浅析“碳达峰、碳中和背景下电力系统转型面临的挑战与对策”

1、概述

       2021年是碳中和元年，为了稳步推进双碳目标，“十四五"规划进一步提出完善能源消费强度和消费总量的“双控"制度。日前，清华大学电机系主任康重庆教授，从分析我国“碳达峰、碳中和"的战略意义出发，阐述了“碳视角下电力系统转型"；康教授从电视角VS碳视角出发，提出电力系统低碳转型成为关键抓手；建立碳视角下电力系统全环节碳排放计量与分析；面向双碳目标，研究电力系统低碳化转型战略-技术-市场的协调解决方案。

2、实现“碳达峰、碳中和"目标，我国电力系统面临哪些挑战？

       实现“双碳"目标，将伴随着强随机性、波动性的新能源大规模并网以及电动汽车、分布式电源等交互式设备大量接入。将面临一系列挑战：1、高比例可再生能源低惯性，高随机性；2、高比例电力电子装置瞬态过程复杂，需要新的分析理论。3、多能源系统的耦合，时间常数差异比较大。

3、构建新型电力系统是实现转型达成“双碳"目标的途径之一。

       构建以新能源为主体的新型电力系统，已经成为推进碳达峰，碳中和的重要举措，也将成为未来我国电力能源领域一场体制改革与技术革命，成为发展能源互联网的基础和核心，是双碳战略要求下，实践能源互联网的具体抓手。

以新能源为主体的新型电力系统，包括：新能源为主体的电源结构，高弹性的数字化、智能化电网，源网荷储、多元互动，及以电为中心的综合能源服务体系等，通过统一有机协调的电力市场，实现电力系统各环节紧密链接、稳定有序，为经济社会发展提供动力支持。

4、安科瑞微电网解决方案助推新型电力转型，助力“双碳"目标。

       安科瑞多年来聚焦能效系统和能源互联网，帮助电力系统提升能效。公司具备从云平台软件到终端元器件的一站式服务能力，形成了“云-边-端"的能源互联网生态体系，解决方案涵盖电力、环保、新能源、消防、数据中心、智能楼宇、智慧校园、智慧医院、智慧工厂、智慧交通、市政工程等多个领域。

4.1能源管控平台

       对于高耗能电力企业，要实现节能降耗目标，一是优化产业布局和流程结构，淘汰落后工艺。二是按照开源、降耗、节能、增效的原则，利用好新能源和技术创新，以智慧能源管理平台等辅助管理手段提高能源利用效率，实现节能减排。其中智慧能源管理平台无疑是投入少，性价比高的一种方式，也是实现能源数字化和节能管控的数据基础。

①　掌握能耗数据

       系统采集建筑电、水、气、冷热量等能源消耗数据和光伏、储能等新能源数据，对用能数据进行分析，按照区域、部门、用电设备类型进行细分和折标计算，提供同比、环比分析比较和用能数据追溯，同时可以提供尖峰平谷各时段用能数据和报表，帮助用户梳理能源账单明细，及时发现跑冒滴漏等能源浪费。

②　淘汰落后产能

       能源管控平台通过采集企业能源数据，并进行多维度统计、分析和展示，辅助企业进行能源采购贮存、分配转化、使用放散等各环节的综合监测、调度和平衡优化，帮助企业了解各类能源消耗量，进而细化分析到车间、产线、班组、工序工艺能耗以及产品单耗，帮助企业找出高出行业标准能耗的环节，从而对症下药，改善或淘汰落后产能。

③　了解节能潜力

      系统对企业各类能耗进行折标计算、能源成本分析、碳排放趋势、分项能耗占比、区域能源消耗对比等统计，并三维展示企业重要工艺或设备的能源消耗动态，让管理者实时掌握企业，车间，产线，工序，设备的电、水、燃气、压缩空气、流量、压力、温度等状态。按照能源计划或制定的绩效指标进行KPI考核，预测企业能源消耗趋势，帮助企业了解内部能效水平和节能潜力。

④　负荷预测和控制

       系统可以根据企业排产计划结合能耗双控指标对企业能耗进行预测和合理分配，在企业能耗逼近警戒值时及时发出告警信号，也可以按照预先设置的优先顺序自动切除负荷，比如空调、充电桩等，保障企业正常生产。

4.2能源管理云平台

       随着城市化进程的建设，中国建筑能耗已经占到全社会能源消耗的三分之一，大型建筑的节能减排成为实现双碳目标的重点之一。AcrelCloud-5000能源管理云平台适合建筑能耗数据的采集和展示分析，包括学校、医院、商业综合体、政府机关办公建筑、酒店等等。系统可通过局域网、互联网或者4G网络采集不同区域多个建筑或单位的用能数据。

       平台采集建筑电、水、气、冷热量等能源消耗数据和光伏、储能等新能源数据，对用能数据进行分析，按照区域、部门、用电设备类型进行细分和折标计算，提供同比、环比分析比较和用能数据追溯，同时可以提供尖峰平谷各时段用能数据和报表，帮助用户梳理能源流向和账单明细，及时发现跑冒滴漏等能源浪费。目前安科瑞已经配合上海、江苏、云南等地市或区住建部门搭建了区域性国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗管理系统，协助当地政府部门掌握建筑能耗数据，制定降耗减排措施提供数据支持。

4.3重点用能单位能耗在线监测系统

       重点用能单位能耗在线监测主要目标是能源消耗超过一定规模的能源消耗大户。2021年2月25日发改委第四次发布了《关于进一步推动重点能用能单位能耗在线监测系统建设的通知》的红头文件，要求确保7月底前按照《NHJC-2018 重点用能单位能耗在线监测系统》系列标准要求完成重点用能单位能耗数据的上传，加强能源消费总量和强度“双控"形式分析和预测预警，推动完成“双控"目标任务。

       安科瑞Acrel-5010重点用能企业能耗在线监测系统按照标准要求研发，可为企业接入端系统提供解决方案。系统从现场传感器或生产过程控制系统中采集能耗相关数据，考虑到企业生产网络与办公网络(互联网) 之间并不互通的实际情况，企业接入端系统将通过具备2+1架构的物理隔离装置--能耗在线监测端设备，在数据传递过程中确保从生产网络（内网）获取的能耗数据以单向传递、隔离加密、文件摆渡的形式安全传递到办公网络(外网)，再通过外网主机侧的CA数字认证证书进行身份认证识别后上传至省(市）级平台。

       除了满足政府要求的数据上传的要求，安科瑞还可帮助企业搭建能源管理平台，通过该平台可实现对企业用能的精细化管理，并进一步挖掘潜在的能源节约空间和改造机会，进而实现节能降耗与提质增效，现已完成100多家重点用能单位能耗在线监测系统的数据上传和端系统建设。

4.4分布式光伏发电解决方案

       在碳中和方案的可选项中，新能源的使用可能是较多的选择。风电和集中式光伏电站受地理和自然条件限制，不可能适用于所有地方，所以分布式光伏由于其灵活性必将被大力发展。安科瑞在分布式光伏系统中可以提供汇流箱、直流汇流采集装置、防逆流检测装置、电能质量监测、直流计量、智能网关、分布式光伏运维云平台等解决方案。

        AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台软件可以帮助用户监视分布在区域内各分布式光伏电站的运行状态（如电站地理分布、电站信息、逆变器状态、发电功率曲线、是否并网、当前发电量、总发电量等信息）。显示接入的电站位置、数量、装机容量、发电量信息、减少碳排放以及年发电量排名。

5、总结

       在电力系统转型过程中，要结合新能源发电、储能、源网荷储协调控制的要求，统筹规划、合理布局电力信息应用系统及其基础设施，要拓展升级与协调调度自动化、厂站自动化、配电自动化、需求侧响应、电力市场、储能管理、安全稳定控制等系统的功能与信息感知及应用，强化信息安全管理，应用信息化技术，确保系统合理可靠。