新型電力系統(tǒng)下，發(fā)電端、輸配端、用能側(cè)的變革正在給電能質(zhì)量管理這一傳統(tǒng)市場帶來全新挑戰(zhàn)和巨大發(fā)展空間。
雙碳目標(biāo)下，風(fēng)光等可再生能源發(fā)電大幅增加、輸配端分布式能源多點(diǎn)并網(wǎng)、用能側(cè)多元化電力負(fù)荷的加入，使得“電能質(zhì)量管理”成為業(yè)內(nèi)高度重視和亟需優(yōu)化的重要課題;另一方面，終端用能電氣化水平正在成為考量一個國家能源轉(zhuǎn)型成果的重要指標(biāo)，按照《“十四五”現(xiàn)代能源體系》規(guī)劃要求，2025年我國電能占終端用能比重將達(dá)30%左右，電能質(zhì)量市場需求也隨著政策的推進(jìn)而迅速增長擴(kuò)大。
挑戰(zhàn)升級
當(dāng)前，新型電力系統(tǒng)建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)和我國高端制造產(chǎn)業(yè)的快速增長，成為電能質(zhì)量業(yè)務(wù)未來3-5年高速增長的強(qiáng)勁驅(qū)動。
2021年，我國首次提出構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。意味著未來占比近80%的可再生能源發(fā)電將扛起“碳達(dá)峰、碳中和”任務(wù)大旗。但以高波動、高電力電子設(shè)備為主要特征的風(fēng)光大幅并網(wǎng)將對電網(wǎng)供電可靠性帶來新的挑戰(zhàn)，如何實(shí)現(xiàn)新能源并網(wǎng)后電能質(zhì)量的“可監(jiān)測、可分析、可管控”，成為新型電力系統(tǒng)建設(shè)的重要任務(wù)。
與此同時，“源網(wǎng)荷儲”一體化模式的興起帶來了更為分散的配電架構(gòu)和更復(fù)雜的終端負(fù)荷，分布式能源在配電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用場景愈加廣泛，配網(wǎng)電能質(zhì)量要求被提升至新一輪高度。
一個典型的例子是，當(dāng)下新能源汽車充電樁數(shù)量與充電功率不斷增加，未來充電站很可能成為區(qū)域配電網(wǎng)最大的變動性負(fù)荷。而新能源汽車充電與城市用電負(fù)荷曲線高度重合，高峰時充電不但會進(jìn)一步拉大峰谷差距，其瞬時的負(fù)荷變化也極易影響供電系統(tǒng)中各個節(jié)點(diǎn)的電壓水平，嚴(yán)重時易產(chǎn)生電壓偏移，影響電能質(zhì)量和配網(wǎng)供電穩(wěn)定與安全。
我們再將視角轉(zhuǎn)向用能側(cè)。
當(dāng)下，電能質(zhì)量已經(jīng)成為支撐我國由“大國制造”向“大國智造”轉(zhuǎn)型的必然要求，這一點(diǎn)在工業(yè)領(lǐng)域體現(xiàn)得尤其明顯。隨著中國對高端制造業(yè)的持續(xù)加大投入，芯片制造、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)療設(shè)施等行業(yè)的高自動化和高精密加工產(chǎn)線極易受到諧波污染、電壓驟降、供電中斷等問題的影響，造成巨大的設(shè)備損耗和生產(chǎn)損失。
以數(shù)據(jù)中心為例，一方面數(shù)據(jù)中心對供電質(zhì)量要求較高，頻繁發(fā)生的電壓、電流不穩(wěn)會造成數(shù)據(jù)丟失;另一方面，數(shù)據(jù)中心的變頻空調(diào)、制冷設(shè)備又是主要的諧波源，僅在數(shù)據(jù)中心這一供電場景中，就兼具大部分用能端所面臨的電能質(zhì)量難題。
可以說，無論是電力供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，還是負(fù)荷側(cè)用能管理，市場對于電能質(zhì)量的管理和優(yōu)化需求均在逐步攀升，也是這一傳統(tǒng)市場迎來加速發(fā)展的背后邏輯。
“閉環(huán)”管理
一般而言，無論是電網(wǎng)需求亦或是工業(yè)生產(chǎn)，乃至更貼近用戶側(cè)的低碳園區(qū)等領(lǐng)域，功率因數(shù)、諧波污染、電壓治理是電能質(zhì)量管理的三大痛點(diǎn)。
作為全球能源管理與自動化領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型專家，施耐德電氣基于以上三個用戶痛點(diǎn)，從電能質(zhì)量的監(jiān)測、評估、分析、控制全業(yè)務(wù)流程深入，研發(fā)并推出以新一代PowerLogic™ Smart PQE數(shù)字化電能質(zhì)量成套設(shè)備為核心的閉環(huán)電能質(zhì)量綜合治理應(yīng)用方案，完美實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償、諧波濾除、動態(tài)電壓恢復(fù)的電能質(zhì)量綜合治理，有效避免配用電系統(tǒng)故障，推動電能質(zhì)量提升，提高電力系統(tǒng)健康水平，確保電氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，是切實(shí)提升電能質(zhì)量管理的有效路徑。
首先，通過搭載先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)的傳感器、電能質(zhì)量儀表等互聯(lián)互通底層配電產(chǎn)品，全面準(zhǔn)確監(jiān)測配電系統(tǒng)及其關(guān)鍵回路上的主要電氣參數(shù);
然后，基于強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸、存儲及計算技術(shù)將本地數(shù)據(jù)進(jìn)行云端分析，預(yù)測系統(tǒng)電能質(zhì)量問題，提高能源使用效率，以專業(yè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)主動運(yùn)維;
最后，基于分析結(jié)果，實(shí)現(xiàn)預(yù)判問題進(jìn)而采取防范措施。合理添加VCK靜態(tài)無功補(bǔ)償、PCS+/PCSn有源濾波、PQU動態(tài)無功補(bǔ)償、DVR/DVRS動態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)戎卫碓O(shè)備，保證配電系統(tǒng)安全運(yùn)行和企業(yè)精益生產(chǎn)。
可以說，在基于“監(jiān)測-分析-治理”于一體的電能質(zhì)量 “閉環(huán)” 管理下，施耐德電氣為各行業(yè)電力用戶實(shí)現(xiàn)“故障預(yù)測處置”、“電能質(zhì)量優(yōu)化”、“遠(yuǎn)程智能控制”三大價值。
此外，EcoStruxure™ Power Advisor (PA) 電力顧問是以電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量與配電網(wǎng)絡(luò)電力健康為主題的數(shù)字化應(yīng)用分析工具，在上述閉環(huán)管理中擔(dān)任預(yù)測系統(tǒng)電能質(zhì)量問題、提高能源使用效率、以專業(yè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)主動運(yùn)維的角色，也是施耐德電氣電能質(zhì)量管理產(chǎn)品的重要支撐應(yīng)用之一。
數(shù)字化加持
一直以來，電能質(zhì)量管理都被認(rèn)為是較傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)，但隨著新型電力系統(tǒng)的逐步推進(jìn)，電能質(zhì)量問題已經(jīng)隨著負(fù)荷多樣性變得越來越復(fù)雜。
而數(shù)字技術(shù)恰恰就是能讓隱藏問題透明化、復(fù)雜問題邏輯化的有力抓手。隨著數(shù)字化、智能化的深入，電能質(zhì)量這一傳統(tǒng)賽道正在加速崛起，成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐。
2022年3月，國網(wǎng)江蘇建成覆蓋全省的電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)，積累了海量的電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)挖掘全面反映電網(wǎng)運(yùn)行性能、負(fù)荷綜合用電特性、能耗水平等指標(biāo);
2022年6月，深圳完成了全國最大的城市電網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，將電能質(zhì)量監(jiān)測裝置安裝于全市310余座變電站，以及300余家重要敏感用電單位的10千伏出線，滿足高新技術(shù)制造、人工智能、金融等電能質(zhì)量敏感行業(yè)的用電安全需求;
同樣利用數(shù)字化技術(shù)支撐電能質(zhì)量優(yōu)化的還有國網(wǎng)北京電力，其基于5G通信的電能質(zhì)量監(jiān)測平臺實(shí)時監(jiān)測重要設(shè)備、電源及負(fù)荷等，提升電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并成功應(yīng)用在多個重大保電活動中。
當(dāng)前，配電系統(tǒng)的安全可靠、綠色節(jié)能已經(jīng)成為用能測剛需，在市場的快速增長下，施耐德電氣也將電能質(zhì)量管理作為核心業(yè)務(wù)之一重點(diǎn)推進(jìn)——落地施耐德電氣數(shù)字配電中國研發(fā)中心、在廈門工廠部署從模塊到設(shè)備的整個生產(chǎn)交付體系，以及不斷擴(kuò)充專業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)人才支撐，以此來滿足不斷增長的行業(yè)訴求。
事實(shí)上，對于施耐德電氣這樣的老牌電力電氣和數(shù)字化服務(wù)企業(yè)來說，數(shù)字化電能質(zhì)量管理的價值已遠(yuǎn)不止體現(xiàn)在其成套設(shè)備產(chǎn)品上，更是施耐德電氣參透各行各業(yè)負(fù)荷特征、打造不同行業(yè)智能配電解決方案的利器，也是其在智能配電領(lǐng)域最大的優(yōu)勢所在。
2023年施耐德電氣創(chuàng)新峰會于近期盛大召開
未來，新能源發(fā)電、直流配電網(wǎng)以及儲能等大批非線性源荷資源的入網(wǎng)將為電能質(zhì)量管理帶來新一輪的挑戰(zhàn)，企業(yè)唯有迎難而上，銳意創(chuàng)新，才能跟上新型電力系統(tǒng)發(fā)展的快速節(jié)奏，駛?cè)腚娔苜|(zhì)量這一輪快速增長的賽道。
