑞Acrel-5010重點用能企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)按照標(biāo)準(zhǔn)要求研發(fā)，可為企業(yè)接入端系統(tǒng)提供解決方案。系統(tǒng)從現(xiàn)場傳感器或生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中采集能耗相關(guān)數(shù)據(jù)，考慮到企業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)與辦公網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng)) 之間并不互通的實際情況，企業(yè)接入端系統(tǒng)將通過具備2+1架構(gòu)的物理隔離裝置--能耗在線監(jiān)測端設(shè)備，在數(shù)據(jù)傳遞過程中確保從生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)（內(nèi)網(wǎng)）獲取的能耗數(shù)據(jù)以單向傳遞、隔離加密、文件擺渡的形式安全傳遞到辦公網(wǎng)絡(luò)(外網(wǎng))，再通過外網(wǎng)主機側(cè)的CA數(shù)字認(rèn)證證書進行身份認(rèn)證識別后上傳至省(市）級平臺。
除了滿足政府要求的數(shù)據(jù)上傳的要求，安科瑞還可幫助企業(yè)搭建能源管理平臺，通過該平臺可實現(xiàn)對企業(yè)用能的精細(xì)化管理，并進一步挖掘潛在的能源節(jié)約空間和改造機會，進而實現(xiàn)節(jié)能降耗與提質(zhì)增效，現(xiàn)已完成100多家重點用能單位能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上傳和端系統(tǒng)建設(shè)。
4.4分布式光伏發(fā)電解決方案
在碳中和方案的可選項中，新能源的使用可能是較多的選擇。風(fēng)電和集中式光伏電站受地理和自然條件限制，不可能適用于所有地方，所以分布式光伏由于其靈活性必將被大力發(fā)展。安科瑞在分布式光伏系統(tǒng)中可以提供匯流箱、直流匯流采集裝置、防逆流檢測裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測、直流計量、智能網(wǎng)關(guān)、分布式光伏運維云平臺等解決方案。
AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺軟件可以幫助用戶監(jiān)視分布在區(qū)域內(nèi)各分布式光伏電站的運行狀態(tài)（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態(tài)、發(fā)電功率曲線、是否并網(wǎng)、當(dāng)前發(fā)電量、總發(fā)電量等信息）。顯示接入的電站位置、數(shù)量、裝機容量、發(fā)電量信息、減少碳排放以及年發(fā)電量排名。
5、總結(jié)
在電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過程中，要結(jié)合新能源發(fā)電、儲能、源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)控制的要求，統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局電力信息應(yīng)用系統(tǒng)及其基礎(chǔ)設(shè)施，要拓展升級與協(xié)調(diào)調(diào)度自動化、廠站自動化、配電自動化、需求側(cè)響應(yīng)、電力市場、儲能管理、安全穩(wěn)定控制等系統(tǒng)的功能與信息感知及應(yīng)用，強化信息安全管理，應(yīng)用信息化技術(shù)，確保系統(tǒng)合理可靠。
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