以新型电力系统应对“双碳”变革 以绿色能源管理通向“零碳”之境

围绕着构建碳中和社会，中国正在进行一场深刻的能源革命。数据显示，电力行业二氧化碳排放量占我国能源行业排放总量的近50%，是减排的重点领域，同时，电力是非化石能源最重要的应用模式，电力行业是最具深度低碳潜质的行业。国际能源署(IEA)研究成果显示，超过90%的能源排放可以通过终端高比例电气化、发展可再生能源以及提高能效加以解决。因此，能源转型的关键在电力，电力的低碳转型是能源、甚至是全社会脱碳的核心环节。

与此同时，根据国际可再生能源机构(IRENA)的测算，到 2050 年全球能源碳排放下降70%，其中一半以上的减排贡献来自可再生能源。在新能源成为主体能源的过程中，电力系统的运行平衡机制和统筹规划机制，将发生“质”变，一个可以适配以新能源为主体的新型电力系统应运而生。

7月14日，以“数字赋能，全程减碳”为主题的施耐德电气中国2022创新峰会在云端拉开帷幕。峰会上，施耐德电气正式发布《绿色之径——新型电力系统行业洞察》白皮书，对未来电力发展的需求与“新型电力系统”的图景进行了深入解析，并围绕 “电力需求侧”发力对于构建新型电力系统的重要性进行了重点阐述，以期通过深挖“电力需求侧”减碳潜力，为推进电力转型、能源转型，以及“双碳”目标的最终达成提供借鉴。

四大特征显现，应对新能源大规模接入

2021年3月15日，中央财经委员会第九次会议上提出实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措——构建以新能源为供给主体的新型电力系统。随后，“构建新型电力系统”日益成为社会各方的共同关切与行动指南。

施耐德电气认为，发展新型电力系统的过程，本质是适应新能源大规模接入的过程。为了适应新能源发电比例和终端电气化率的快速提升，新型电力系统将呈现出清洁低碳、安全灵活、数字化及市场化四大特征，进而实现电力流、信息流和价值流的“三流合一”，以支撑“双碳” 目标的达成。

首先，以新能源为主体是新型电力系统的核心，伴随风电、光伏为代表的新能源装机量、发电量将逐步增加，电力的清洁低碳程度将大幅度提升。

而新能源发电的波动性和间歇性要求电力系统必须具备灵活性，新能源大规模应用需要以安全灵活为基础。2020 年，我国风电 + 光伏发电量占比约 9.5%，弃风率 3.5%，弃光率 2%。为了应对新能源发电的波动性和间歇性特征，新型电力系统需要通过扩大调节电源规模、增加储能容量、挖掘需求侧需求等方式，进一步强化灵活性，可靠性，连续性，以提升消纳能力，实现有序安全用电。

同时，新型电力系统需要大量的信息采集和运行分析，以确保电网的安全稳定和可靠供电，数字化则为新型电力系统注入灵魂。数字化浪潮正在影响各行各业，以新能源为主体的新型电力系统同样需要在发、输、变、配、用、储等各个环节应用如人工智能、云计算、5G 等数字化技术，进行信息采集和运行分析，将“无序”数据转化为有价值信息，同时结合微电网、智能网关等手段，不断提升运维管理效率，及“可观、可测、可控”水平，进而持续优化电网安全性及灵活性。

此外，市场化将为辅助电力系统运转提供新动力。在新型电力系统的电力供需平衡过程中，电价政策和机制将成为市场配置资源的基础，可以有效调动各环节的积极性，提升系统灵活性。

需求侧全面重塑，复杂挑战不断叠加

新型电力系统发展的四大趋势日益显著，而作为电力系统中重要的一环，需求侧脱碳量占到全球减排量的一半，且涉及面更加广泛。随着越来越多的需求侧企业参与到这场变革中，在配电与用电两个环节，也出现了诸多迫切需求和潜在机遇。

面向碳中和社会，施耐德电气认为，未来电力需求侧将呈现全新画像。未来新型电力系统的需求侧系统，将是一个个拥有多种形式分布式能源、储能基础设施、柔性智能配电网络和可观可控负荷的“源网荷储”一体化的微型电力生态系统。它通过数字化终端设备、绿色能源管理体系和新型电力电子技术，系统优先利用本地分布式清洁能源，促进平衡消纳，实现削峰填谷，并可与电网或其他微型电力生态系统进行电力流、信息流、价值流实时交互、灵活响应，相互支撑，实现清洁低碳、节能高效、成本最优、安全可靠的目标。

在颠覆旧传统，重塑新秩序的过程中，需求侧同样面临多重复杂挑战。除了履行自身社会责任，企业还要面对众多外部压力，如因能耗双控、产业结构调整等造成的用电困难，“碳税”制度，以及整个供应商体系和产业链的碳管理能力等。同时，企业承受的碳排放成本将持续增长，且随着碳排放配额制度的逐步成熟，企业综合用能成本也将随之提高。此外，规模化接入分布式新能源、更大比例应用电力电子元件应用，以及设备交互性的提升，将使用电负荷更复杂多样，峰谷差更显著，使供电连续性和波动性风险增加。最后，我国包括芯片、半导体、精密制造等众多高科技行业蓬勃发展，厂房内使用的大量精密仪器、高端设备等对电能质量要求极为苛刻，因而如何适应新能源的大量接入，确保供电可靠性和连贯性，同样值得高度关注。

破局三步走：理念先行、能力创建、按图索骥

面对机遇与挑战，对于需求侧企业而言，以碳中和为目标的绿色转型已刻不容缓。要取得最终成功，绝非一蹴而就，需要循序渐进，以先进理念作为战略指导，以创新能力配合适当工具，以成功案例引导落地执行。

第一步，理念先行。企业必须在思想层面、理念层面建立新的认知，与碳中和规划一道，设计10年乃至更长时间的转型规划。企业可以通过以下三步，从全局角度，运用系统性的方法梳理实现清洁低碳、用能成本降低和安全可靠不同目标的优先级，集中有效资源，快速实现目标。

摸现状、做规划、留接口：结合企业现状与发展阶段制定详细规划，构建以清洁电力为主体的、多样化能源供应结构，同时做好系统开放性设计，提高系统兼容性， 以便在未来吸纳新技术。

构建系统级架构：打造微型电力生态，构建清晰的系统级架构，在四个方面形成改变——从分散管理，到集中调控;从单一的电能，到多种能源综合利用;从系统内部管理，到与外部互通互联;从就地管理，到云端应用与分析。

全生命周期考量：在系统建设过程中，将关注点聚焦在全生命周期成本与效果的考量。同时，利用数字化手段，建立资产管理平台，优化资产管理水平，设备全生命周期使用及人力成本。

第二步，能力创建。为将美好愿景转化为现实，企业需要匹配创新能力，打造适合的工具，其中涵盖提高绿电应用能力和比例、提升自身数字化运营能力、强化配电网的智能化属性等。

拥抱绿电，低碳转型：除了购买绿电、绿证等交易行为，企业还可通过建设分布式新能源，使用储能设施等实现清洁低碳与用电成本降低，并利用软件系统辅助电力供需平衡、自产自消。此外，企业还可通过使用“绿色”电气设备本，如无六氟化硫开关柜等电气设备，有效降低设备对环境造成的影响。

数字运营，降本增效：一方面，通过搭建数字化能量管理系统，实现不同用电环节间的负荷分配，改善能源结构，优化成本。另一方面，通过数字化节能增效方式，让能耗数据透明可控，并进行趋势预测，确保电能的最大使用效率以及设备的最优使用，并给出更加优化和完整的节能方案建议，形成持续优化。

配电升级，安全可靠：越来越多分布式新能源发电建设，以及交互性更强的终端的应用等，都要求配电网更加智能化，如利用更多新型电力电子设备，应对复杂多样的电能质量问题，保障供电连续性;利用数字孪生技术，辅助电网设计、运维、调度等，提高配网弹性;通过对智能电网技术的应用，逐步形成新形态电网与大电网高度协同的未来。

第三步，按图索骥。实现低碳转型、降本提效、安全可靠三大目标，已成为每个需求侧企业的当务之急。对此，施耐德电气认为，利用清洁电气化与数字化技术所产生的叠加效应，进行端到端的能源管理，全面推动能源管理升级，是达成企业发展目标，最终实现“双碳”愿景的最佳方法。

基于这一认知，施耐德电气提出绿色能源管理理念，并通过“创新产品”“软件端到端”“源网荷储一体化”三位一体的关键创新，打造出绿色高效、安全可靠的能源管理解决方案，一方面在融合新能源的接入和使用的同时，保证能源系统与电能质量的稳定可靠，最大化实现新能源的消纳，另一方面以强大数字化能力，让各个环节能源的使用和表现透明可见，有效发现系统风险，优化构架提高能源利用率，从而帮助不同行业客户减少最多50%的碳足迹，节省高达60%和75%的资本及运营支出，提升50%设备可用性和25%场所安全性，并节约30%的成本。

欲了解更多信息，请访问施耐德电气《绿色之径——新型电力系统行业洞察》白皮书：

https://go.schneider-electric.cn/China_LVC_CN_202207_Power-System-Whitepaper_MFLP.html?sDetail=WP-Power-System-SE.cn_CN