數字技術如何賦能“雙碳”目標下的新型電力係統

2026-04-07 11:26:12

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構建以新能源為主體的新型電力係統,已經成為我國電力行業未來幾年最大的目標任務,而如何構建新型電力係統就備受關注。

8月30日,圍繞“數字技術如何賦能‘雙碳’目標下的新型電力係統”這一主題,國網能源研究院副總工程師馬莉、施耐德電氣電網行業架構師王照做客麒麟學院“綠色能源管理”會客廳,探討數字化轉型為配電網帶來的機遇與挑戰。

數字化轉型為配電網帶來重大發展機遇

馬莉表示,落實“四個革命、一個合作”能源安全新戰略、“雙碳”目標、推動構建新型電力係統,都要求轉變配電網的定位、功能與作用,未來配電網將出現四大顯著變化:配電網功能呈現“三化”特征、配電環節生產力與生產關係發生深刻變革、配電網全業務鏈深刻調整、配電網產業生態發生重大變化。

在功能方麵,配電網將呈現數字化、市場化、低碳化“三化”特征,尤其是數字化方麵,隨著大數據、雲計算、物聯網、人工智能和區塊鏈等信息技術的快速發展,傳統配電網與各類數字技術深度融合,配電網的信息監測、狀態感知、多方通訊等能力快速提升,對海量分散發供用對象的智能協調控製能力顯著增強。

在生產力與生產關係方麵,配電環節負荷特性、配電網形態、運行特性都將發生深刻變化。就負荷特性來看,將由傳統的剛性、純消費型,向柔性、生產與消費兼具型轉變;就電網形態看,將由單向輸送電力的配電網,向涵蓋需求響應、分布式發電、微電網、儲能等可調節負荷資源的有源能源互聯網轉變;就運行特性看,將由單向傳輸、實時平衡模式的控製模式,向源網荷儲協同互動的非完全實時平衡模式、大電網與微電網協同控製模式轉變。

在配電網全業務鏈方麵,隨著現貨市場運行、分布式光伏等可調節負荷資源規模化發展,配電網潮流潮流分布和線路負載率等發生較大變化,具有較高不確定性,配網規劃投資、調度運行、客戶服務的複雜性都將增強,電網企業必須要優化業務流程。

在產業生態方麵,配電網轉型涉及專業眾多且各專業間技術壁壘較高,企業往往深耕某一領域,配電網生態圈將呈現擴大化、生態特征多元化,配電網產業鏈上下遊市場主體需打造平台生態、實現資源整合,推動科技創新、加強能力互補、共同做大市場。

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

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

配網數字化需要解決哪些關鍵問題?

配網數字化方向已經成為共識,那麼如何加快配網數字化建設?又需要解決哪些關鍵問題?

馬莉認為,應該著重從五個方麵考慮:

一是加強配電網數字化投入與政策支持。在國家層麵,製定相對明確、更為嚴格的配電網數字化轉型要求,將數字化轉型納入電網規劃,在輸配電價核定中給予支持。

二是提高配電網網絡安全防護能力。加強政企協同,從健全國家指導和政策支持、完善網絡標準體係、提高電網分層防護靈活性“三維施策”,實現配電網網絡安全本質防護能力提升。

三是加快適應網源荷儲互動的市場交易機製。加快推動需求響應、分布式發電、儲能等可調節負荷參與市場交易,是推動配網數字化轉型具有突破性抓手,兩者相互促進,能夠加速促進配網數字化轉型“螺旋上升”結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、分布式發電、儲能等可調節負荷新興市場主體參與電力市場的交易機製。

四是加強新形勢下配電網數字化轉型技術創新。根據配電網形態變化、新形勢下配電網規劃運行需要,研究製定配電網數字化轉型技術創新清單,加快實現理論體係、方法學、工具等創新突破。

五是加快培育配電網新興業態和模式。充分發揮配電網資產、數據、客戶等資源優勢,圍繞服務經濟社會發展、創造增量經濟社會價值,加快培育發展新興業務、構建能源新生態。

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施耐德電氣已經打造了由軟件定義的數字化智能硬件,並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:

第一步是互聯互通的智能硬件。萬物互聯,始於“物”本(ben)身(shen),首(shou)先(xian)需(xu)要(yao)保(bao)障(zhang)硬(ying)件(jian)產(chan)品(pin)的(de)智(zhi)能(neng)化(hua)和(he)數(shu)字(zi)化(hua)。施(shi)耐(nai)德(de)電(dian)氣(qi)致(zhi)力(li)於(yu)創(chuang)造(zao)全(quan)球(qiu)領(ling)先(xian)的(de)創(chuang)新(xin)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei),並(bing)且(qie)在(zai)商(shang)業(ye)運(yun)作(zuo)模(mo)式(shi)上(shang)不(bu)斷(duan)迭(die)代(dai),以(yi)匹(pi)配(pei)創(chuang)新(xin)的(de)智(zhi)能(neng)硬(ying)件(jian)產(chan)品(pin)和(he)不(bu)斷(duan)變(bian)化(hua)的(de)中(zhong)國(guo)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)。

第di二er步bu是shi軟ruan件jian定ding義yi智zhi能neng硬ying件jian。施shi耐nai德de電dian氣qi倡chang導dao軟ruan硬ying件jian一yi體ti化hua,更geng主zhu張zhang借jie助zhu軟ruan件jian,應ying用yong和he分fen析xi服fu務wu來lai重zhong新xin定ding義yi和he塑su造zao硬ying件jian產chan品pin。軟ruan件jian的de廣guang泛fan深shen度du覆fu蓋gai將jiang帶dai動dong全quan行xing業ye及ji施shi耐nai德de電dian氣qi自zi身shen從cong資zi本ben投tou入ru(Capex)到運營投入(Opex)轉型,而軟件將成為服務的數字化基礎設施。

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(wei)護(hu)等(deng)環(huan)節(jie)全(quan)麵(mian)賦(fu)能(neng)客(ke)戶(hu)。施(shi)耐(nai)德(de)電(dian)氣(qi)內(nei)部(bu)的(de)高(gao)級(ji)分(fen)析(xi)及(ji)谘(zi)詢(xun)服(fu)務(wu),以(yi)及(ji)其(qi)品(pin)牌(pai)旗(qi)下(xia)的(de)全(quan)體(ti)軟(ruan)件(jian)品(pin)牌(pai)將(jiang)合(he)力(li)協(xie)助(zhu)客(ke)戶(hu)優(you)化(hua)決(jue)策(ce),提(ti)升(sheng)效(xiao)率(lv)。

配網數字化如何助力碳中和?

配網數字化、智能化最終目的是為了低碳發展,進而助力各個行業、企業實現“雙碳”目標。

據王照介紹,施耐德電氣於2016年就在國外幫助一個園區實現了碳中和。這家名叫歐瑞府(EUREF Campus)的園區占地麵積約5.5萬平方米,由25幢建築組成,建築麵積約16.5萬平方米,囊括了150多家公司和科研機構,擁有3500名左右員工。

在項目實施方麵,圍繞供給側,施耐德電氣打造了100%可再生能源和綠電購電協議(PPA),weiraoxuqiucezequanmianshishidianqihuahetishengjianzhunengxiao,weiraoshuzihuashixianketiaojiefuheziyuankaifa,jinerbangzhuzhenggexiangmushixianletanzhonghe,yuanyuanzaoyuoumengtichude2050年實現碳中和。這一零碳方案是兼顧社會效益與經濟效益的超前規劃,包括EcoStruxure架構的數字化方案——基於微網EMA的整體光伏、儲能和充電方案、能源管理與整體智慧園區的雲邊端結合整體數字化方案,涵蓋樓控產品,變頻器,無六氟化硫中壓開關設備,EBO樓宇運營係統,PME電能管理係統等等。

不僅如此,施耐德電氣已經將這一模式運用到中國市場,並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,經過中國船級社質量認證公司對其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,數字化、電氣化不僅可以幫助企業實現“雙碳”目標,還可以大幅降低用能成本,提升企業競爭力。

施耐德電氣提供的數據顯示,通過公司綠色能源管理解決方案在數字化方麵的加持,不同行業客戶能夠實現最高85%的能耗降低,節約約30%的成本,通過利用節省的最高達60%和75%的資本及運營支出來推動生產力提升,此外還能提升最高50%和25%的設備可用性和場所安全性,並有效降低碳足跡最多達50%。

因此,數字化不僅將深度改變配電網,還將助力新型電力係統的構建,實現“雙碳”目標。

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