節能減排已成為全球共識。隨著(zhù)中國正式公布實(shí)現“雙碳”目標的時(shí)間表，各級地方政府、行業(yè)主管部門(mén)密集出臺了相關(guān)監管政策，無(wú)數企業(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)預計，到2050年，全球化石能源發(fā)電裝機占總裝機的比重從2018年的60%降至20%，可再生能源發(fā)電裝機占比有望超過(guò)75%。“不斷提升非化石能源在一次能源消費中占比”既是全球共識，也是中國實(shí)現“雙碳”目標的重要路徑，而非化石能源消費的最主要形式是由非化石能源轉化而成的清潔電力?？梢灶A見(jiàn)，在未來(lái)中國低碳轉型的進(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副總裁、能源管理低壓業(yè)務(wù)中國區負責人任婧認為，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亟待破繭。
施耐德電氣高級副總裁、能源管理低壓業(yè)務(wù)中國區負責人任婧
與之相關(guān)的是，2021年3月15日，中央財經(jīng)委第九次會(huì )議首次提出了“新型電力系統”的概念。一年多來(lái)，“構建新型電力系統”日益成為各社會(huì )相關(guān)方的共同愿景和行動(dòng)指南。
傳統電力系統轉型遭遇破立兩難
眼下，基于“雙碳”目標和構建“新型電力系統”的共識，全國各地各級企業(yè)紛紛在提升能源效率和能源管理水平展開(kāi)積極部署。在任婧看來(lái)，構建“新型電力系統”的本質(zhì)，是要促進(jìn)能源結構轉型和新能源在各行業(yè)、各場(chǎng)景間的大規模接入及高效利用。
但能源結構的轉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)性和隨機性的特點(diǎn)，其大規模開(kāi)發(fā)、高比例并網(wǎng)，對于傳統的“源隨荷動(dòng)”運行模式來(lái)說(shuō)始終是個(gè)棘手的難題。從電力供給端來(lái)說(shuō)，以光伏、風(fēng)電為代表的分布式能源接入后，用電負荷的預測準確度大幅下降，新能源固有的波動(dòng)性和隨機性極大增加了電網(wǎng)的穩定性風(fēng)險;從電力需求側，隨著(zhù)城市發(fā)展、電氣化程度加深，電網(wǎng)負荷峰谷差逐年加大，原有的相對穩定的電能需求規律正在被打破，其對電力系統穩定性的沖擊必然會(huì )成為新常態(tài)。
既要大力推進(jìn)能源結構向新而生，又要跨越直面新型系統的運行路障，究竟該如何破解這個(gè)“兩難”的現實(shí)命題呢?任婧認為，科學(xué)構建一個(gè)清潔低碳、安全高效的以新能源為主體的新型電力系統，應作為破題的核心步驟，其中，數字化是構建新型電力系統的關(guān)鍵所在。
為新型電力系統加裝數字化引擎
如果說(shuō)“自動(dòng)化+數字化”是“工業(yè)4.0”的顯著(zhù)特征，那么“電氣化+數字化”便是“電力4.0”的題中之義。“對于電力行業(yè)來(lái)說(shuō)，數字化是重要趨勢。”根據國網(wǎng)上海能源互聯(lián)網(wǎng)研究院技術(shù)研發(fā)總監吳鳴的理解，以數字孿生、可視化為代表的數字化技術(shù)可以大幅提升配電網(wǎng)的運行品質(zhì)和管理水平，未來(lái)的電力交易環(huán)節也需要數字化技術(shù)來(lái)支撐。
任婧認為，數字化和電氣化大規模融合，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需要大量的信息采集和運行分析，以確保電網(wǎng)的安全穩定和可靠供電;一旦人工智能、云計算、5G等數字化技術(shù)能在發(fā)、輸、變、配、用、儲等各個(gè)環(huán)節實(shí)現全方位應用，勢必加速推動(dòng)電力系統的數字化轉型。
早在2021年，施耐德電氣憑借對市場(chǎng)深厚的洞察、前沿的專(zhuān)業(yè)知識、創(chuàng )新的技術(shù)與敏捷的開(kāi)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(zhù)碳排放，碳排放關(guān)聯(lián)著(zhù)能源消耗，這些要素只有數據化了才談得上科學(xué)管理。而數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)核心競爭力。”任婧對電氣化與數字化的融合趨勢和市場(chǎng)機會(huì )有著(zhù)清晰的洞見(jiàn)。
其一，數字化技術(shù)助力保障電力安全。保障電網(wǎng)安全的過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)現缺陷和盲區的過(guò)程，如果沒(méi)有先進(jìn)的數智化技術(shù)和具體的數字化參數，是無(wú)法拿出行之有效的改進(jìn)計劃的。而且，對傳統電力設備進(jìn)行數字化升級，應該是在整個(gè)生命周期和項目流程內，采用“數字化原生設計”的設備，這樣才能更好地響應數字化環(huán)境下各種應用場(chǎng)景的需求。
據了解，在施耐德電氣的“工具箱”中，輸電線(xiàn)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)現智能化運維，而智能化的資產(chǎn)運維技術(shù)則能提升電網(wǎng)防范安全風(fēng)險的能力。
其二，數字化技術(shù)提升用能的靈活性與可靠性。傳統的電力體系具有“源隨荷動(dòng)”的特點(diǎn)，對電力調度具有高度的依賴(lài)性，而在深度電氣化的趨勢下，電力的供需隨機性、互動(dòng)性大大提高，源網(wǎng)荷儲各個(gè)環(huán)節相互耦合并深度互動(dòng)。
其三，數字化技術(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化能效管理水平。數字化動(dòng)態(tài)技術(shù)能讓每個(gè)環(huán)節無(wú)形的能源的使用和表現透明可見(jiàn)，有效地發(fā)現系統的風(fēng)險和冗余，從而優(yōu)化構架提高能源利用率，最終助力企業(yè)實(shí)現業(yè)務(wù)目標和雙碳目標雙贏(yíng)。
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、儲能基礎設施、柔性智能配電網(wǎng)絡(luò )和可觀(guān)可控負荷的源網(wǎng)荷儲一體化的微型電力生態(tài)系統”將會(huì )大行其道。
建立上述“微型電力生態(tài)系統”，需要強大的數字化終端設備、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)內人士在受訪(fǎng)時(shí)介紹，在“雙碳”和“新型電力系統”雙概念的助推下，社會(huì )資本都在急切找尋兼具二者優(yōu)勢的行業(yè)“獨角獸”，國內外不少企業(yè)都在朝著(zhù)“電氣化+數字化”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”還是做“光儲直柔”，幾乎沒(méi)有一家能把所有環(huán)節做全做精。
任婧也持有相近的觀(guān)點(diǎn)。在她看來(lái)，任何企業(yè)要吃透“電氣化+數字化”這個(gè)“鏈條”，除須具備完整的產(chǎn)品矩陣外，還須具備強大的技術(shù)創(chuàng )新力。施耐德電氣獨到的三位一體的“關(guān)鍵創(chuàng )新力”，是讓其產(chǎn)品和服務(wù)在過(guò)去二三十年間無(wú)處不在、并能持久占據行業(yè)鰲頭的致勝法寶。
法寶之一，是以“創(chuàng )新產(chǎn)品”來(lái)響應市場(chǎng)需求的實(shí)力。進(jìn)入中國35年來(lái)，施耐德電氣已在全國建立起了廣泛的產(chǎn)品銷(xiāo)售體系，構建起軟硬件全覆蓋的數字化研發(fā)創(chuàng )新體系。2018年更是在中國市場(chǎng)開(kāi)始轉向“多中心”(multi-hub)模式，通過(guò)在國內建立集技術(shù)、研發(fā)、銷(xiāo)售支持為一體的中國創(chuàng )新中心，更加貼合本地用戶(hù)需求。“多中心”模式不僅為施耐德電氣積累了多樣化的應用場(chǎng)景和經(jīng)驗，快速變化的中國市場(chǎng)也訓練了企業(yè)自身的反應速度。
任婧介紹，正是基于對研發(fā)的高度重視和持續投入，施耐德電氣得以持續為市場(chǎng)提供綠色化、智能化、數字化的創(chuàng )新產(chǎn)品，通過(guò)材質(zhì)、設計、結構等層面的創(chuàng )新，為客戶(hù)帶來(lái)安全、可靠、綠色、環(huán)保的用戶(hù)體驗。2021年，施耐德電氣推出的TeSys Giga系列電動(dòng)機控制與保護產(chǎn)品，不僅能夠提醒客戶(hù)設備老化的情況，而且將傳統的整機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(hù)設備層面的碳足跡，并采用“全模塊化、全數字化、全智能化”設計，幫助用戶(hù)縮短50%的機器上市時(shí)間，提升選型設計階段效率50%，并降低宕機概率50%以上，為客戶(hù)帶來(lái)極簡(jiǎn)體驗。
法寶之二，是以“軟件端到端”來(lái)賦能行業(yè)的數字化。數字化的本質(zhì)其實(shí)是流程的管理，“端到端的軟件”不應僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的SaaS軟件，其背后是基于對行業(yè)、對場(chǎng)景、對需求的長(cháng)期觀(guān)察和深度理解。據任婧介紹，施耐德電氣所倡導的“敏捷開(kāi)發(fā)”“聯(lián)合開(kāi)發(fā)”，都是建立在開(kāi)放式、擁抱客戶(hù)、跟著(zhù)需求變化而變化基礎上的，并且是迭代式的、低量多種類(lèi)的開(kāi)發(fā)，“誰(shuí)能做到比行業(yè)更懂行業(yè)，誰(shuí)才談得上有能力為行業(yè)的雙碳和數字化轉型賦能。”
在能源管理領(lǐng)域，施耐德電氣自身研發(fā)的智能配電系統軟件連同電氣設計領(lǐng)域的IGE+XAO，電力設施仿真分析領(lǐng)域的ETAP，在建筑6D BIM領(lǐng)域的RIB等軟件，為各行業(yè)提供數字化綜合能源管理解決方案，實(shí)現了能源端到端的管理。
法寶之三，是以“源網(wǎng)荷儲一體化”助力企業(yè)加速兌現碳中和的能力。隨著(zhù)新型電力系統和數字能源生態(tài)體系的不斷推進(jìn)，越來(lái)越多的微網(wǎng)、能源產(chǎn)消者、源網(wǎng)荷儲的交叉一體化需要更加智慧的控制。任婧認為，提高能源使用效率與管理水平是實(shí)現“雙碳”目標的推進(jìn)器，而清潔電氣化和數字化是這個(gè)推進(jìn)器的兩大關(guān)鍵動(dòng)力，供需兩側企業(yè)需要在數字化創(chuàng )新應用、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，以數字技術(shù)實(shí)現對屋頂光伏、儲能、柔性負荷的預測和優(yōu)化控制，實(shí)現以電為中心“多能互補”的功能，既經(jīng)濟又綠色。通過(guò)這一項目，欣美電氣2020年新能源發(fā)電量年度增長(cháng)146%、年度新能源滲透率提高至70%、年度電費總支出節省30%以上，率先獲得浙江省企業(yè)首張“碳中和”證書(shū)，也為實(shí)現“綠色工業(yè)園區”及未來(lái)“零碳工業(yè)園區”打下了基礎。
面對日益精細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市場(chǎng)。這就要求通過(guò)聯(lián)合創(chuàng )新機制，強化生態(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、落基山研究所等機構，共同發(fā)起面向科創(chuàng )企業(yè)的“綠色能源管理創(chuàng )贏(yíng)計劃”，并與明陽(yáng)集團、寧德時(shí)代等企業(yè)展開(kāi)“聯(lián)合創(chuàng )新”，通過(guò)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(yáng)集團的合作還是施耐德電氣進(jìn)行敏捷開(kāi)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(yáng)集團簽署合作備忘錄，承諾共同進(jìn)行產(chǎn)品聯(lián)合研發(fā)、聯(lián)合制定行業(yè)標準以及在業(yè)務(wù)新模式方面展開(kāi)深度合作。在去年漂浮式海上風(fēng)電項目的合作中，施耐德電氣在半年內就推出了 MVS-T6 海上風(fēng)電專(zhuān)用空氣斷路器。這款斷路器不僅擁有全系列1140V/66kA高分斷能力，更采用特殊材質(zhì)工藝防腐，順利通過(guò)了漂浮式海上風(fēng)電各項嚴苛環(huán)境特殊試驗認證，性能優(yōu)于業(yè)界。該產(chǎn)品的迅速問(wèn)世，也成功保障了海上風(fēng)電設備的連續健康工作。
今年，施耐德電氣又新發(fā)布“可持續發(fā)展合作伙伴計劃”，著(zhù)力為合作伙伴提供簡(jiǎn)單便捷的產(chǎn)品解決方案、開(kāi)放協(xié)作的支持性生態(tài)系統，以及共同分享豐富的數字化知識與實(shí)踐技能。
