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  • 施耐德电气:预见能源新世界,未来配电网需要关注5大领域

数字化趋势下,电网效率得到大幅提升,为城市发展注入新活力。为进一步推进中心城市的智能配电网建设,国家电网宣布计划通过4年左右的时间,在北京、天津、上海等10个大型城市,全面提高城市配电网的可靠性和供电质量,打造世界一流城市配电网。此项规划以提高网架结构、设备技术、精益运维和智能互动服务水平为重点,对配电企业的整体互联性智能技术提出明确要求。未来配电网建设已提上日程,部署路线逐渐清晰。
 
能源行业处于关键时刻
 
当前,人类正进入一个数字互联的世界,从配电企业的控制室到消费者家中的电源插座,科学技术正帮助我们以更智能、更高效的方式利用能源。
 
随着能源消费者对电网可靠性和能源环境影响的期望日益提高,各方争先恐后推出智能电网转型计划。但转型绝非易事,在规划各自的发展路径时,配电企业必须慎之又慎。在向高智能化转型时,不仅涉及网络的规划设计和基础设施的改造升级,还涉及到非常复杂的法规和运营环境。
 
解码未来电网
 
在一些预测者来看,未来公用事业或因面临“死亡螺旋 ”的风险,而不算明朗。但施耐德电气始终选择大胆创想,并努力将之变为现实。我们可以设想这样一个全球能源网络:在这里,电力成本和二氧化碳排放量很低,无论地理区域和财务状况,所有人均可享受高可靠、高安全、高效率的电力供应。在这个世界,能源供应充足、价格便宜,并且可再生;在这个世界,配电企业可通过自动化技术,降低管理难度并实现盈利。
 
为实现这一互联互通、高效运行的未来能源世界,施耐德电气对五大关键领域进行了深入的研究,并做出了以下预测:
 
当分布式能源系统(主要是太阳能光伏)价格下降时,一些“产销者”(prosumer)的能源成本会低于电网提供的能源成本。因此,他们便会试图避免与网络的链接,以逃避成本。这种相互关联的基础设施的成本将不得不分担到更少的客户身上,促使更多的人脱离公用网络,成为自主“产销者”。这一现象被称为“公用事业的死亡螺旋”。
 
(一)可靠性
 
如今,95%的企业业务涉及数字化应用,为在全球范围内保持竞争力,他们对“永不停机”的电力环境提出迫切要求。然而,相比欧洲电网,当前新兴经济体的电网可靠性普遍低于应有水平。
 
公用事业部门的停机事件由内部和外部因素共同驱动。内部因素引起的停机事件通常由人为错误或技术故障造成;外部因素驱动的停机事件则通常由恶劣天气、随机事故和蓄意破坏(通过网络或物理手段)引起。而对内部停机因素的控制能力,要比外部因素相对容易。目前,在“易于控制”内部防控方面,公用事业部门正努力改进流程,消除单点故障并强调内部安全。
 
施耐德电气认为,“永不停机”的未来世界,需要整个维护领域将由当前的被动性实践转变为更具预测性和基于条件的维护。嵌入式传感器将观察到整个配电线路中所有设备的行为,并对安装实践、布线技术、机器连接和负载配置方面出现的异常情况进行报告,提醒业主可能的组件过早磨损。此外,还将对系统可用性可能发生的负面影响因素(比如可能的人为误操作、温度过高、酸度过高、腐蚀和功率波动)进行标记,并会告知操作人员该采取何种措施。
 
(二)效率
 
当前高度集中化的发电系统中,输配电损耗较大,而公用配电事业的高度定制化与独特性也会导致效率低下和运营成本的增加。为实现增长的同时降低碳排放,公用事业需要变得更加高效,否则面临被驱逐的风险。
 
随着行业由集中发电转移到采用越来越多的区域性发电,物理基础设施可以尽可能地以其最高极限运行。因此,公用事业部门可以通过较低的前期投资,维持相同的服务水平,以减少采购成本。此外,基于施耐德电气对变电站变压器进行的密切监测和分析发现,如果变压器在远低于其负载极限环境下运行,其寿命可以得到延长。
 
公用事业原来以销售额驱动的增长战略,并非维持业务增长的可持续战略。施耐德电气看到,全球趋势正在转移,以使经济增长和能源消费不再挂钩。这一目标可通过更加高效的运营解决方案实现。根据Jevon悖论,资源效率的提高会增加(而并非减少)该资源的消耗率。
 
(三)技术能力
 
海量数据的爆发式增长,意味着将无法对复杂多变的全球能源生产和消费行为人力管理。为了降低成本和提高竞争力,新增智能设备不断涌入电网,但是集成水平还不是很高,目前大多数发电和输电系统都在孤岛中运行。此外,运营商因电网的复杂性而不堪重负,网络安全级别也需进一步提升。
 
面对技术压力,以及来自政府及消费者在降低电价方面的诉求,配电企业需要采取双管齐下的方法来简化运营并降低成本:第一,需要对网络升级和扩展的投资进行认真控制; 第二,在现有资产的基础上,实现更多价值。
 
施耐德电气相信,技术标准的广泛采用将保证系统之间的互操作性,同时为配电企业提供前所未有的灵活性。即插即用设备、网络服务、通信标准和建模协议等技术将确保信息的直接流动,这将提高系统的整体效率,减少人为错误,并提升网络安全水平。
 
展望未来,纯粹的集中式基础设施将消失,以避免“单点故障”。基础设施将变得更加本地化甚至虚拟化。按需服务将主导市场。拥有自愈和自我纠正的系统将上线。届时,“白领”运营商将根据可变的环境和市场情况做出决策(与今天的股票经纪人类似)。
 
(四)气候与环境
 
根据Jevon悖论,如果发电过程变得更有效率,除了降低特定用电所需的电量之外,提高的效率还会使用电的相对成本更低,而这反过来又会增加用户对电力的需求,从而维持公用事业的电力销售的可持续增长。
 
联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告显示,人类对气候系统的影响显而易见,温室气体排放量已经达到有史以来最高水平。近期的气候变化对人类和自然系统产生了广泛影响。该组织表示,成功的应对对策需要能够在接下来的几十年内实现大幅减排,并在本世纪末实现二氧化碳的近零排放。
 
由于化石燃料的高度使用,目前电力和热力发电部门是二氧化碳排放量最大的领域(约占42%),公用事业成为快速实现减排目标的重点行业。
 
施耐德电气认为,在未来能源新世界,地球上将有大片区域成为无碳区,只有非化石燃料发电才被接受。气候对基础设施的影响将更为严峻,难以预测,并且将会扰乱电力供应。而引领清洁能源转型的企业将成为最大受益者。
 
(五)市场驱动及商业模式演变
 
尽管目前人们普遍意识到,传统配电模式正在经历根本性变革,但公用事业的利益相关方,仍处于对行业未来结构的探索和思考中。
 
由于当今传统公用事业依然将大部分精力,关注在短期优先事项和约束条件,新的参与者和产消者正在进入市场填补空白。他们通过能够监测电价的实时动态,并可推动能源消费模式的技术,实现最低价格,这些产消者的影响力不断增强。
 
施耐德电气认为,未来的智能电网将带来诸多相关商业战略,其中包括高度宽松的监管环境,创新性动态定价体系,在需求管理业务规划中建立领导地位,由集中式发电厂转向更多本地的微电网,以及建立覆盖所有运营领域的行业标准。
 
 
关于施耐德电气
施耐德电气正在引领住宅、楼宇、数据中心、基础设施及工业领域的能效管理与自动化的数字化转型。
施耐德电气业务遍及全球100多个国家,是能源管理(包括中压、低压和关键电源)以及自动化系统领域无可争议的领先企业。我们能够为用户提供融合能源、自动化以及软件的整体能效解决方案。
在我们的全球生态系统中,施耐德电气正在自己的开放平台上与众多优秀的合作伙伴、集成商和开发者社区展开协作,共同为用户提供实时控制,提升运营效率。
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