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技術文章

淺析“碳達峰、碳中和背景下電力系統轉型面臨的挑戰與對策”

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淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司,上海 嘉定 201801;

1、概述

2021年是碳中和元年,為了穩步推進雙碳目標,“十四五"規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,清華大學電機系主任康重慶教授,從分析我國“碳達峰、碳中和"的戰略意義出發,闡述了“碳視角下電力系統轉型";康教授從電視角VS碳視角出發,提出電力系統低碳轉型成為關鍵抓手;建立碳視角下電力系統全環節碳排放計量與分析;面向雙碳目標,研究電力系統低碳化轉型戰略-技術-市場的協調解決方案。
2、實現“碳達峰、碳中和"目標,我國電力系統面臨哪些挑戰?
實現“雙碳"目標,將伴隨著強隨機性、波動性的新能源大規模并網以及電動汽車、分布式電源等交互式設備大量接入。將面臨一系列挑戰: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過程復雜,需要新的分析理論。3、多能源系統的耦合,時間常數差異比較大。
3、構建新型電力系統是實現轉型達成“雙碳"目標的途徑之一。
構建以新能源為主體的新型電力系統,已經成為推進碳達峰,碳中和的重要舉措,也將成為未來我國電力能源領域一場體制改革與技術革命,成為發展能源互聯網的基礎和核心,是雙碳戰略要求下,實踐能源互聯網的具體抓手。
以新能源為主體的新型電力系統,包括:新能源為主體的電源結構,高彈性的數字化、智能化電網,源網荷儲、多元互動,及以電為中心的綜合能源服務體系等,通過統一有機協調的電力市場,實現電力系統各環節緊密鏈接、穩定有序,為經濟社會發展提供動力支持。
4、安科瑞微電網解決方案助推新型電力轉型,助力“雙碳"目標。
安科瑞多年來聚焦能效系統和能源互聯網,幫助電力系統提升能效。公司具備從云平臺軟件到終端元器件的一站式服務能力,形成了“云-邊-端"的能源互聯網生態體系,解決方案涵蓋電力、環保、新能源、消防、數據中心、智能樓宇、智慧校園、智慧醫院、智慧工廠、智慧交通、市政工程等多個領域。
4.1能源管控平臺
對于高耗能電力企業,要實現節能降耗目標,一是優化產業布局和流程結構,淘汰落后工藝。二是按照開源、降耗、節能、增效的原則,利用好新能源和技術創新,以智慧能源管理平臺等輔助管理手段提高能源利用效率,實現節能減排。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,也是實現能源數字化和節能管控的數據基礎。
① 掌握能耗數據
系統采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數據和光伏、儲能等新能源數據,對用能數據進行分析,按照區域、部門、用電設備類型進行細分和折標計算,提供同比、環比分析比較和用能數據追溯,同時可以提供尖峰平谷各時段用能數據和報表,幫助用戶梳理能源賬單明細,及時發現跑冒滴漏等能源浪費。

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② 淘汰落后產能
能源管控平臺通過采集企業能源數據,并進行多維度統計、分析和展示,輔助企業進行能源采購貯存、分配轉化、使用放散等各環節的綜合監測、調度和平衡優化,幫助企業了解各類能源消耗量,進而細化分析到車間、產線、班組、工序工藝能耗以及產品單耗,幫助企業找出高出行業標準能耗的環節,從而對癥下藥,改善或淘汰落后產能。

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③ 了解節能潛力
系統對企業各類能耗進行折標計算、能源成本分析、碳排放趨勢、分項能耗占比、區域能源消耗對比等統計,并三維展示企業重要工藝或設備的能源消耗動態,讓管理者實時掌握企業,車間,產線,工序,設備的電、水、燃氣、壓縮空氣、流量、壓力、溫度等狀態。按照能源計劃或制定的績效指標進行KPI考核,預測企業能源消耗趨勢,幫助企業了解內部能效水平和節能潛力。

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④ 負荷預測和控制
系統可以根據企業排產計劃結合能耗雙控指標對企業能耗進行預測和合理分配,在企業能耗逼近警戒值時及時發出告警信號,也可以按照預先設置的優先順序自動切除負荷,比如空調、充電樁等,保障企業正常生產。
4.2能源管理云平臺
隨著城市化進程的建設,中國建筑能耗已經占到全社會能源消耗的三分之一,大型建筑的節能減排成為實現雙碳目標的重點之一。AcrelCloud-5000能源管理云平臺適合建筑能耗數據的采集和展示分析,包括學校、醫院、商業綜合體、政府機關辦公建筑、酒店等等。系統可通過局域網、互聯網或者4G網絡采集不同區域多個建筑或單位的用能數據。
平臺采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數據和光伏、儲能等新能源數據,對用能數據進行分析,按照區域、部門、用電設備類型進行細分和折標計算,提供同比、環比分析比較和用能數據追溯,同時可以提供尖峰平谷各時段用能數據和報表,幫助用戶梳理能源流向和賬單明細,及時發現跑冒滴漏等能源浪費。目前安科瑞已經配合上海、江蘇、云南等地市或區住建部門搭建了區域性辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統,協助當地政府部門掌握建筑能耗數據,制定降耗減排措施提供數據支持。

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4.3重點用能單位能耗在線監測系統
重點用能單位能耗在線監測主要目標是能源消耗超過一定規模的能源消耗大戶。2021年2月25日發改委第四次發布了《關于進一步推動重點能用能單位能耗在線監測系統建設的通知》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測系統》系列標準要求完成重點用能單位能耗數據的上傳,加強能源消費總量和強度“雙控"形式分析和預測預警,推動完成“雙控"目標任務。
安科瑞Acrel-5010重點用能企業能耗在線監測系統按照標準要求研發,可為企業接入端系統提供解決方案。系統從現場傳感器或生產過程控制系統中采集能耗相關數據,考慮到企業生產網絡與辦公網絡(互聯網) 之間并不互通的實際情況,企業接入端系統將通過具備2+1架構的物理隔離裝置--能耗在線監測端設備,在數據傳遞過程中確保從生產網絡(內網)獲取的能耗數據以單向傳遞、隔離加密、文件擺渡的形式安全傳遞到辦公網絡(外網),再通過外網主機側的CA數字認證證書進行身份認證識別后上傳至省(市)級平臺。

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除了滿足政府要求的數據上傳的要求,安科瑞還可幫助企業搭建能源管理平臺,通過該平臺可實現對企業用能的精細化管理,并進一步挖掘潛在的能源節約空間和改造機會,進而實現節能降耗與提質增效,現已完成100多家重點用能單位能耗在線監測系統的數據上傳和端系統建設。

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4.4分布式光伏發電解決方案
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展。安科瑞在分布式光伏系統中可以提供匯流箱、直流匯流采集裝置、防逆流檢測裝置、電能質量監測、直流計量、智能網關、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視分布在區域內各分布式光伏電站的運行狀態(如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態、發電功率曲線、是否并網、當前發電量、總發電量等信息)。顯示接入的電站位置、數量、裝機容量、發電量信息、減少碳排放以及年發電量。

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5、總結
在電力系統轉型過程中,要結合新能源發電、儲能、源網荷儲協調控制的要求,統籌規劃、合理布局電力信息應用系統及其基礎設施,要拓展升級與協調調度自動化、廠站自動化、配電自動化、需求側響應、電力市場、儲能管理、安全穩定控制等系統的功能與信息感知及應用,強化信息安全管理,應用信息化技術,確保系統合理可靠。


作者簡介:
淮亞利,女,本科  安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為智能電網供配電。


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