宏觀經濟中,存在一個不可能三角,即保增長、調結構、防通脹不可能同時實現。與此同時,在能源領域也存在一個“不可能三角”,即成本、安全和綠色三者不可能同時實現。
的確,縱觀過去,第一次工業革命時期,能源供給主要來自煤,傳輸依靠火車,消納則是依靠鋼鐵、紡織行業等;第二次工業革命時期,能源供給主要來自石油和作為二次能源的電,消納者是汽車等;當前,隨著全球碳中和目標的推進,中國和全世界都處在以新能源技術等為代表的第三次工業革命中。即便如此,能源不可能三角依然存在。
在政策指引下,我國新能源占比不斷提高。2021年底,非化石能源裝機規模達11.2億千瓦,占比達到47%,首次超過煤電裝機規模(11.1億千瓦)。這是一個里程碑式的進步。
然而,新能源的間歇性、隨機性、波動性特點決定了,這種能源形式會快速消耗電力系統靈活調節資源。而一旦新能源發電出現大規模處理降低或脫網,電力系統將面臨無電可調的尷尬境地。
新型電力系統主體多元化、電網形態復雜化、運行方式多樣化的特點愈發明顯,對電力系統安全、高效、優化運行提出了更大挑戰。如何建立以新能源為主體的新型電力系統,如何通過與電力系統的深度融合來實現電力系統重構的目標,已成為各界關注的重要課題之一。
“新型電力系統的特征就是以數字化驅動電網,這也是新型電力系統建設的核心。對電網來說,新型電力系統是總綱,而它的核心就是數字化。”施耐德電氣能源管理中壓業務戰略與行業拓展副總裁薛毅在接受能見專訪時稱,“面對能源不可能三角,我們不求任何一個方向的最大化,而求如何在綠色高效和安全中取得平衡點,而這個平衡點靠的就是電網的數字化,以數字化解決時代面臨的這些挑戰。”

施耐德電氣能源管理中壓業務戰略與行業拓展副總裁薛毅
施耐德電氣樣本
在江蘇省無錫市,有一個能源人心目中的高地。
在施耐德電氣無錫工廠柔性生產線,每個工作臺都采取六邊形積木式的設計,整個產線以協作機器手為中心,向外連接不同功能的工作臺,布局如同蜂窩巢。借助5G網絡,可按業務需求快速調整生產布局、大幅提高生產柔性和資產利用率,產線調整時間從幾周縮短至一天甚至數小時,產品上市時間縮短25%。

施耐德電氣無錫工廠
最震撼人心的是,通過綜合能源利用和管理,該工廠在確保系統100%安全可靠運行的前提下,實現了100%綠電消費。工廠運營階段平均度電成本降低了7%,減少了基礎設施投資500萬元,年生產效率提升了14%……為促進用戶側綜合能源利用與可持續發展樹立了燈塔和路標。
是什么讓施耐德電氣無錫工廠率先打破了成本、安全和綠色的“不可能三角”呢?答案便是“數字化”。薛毅表示:“數字電網的本質是與物理空間實體電網相對應的數字空間的虛擬電網,將兩者完全映射起來,就是數字電網的基本特征。數字電網的本質就是以先進的數字技術、數據要素、數字平臺,將實體電網的各種特征,包括網絡拓撲、運行狀態、設備、環境要素、氣象要素等,以強大的算力、數力和智力去真正地融會貫通起來,精準反映、全域計算、深度協同。”借助數字化,施耐德電氣無錫工廠可以積極參與電力需求側響應、調峰輔助服務等活動,以此幫助平抑電力系統波動,助力新型電力系統建設。
這只是施耐德電氣諸多實踐案例中的一個折射。施耐德電氣借助自身在全球的碳中和經驗,正在不斷迭代系統方案,為行業提供在可持續發展方面的專業支持。其綠色低碳和數字化能源管理解決方案,通過打通互聯互通的設備,邊緣計算,應用、分析和服務三層架構,從高彈配網、智能運維、微電網等方面,賦能新型電力系統的網架承載、運行控制、供電服務、運營管理等能力提升,為打造更加可靠、具有柔性的配電系統提供了強力引擎。
三年磨一劍
今年6月,國家能源局發布了《新型電力系統發展藍皮書》,為加快構建新型電力系統制定了詳細的發展路線圖。而作為推進能源轉型的關鍵,新型電力系統的建設不僅需要深厚的專業與實踐積累,更需要極為領先的數字化技術作為支撐。
數據顯示,全球用電量增量每十年即翻一番,在電氣化加速這一趨勢下,確保實現能源轉型的同時、減少加速用電帶來的碳足跡,從而讓能源轉型與可持續發展同步推進是行業面臨的重要責任。而以新能源為主體的新型電力系統建設也亟需在源網荷儲各個環節加大數字化應用,以數字孿生為代表的數字化技術,將為輔助規劃設計、運維管理、調度指揮、故障處理、智能干預等場景提供全面的數字化支撐,成為構建新型能源體系、促進清潔低碳轉型的創新支柱。
為啃下這個“硬骨頭”,施耐德電氣日前重磅發布了ETAP全新愿景——致力于構建全球領先的覆蓋電氣設計、仿真、工程和運營的可持續企業級平臺,進一步強化覆蓋全生命周期的數字化能力,助力提高生產力、協作能力和效率,促進企業轉型升級與綠色可持續發展。

ETAP全新電氣系統數字孿生平臺將能源管理和工程解決方案的全球領導者ETAP與ALPI、IGE+XAO集團、BIM Electric的系列軟件解決方案深度整合,實現對能源管理領域軟件解決方案版圖的進一步拓展。通過整合SEE Electrical軟件套件、Caneco ONE和Revit Advanced Electrical Design軟件等不同解決方案能力,打造一站式能源管理平臺,為電氣系統從設計、建造、運營到維護的全生命周期不同階段搭建虛擬模型并提供全面分析,進而為設計院、電力總包、盤廠、安裝公司、運營、電氣負責人以及終端用戶等不同群體提供符合其多樣化需求的創新軟件解決方案。目前,ETAP全球已有超過20,000家企業用戶,在可預見的未來,平臺將實現數據的全方位打通與整合,更好地幫助基礎設施、建筑和工業等領域的企業實現端到端管理。
為了完成這個誠意之作,施耐德電氣磨劍三年。“我們非常清楚的意識到,只有將軟件、硬件、數字原生、數字孿生這種能力相結合,才能真正實現綠色可持續發展。所以在加大數字化研發創新的同時,我們在過去三年里收購了大量全球最頂尖的和能源相關的軟件公司。”薛毅在采訪中稱。
薛毅介紹,“借助無論是像面向未來電網的EcoStruxure Grid架構與平臺、還是ETAP、EMA微網能源顧問,施耐德電氣給到負荷聚集商的不只是一個負荷的核載量,或額定容量,更多是基于額定容量下可調、可變、可控的各類參數,讓負荷聚集商能夠在整個電力市場實現最大化的經濟效益,最好的實時調度能力。”通過不斷拓展數字化能力,施耐德電氣打出一套組合拳,能夠為各行業提供數字化綜合能源管理解決方案,實現能源端到端的管理。
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