施耐德電氣：預(yù)見能源新世界，未來配電網(wǎng)需要關(guān)注5大領(lǐng)域
光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊
發(fā)布日期：2018-04-26
核心提示：
數(shù)字化趨勢下，電網(wǎng)效率得到大幅提升，為城市發(fā)展注入新活力。為進(jìn)一步推進(jìn)中心城市的智能配電網(wǎng)建設(shè)，國家電網(wǎng)宣布計(jì)劃通過4年左右的時(shí)間，在北京、天津、上海等10個(gè)大型城市，全面提高城市配電網(wǎng)的可靠性和供電質(zhì)量，打造世界一流城市配電網(wǎng)。
數(shù)字化趨勢下，電網(wǎng)效率得到大幅提升，為城市發(fā)展注入新活力。為進(jìn)一步推進(jìn)中心城市的智能配電網(wǎng)建設(shè)，國家電網(wǎng)宣布計(jì)劃通過4年左右的時(shí)間，在北京、天津、上海等10個(gè)大型城市，全面提高城市配電網(wǎng)的可靠性和供電質(zhì)量，打造世界一流城市配電網(wǎng)。此項(xiàng)規(guī)劃以提高網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、設(shè)備技術(shù)、精益運(yùn)維和智能互動(dòng)服務(wù)水平為重點(diǎn)，對配電企業(yè)的整體互聯(lián)性智能技術(shù)提出明確要求。未來配電網(wǎng)建設(shè)已提上日程，部署路線逐漸清晰。
能源行業(yè)處于關(guān)鍵時(shí)刻
當(dāng)前，人類正進(jìn)入一個(gè)數(shù)字互聯(lián)的世界，從配電企業(yè)的控制室到消費(fèi)者家中的電源插座，科學(xué)技術(shù)正幫助我們以更智能、更高效的方式利用能源。
隨著能源消費(fèi)者對電網(wǎng)可靠性和能源環(huán)境影響的期望日益提高，各方爭先恐后推出智能電網(wǎng)轉(zhuǎn)型計(jì)劃。但轉(zhuǎn)型絕非易事，在規(guī)劃各自的發(fā)展路徑時(shí)，配電企業(yè)必須慎之又慎。在向高智能化轉(zhuǎn)型時(shí)，不僅涉及網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施的改造升級，還涉及到非常復(fù)雜的法規(guī)和運(yùn)營環(huán)境。
解碼未來電網(wǎng)
在一些預(yù)測者來看，未來公用事業(yè)或因面臨“死亡螺旋[1]”的風(fēng)險(xiǎn)，而不算明朗。但施耐德電氣始終選擇大膽創(chuàng)想，并努力將之變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。我們可以設(shè)想這樣一個(gè)全球能源網(wǎng)絡(luò)：在這里，電力成本和二氧化碳排放量很低，無論地理區(qū)域和財(cái)務(wù)狀況，所有人均可享受高可靠、高安全、高效率的電力供應(yīng)。在這個(gè)世界，能源供應(yīng)充足、價(jià)格便宜，并且可再生；在這個(gè)世界，配電企業(yè)可通過自動(dòng)化技術(shù)，降低管理難度并實(shí)現(xiàn)盈利。
為實(shí)現(xiàn)這一互聯(lián)互通、高效運(yùn)行的未來能源世界，施耐德電氣對五大關(guān)鍵領(lǐng)域進(jìn)行了深入的研究，并做出了以下預(yù)測：
（一）可靠性
如今，95%的企業(yè)業(yè)務(wù)涉及數(shù)字化應(yīng)用，為在全球范圍內(nèi)保持競爭力，他們對“永不停機(jī)”的電力環(huán)境提出迫切要求。然而，相比歐洲電網(wǎng)，當(dāng)前新興經(jīng)濟(jì)體的電網(wǎng)可靠性普遍低于應(yīng)有水平。
公用事業(yè)部門的停機(jī)事件由內(nèi)部和外部因素共同驅(qū)動(dòng)。內(nèi)部因素引起的停機(jī)事件通常由人為錯(cuò)誤或技術(shù)故障造成；外部因素驅(qū)動(dòng)的停機(jī)事件則通常由惡劣天氣、隨機(jī)事故和蓄意破壞（通過網(wǎng)絡(luò)或物理手段）引起。而對內(nèi)部停機(jī)因素的控制能力，要比外部因素相對容易。目前，在“易于控制”內(nèi)部防控方面，公用事業(yè)部門正努力改進(jìn)流程，消除單點(diǎn)故障并強(qiáng)調(diào)內(nèi)部安全。
施耐德電氣認(rèn)為，“永不停機(jī)”的未來世界，需要整個(gè)維護(hù)領(lǐng)域?qū)⒂僧?dāng)前的被動(dòng)性實(shí)踐轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳A(yù)測性和基于條件的維護(hù)。嵌入式傳感器將觀察到整個(gè)配電線路中所有設(shè)備的行為，并對安裝實(shí)踐、布線技術(shù)、機(jī)器連接和負(fù)載配置方面出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)告，提醒業(yè)主可能的組件過早磨損。此外，還將對系統(tǒng)可用性可能發(fā)生的負(fù)面影響因素（比如可能的人為誤操作、溫度過高、酸度過高、腐蝕和功率波動(dòng)）進(jìn)行標(biāo)記，并會(huì)告知操作人員該采取何種措施。
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當(dāng)前高度集中化的發(fā)電系統(tǒng)中，輸配電損耗較大，而公用配電事業(yè)的高度定制化與獨(dú)特性也會(huì)導(dǎo)致效率低下和運(yùn)營成本的增加。為實(shí)現(xiàn)增長的同時(shí)降低碳排放，公用事業(yè)需要變得更加高效，否則面臨被驅(qū)逐的風(fēng)險(xiǎn)。
隨著行業(yè)由集中發(fā)電轉(zhuǎn)移到采用越來越多的區(qū)域性發(fā)電，物理基礎(chǔ)設(shè)施可以盡可能地以其最高極限運(yùn)行。因此，公用事業(yè)部門可以通過較低的前期投資，維持相同的服務(wù)水平，以減少采購成本。此外，基于施耐德電氣對變電站變壓器進(jìn)行的密切監(jiān)測和分析發(fā)現(xiàn)，如果變壓器在遠(yuǎn)低于其負(fù)載極限環(huán)境下運(yùn)行，其壽命可以得到延長。
公用事業(yè)原來以銷售額驅(qū)動(dòng)的增長戰(zhàn)略，并非維持業(yè)務(wù)增長的可持續(xù)戰(zhàn)略。施耐德電氣看到，全球趨勢正在轉(zhuǎn)移，以使經(jīng)濟(jì)增長和能源消費(fèi)不再掛鉤。這一目標(biāo)可通過更加高效的運(yùn)營解決方案實(shí)現(xiàn)。根據(jù)Jevon悖論，資源效率的提高會(huì)增加（而并非減少）該資源的消耗率[2]。
（三）技術(shù)能力
海量數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長，意味著將無法對復(fù)雜多變的全球能源生產(chǎn)和消費(fèi)行為人力管理。為了降低成本和提高競爭力，新增智能設(shè)備不斷涌入電網(wǎng)，但是集成水平還不是很高，目前大多數(shù)發(fā)電和輸電系統(tǒng)都在孤島中運(yùn)行。此外，運(yùn)營商因電網(wǎng)的復(fù)雜性而不堪重負(fù)，網(wǎng)絡(luò)安全級別也需進(jìn)一步提升。
面對技術(shù)壓力，以及來自政府及消費(fèi)者在降低電價(jià)方面的訴求，配電企業(yè)需要采取雙管齊下的方法來簡化運(yùn)營并降低成本：第一，需要對網(wǎng)絡(luò)升級和擴(kuò)展的投資進(jìn)行認(rèn)真控制;第二，在現(xiàn)有資產(chǎn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更多價(jià)值。
施耐德電氣相信，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的廣泛采用將保證系統(tǒng)之間的互操作性，同時(shí)為配電企業(yè)提供前所未有的靈活性。即插即用設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、通信標(biāo)準(zhǔn)和建模協(xié)議等技術(shù)將確保信息的直接流動(dòng)，這將提高系統(tǒng)的整體效率，減少人為錯(cuò)誤，并提升網(wǎng)絡(luò)安全水平。
展望未來，純粹的集中式基礎(chǔ)設(shè)施將消失，以避免“單點(diǎn)故障”?；A(chǔ)設(shè)施將變得更加本地化甚至虛擬化。按需服務(wù)將主導(dǎo)市場。擁有自愈和自我糾正的系統(tǒng)將上線。屆時(shí)，“白領(lǐng)”運(yùn)營商將根據(jù)可變的環(huán)境和市場情況做出決策（與今天的股票經(jīng)紀(jì)人類似）。
?。ㄋ模夂蚺c環(huán)境
聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）報(bào)告顯示，人類對氣候系統(tǒng)的影響顯而易見，溫室氣體排放量已經(jīng)達(dá)到有史以來最高水平。近期的氣候變化對人類和自然系統(tǒng)產(chǎn)生了廣泛影響。該組織表示，成功的應(yīng)對對策需要能夠在接下來的幾十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)大幅減排，并在本世紀(jì)末實(shí)現(xiàn)二氧化碳的近零排放。
由于化石燃料的高度使用，目前電力和熱力發(fā)電部門是二氧化碳排放量最大的領(lǐng)域（約占42%），公用事業(yè)成為快速實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的重點(diǎn)行業(yè)。
施耐德電氣認(rèn)為，在未來能源新世界，地球上將有大片區(qū)域成為無碳區(qū)，只有非化石燃料發(fā)電才被接受。氣候?qū)A(chǔ)設(shè)施的影響將更為嚴(yán)峻，難以預(yù)測，并且將會(huì)擾亂電力供應(yīng)。而引領(lǐng)清潔能源轉(zhuǎn)型的企業(yè)將成為最大受益者。
（五）市場驅(qū)動(dòng)及商業(yè)模式演變
盡管目前人們普遍意識到，傳統(tǒng)配電模式正在經(jīng)歷根本性變革，但公用事業(yè)的利益相關(guān)方，仍處于對行業(yè)未來結(jié)構(gòu)的探索和思考中。
由于當(dāng)今傳統(tǒng)公用事業(yè)依然將大部分精力，關(guān)注在短期優(yōu)先事項(xiàng)和約束條件，新的參與者和產(chǎn)消者正在進(jìn)入市場填補(bǔ)空白。他們通過能夠監(jiān)測電價(jià)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，并可推動(dòng)能源消費(fèi)模式的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)最低價(jià)格，這些產(chǎn)消者的影響力不斷增強(qiáng)。
施耐德電氣認(rèn)為，未來的智能電網(wǎng)將帶來諸多相關(guān)商業(yè)戰(zhàn)略，其中包括高度寬松的監(jiān)管環(huán)境，創(chuàng)新性動(dòng)態(tài)定價(jià)體系，在需求管理業(yè)務(wù)規(guī)劃中建立領(lǐng)導(dǎo)地位，由集中式發(fā)電廠轉(zhuǎn)向更多本地的微電網(wǎng)，以及建立覆蓋所有運(yùn)營領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
[1]當(dāng)分布式能源系統(tǒng)（主要是太陽能光伏）價(jià)格下降時(shí)，一些“產(chǎn)銷者”（prosumer）的能源成本會(huì)低于電網(wǎng)提供的能源成本。因此，他們便會(huì)試圖避免與網(wǎng)絡(luò)的鏈接，以逃避成本。這種相互關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)設(shè)施的成本將不得不分擔(dān)到更少的客戶身上，促使更多的人脫離公用網(wǎng)絡(luò)，成為自主“產(chǎn)銷者”。這一現(xiàn)象被稱為“公用事業(yè)的死亡螺旋”。
[2]根據(jù)Jevon悖論，如果發(fā)電過程變得更有效率，除了降低特定用電所需的電量之外，提高的效率還會(huì)使用電的相對成本更低，而這反過來又會(huì)增加用戶對電力的需求，從而維持公用事業(yè)的電力銷售的可持續(xù)增長。
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