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淺析“碳達峰,、碳中和背景下電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型面臨的挑戰(zhàn)與對策”
閱讀：678 發(fā)布時間：2022-2-15
1、概述
2021年是碳中和元年,，為了穩(wěn)步推進雙碳目標,，“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,，清華大學電機系主任康重慶教授,，從分析我國“碳達峰、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，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)“碳達峰、碳中和"目標,，我國電力系統(tǒng)面臨哪些挑戰(zhàn),？
實現(xiàn)“雙碳"目標，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)型達成“雙碳"目標的途徑之一,。
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,。
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,，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)備類型進行細分和折標計算，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,，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)標準能耗的環(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,、燃氣,、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進行KPI考核,，預測企業(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 負荷預測和控制
系統(tǒng)可以根據(jù)企業(yè)排產(chǎn)計劃結(jié)合能耗雙控指標對企業(yè)能耗進行預測和合理分配,，在企業(yè)能耗逼近警戒值時及時發(fā)出告警信號,，也可以按照預先設(shè)置的優(yōu)先順序自動切除負荷，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)備類型進行細分和折標計算,，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,，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)域性國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統(tǒng)，協(xié)助當?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)》系列標準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"形式分析和預測預警，推動完成“雙控"目標任務,。
安科瑞Acrel-5010重點用能企業(yè)能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)按照標準要求研發(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)絡與辦公網(wǎng)絡(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（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(外網(wǎng)),，再通過外網(wǎng)主機側(cè)的CA數(shù)字認證證書進行身份認證識別后上傳至省(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、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用，強化信息安全管理,，應用信息化技術(shù),，確保系統(tǒng)合理可靠。