打造“碳中和”園區(qū)關鍵之道 低碳理念與綠色技術的完美交融
2022/3/16 15:00:39 來源:中國企業(yè)新聞網(wǎng)
導言:作為深化能源改革、助推“雙碳”目標落地的關鍵一年,2022年新春伊始,國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》中明確提及“鼓勵建設綠色用能產業(yè)園區(qū)和企業(yè),發(fā)展工業(yè)綠色微電網(wǎng),支持在自有場所開發(fā)利用清潔低碳能源”。
作為深化能源改革、助推“雙碳”目標落地的關鍵一年,2022年新春伊始,國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》中明確提及“鼓勵建設綠色用能產業(yè)園區(qū)和企業(yè),發(fā)展工業(yè)綠色微電網(wǎng),支持在自有場所開發(fā)利用清潔低碳能源”。而如何通過數(shù)字化、智能化手段實現(xiàn)園區(qū)發(fā)電、配電、用電的協(xié)同運作,讓園區(qū)更低碳化、經濟效益最大化?不久前ABB推出的《ABB智慧園區(qū)碳中和白皮書》為這一目標提供了可行的路徑參考及標桿示例。
加速綠色能源接入,筑牢園區(qū)實現(xiàn)低碳目標的核心底座
自1979年深圳蛇口工業(yè)園打響了中國產業(yè)園區(qū)發(fā)展的第一炮,園區(qū)建設正式步入快車道,以科技創(chuàng)新驅動的高新區(qū)、科技園和以商貿流通驅動的物流園、自貿區(qū)相繼涌現(xiàn),推動著中國社會經濟的飛速發(fā)展。而除了狹義的園區(qū)外,大家每天生活中都接觸到的住宅、商業(yè)、建筑、學校以及工廠都是園區(qū)的范疇之一。
《ABB智慧園區(qū)碳中和白皮書》指出,產業(yè)集群的壯大以及生產規(guī)模的擴增為能源消耗帶來了一定壓力,各類產業(yè)園區(qū)的能源消費總量已超過全國能源消費總量的1/3。由于國家能源局預測到“十四五”末,以新能源為主體的可再生能源發(fā)電裝機將占中國總電力裝機的比例將超過50%等,因此實現(xiàn)園區(qū)的零碳智慧升級,需要在園區(qū)規(guī)劃、建設、管理、運營全方位系統(tǒng)性融入碳中和理念,將更多非化石能源發(fā)電、分布式清潔能源以及儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)以筑牢其核心電力底座,同時以數(shù)字化手段整合節(jié)能、減排、固碳、碳匯等碳中和措施,以智慧化管理實現(xiàn)產業(yè)低碳化發(fā)展、能源綠色化轉型、設施集聚化共享、資源循環(huán)化利用,實現(xiàn)園區(qū)內部碳排放與吸收自我平衡,生產生態(tài)生活深度融合。
通過綜合能源建設,園區(qū)也將不再是能源的消耗者,而轉變成能源互聯(lián)網(wǎng)的重要基石。以光伏發(fā)電為例,在園區(qū)的既有土地資源上利用清潔的太陽能,可以降低園區(qū)的綜合能耗,同時光伏電站將降低建筑物對空調的依賴,減少建筑物的空調能耗。光伏電站采用的自發(fā)自用余量上網(wǎng)模式,也能獲取不錯的經濟收益。此外,在園區(qū)內配置一定容量的儲能裝置,可以用來評述光伏發(fā)電的輸出,其次還可以用來作為園區(qū)的備用電源,起到削峰填谷的作用,降低園區(qū)的峰值功率。
作為可再生能源創(chuàng)新技術的領先供應商,ABB擁有先進的新能源解決方案,提供全面配套中低壓產品,結合ABB Ability™智慧能源管理中臺、智慧微電網(wǎng)管理等數(shù)字化解決方案,可以幫助園區(qū)實現(xiàn)從發(fā)電到并網(wǎng)再到用電的完整新能源全鏈數(shù)字化部署,助力打造綠色低碳的園區(qū)能源電力系統(tǒng)。
完善能源微電網(wǎng)有機調控,實現(xiàn)園區(qū)用能穩(wěn)定高效
園區(qū)能源系統(tǒng)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的基石之一,除了要在供給側進行綜合能源優(yōu)化外,隨著更多新能源發(fā)電及儲能系統(tǒng)接入,將面臨能源管理和提高使用效率等難題,包括如何進行柔性調配使用或者出售給公共電網(wǎng)、能源流向雙向可逆給電網(wǎng)的調度管理帶來的種種困難等。
針對多種能源共存的園區(qū)用能需求,ABB Ability™智慧能源管理系統(tǒng)可以利用大量成熟的控制算法,提供統(tǒng)一的管理功能,確保園區(qū)能量的最佳性能,降低園區(qū)電網(wǎng)的波動,同時調控工廠內的可調復載以及發(fā)電容量,實現(xiàn)園區(qū)層級的虛擬電應用,提高園區(qū)供電可靠性,并降低園區(qū)的峰值功率。與其他產品相比,ABB Ability™智慧能源管理系統(tǒng)具有明顯的設備接入和系統(tǒng)接入優(yōu)勢,還支持邏輯分析功能,可以對諧波、能耗等進行統(tǒng)一的自動分析,為就地治理和能耗優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持!
ABB Ability(TM)智慧能源管理系統(tǒng)能夠對智慧園區(qū)進行全面能耗監(jiān)測
ABB Ability™智慧能源管理系統(tǒng)設備接入層支持300多種專業(yè)電力行業(yè)通信協(xié)議,可靈活接入各廠家、各型號的設備,直接與用能終端進行通訊,其通訊的可靠率和通訊效率得到非常大的提升,并且在接入數(shù)量上,平臺采用的是分布式的設計,可以快速進行系統(tǒng)拓展,方便進行大園區(qū)的管理。在系統(tǒng)接入上,ABB Ability™智慧能源管理系統(tǒng)采用的是跨應用的平臺設計理念,能耗監(jiān)視與后臺監(jiān)控、地理信息管理、資產管理、新能源接入等都是同一個平臺,這樣無需配置獨立的能耗系統(tǒng),可以實現(xiàn)多應用的底層數(shù)據(jù)打通,方便進行能耗數(shù)據(jù)的分析,而且系統(tǒng)具備了非常強的跨系統(tǒng)連接能力。
對園區(qū)的能耗進行全面監(jiān)視和分析之后,園區(qū)的電能質量問題就有可能會暴露,例如電源故障、斷路器的分閘和熔絲熔斷,以及園區(qū)內的一些精密敏感負載包括UPS系統(tǒng),變頻控制設備的損壞、功能性故障或者壽命縮短等。此外,園區(qū)接入新能源的隨機性、不穩(wěn)定性、間歇性等特點可能導致微電網(wǎng)的電力支撐能力減弱,由此可見電能質量對園區(qū)穩(wěn)定高效運行至關重要,在運行階段要重點考慮園區(qū)微電網(wǎng)整體故障處理方案。
園區(qū)能源微網(wǎng)架構圖
依托成熟的IEC61850/GOOSE數(shù)字化電力通信技術,園區(qū)微電網(wǎng)整體故障自知自愈方案以邊緣設備的高速自主通信為基礎,結合園區(qū)微電網(wǎng)拓撲動態(tài)進行實時分析,實現(xiàn)電力故障的自知自愈。目前,該方案在行業(yè)內已有應用落地,但大多僅局限在同一電壓等級電網(wǎng)的故障自愈場景中,后備方案仍待提高;诖,ABB進一步完善了園區(qū)微電網(wǎng)整體故障處理方案,實現(xiàn)年均停電小于30s,供電可靠性高達99.9999%。
提升能源管理數(shù)字化水平,開啟智慧運維新時代
能源微電網(wǎng)與電能質量的高效穩(wěn)定運行只是低碳園區(qū)的基礎保障,而借助電網(wǎng)體制改革,以微電網(wǎng)、增量配電網(wǎng)為依托,輔以ABB園區(qū)微電網(wǎng)整體故障處理方案等數(shù)字化手段,深入挖掘園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的綠色低碳效應,探尋電能綜合能源利用體系“最優(yōu)解”,才能真正打造面向未來的碳中和園區(qū)。
其中,設備的可靠性成為生產效益和產品質量的關鍵因素,根據(jù)設備的故障概率以及其影響范圍不同,設備的維護策略也不相同。但目前園區(qū)在運行中的設備管理主要以被動維護和定期檢修為主,一些關鍵設備比如配件設備或者風機、泵等工藝設備沒有得到更有效的管理。
針對關鍵資產如何進行健康的管理,不久前ABB Ability™ EAM能效與資產健康管理云平臺將原有ABB Ability™ EDCS智能配電管理系統(tǒng)和MyRemoteCare資產健康平臺整合升級,使中低壓產品能效及資產管理融為一體,幫助用戶降低整個資產生命周期總投入成本,加速實現(xiàn)固定投資向運營投入轉換,解決了本地部署數(shù)字化方案的痛點,能有效滿足園區(qū)用戶能效及資產管理需求!
基于ABB Ability(TM) EAM能效與資產健康管理云平臺實現(xiàn)園區(qū)設備無憂運行
實現(xiàn)能效及資產管理的一體化管理首先需要通過數(shù)據(jù)的采集監(jiān)測,ABB還可提供智能的一體化中低壓配電設備,例如在中壓開關柜上的智能無線測溫技術、中壓斷路器上的運動監(jiān)測及電氣監(jiān)測、氣體絕緣開關柜上的氣體密度在線監(jiān)測、低壓開關柜上以太網(wǎng)集成的溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)等,實現(xiàn)了設備健康數(shù)據(jù)的實時在線采集。在不影響設備安全可靠性的前提下,完成了一次設備與二次設備的完美融合。
收集設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)之后,ABB進行大量的分析與研究,最終得出了智能診斷算法的最佳實踐,也就是以機理模型為核心,以工業(yè)大數(shù)據(jù)為補充,使智能診斷算法的精度得到大幅的提升,從而實現(xiàn)設備健康狀態(tài)的有效診斷和預測。此外,ABB數(shù)字化解決方案提供的可移動的配電管家根據(jù)診斷故障信息,從全生命周期出發(fā)考慮,結合園區(qū)內維護人員、維護設備以及系統(tǒng)運行情況和資源進行專業(yè)化的管理,確保配電系統(tǒng)的全面工作盡在掌控,極大的提高運維效率,降低故障率。
舉例來說,ABB為上海外高橋保稅區(qū)提供的數(shù)字化配電解決方案,便依托ABB Ability™ EAM能效與資產健康管理云平臺助力園區(qū)提升用電連續(xù)性、穩(wěn)定性,促進其實現(xiàn)科學用電管理,加速邁進智慧園區(qū)時代。
未來零碳園區(qū)先鋒案例,彰顯ABB低碳實力擔當
正如《ABB智慧園區(qū)碳中和白皮書》提到的,在低碳園區(qū)的建設上,園區(qū)管理者應戰(zhàn)略先行,依照相關國際、國內標準與行業(yè)政策,大力構建清晰的綠色管理體系,在園區(qū)運營活動中強化低碳發(fā)展理念,同時整體布局低碳能源系統(tǒng)。在較高清潔能源使用比例的前提下,做好風電、光伏等能源的多能互補,并借助智能微網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)等,實現(xiàn)多策略柔性調控助力園區(qū)彈性微電網(wǎng)建設,釋放碳減排潛力,達成低碳理念與綠色技術的完美交融。
ABB于2019年在德國打造的集團首個碳中和生產基地ABB Busch-Jaeger工廠便是未來碳中和園區(qū)的標桿示例。目前在晴朗的日子里,光伏發(fā)電可滿足工廠100%的日常運營電力需求。為了滿足高峰時段的用電需求,工廠額外的綠色能源均來自經認證的零碳電力,項目預
計每年可減少CO2排放超過630噸,降低4.2%的能源成本。
為進一步探索多策略精準柔性調節(jié)的應用,推進園區(qū)綠色化轉型,ABB還正在對廈門工業(yè)中心智慧園區(qū)實施升級建設項目,包括屋頂光伏和車棚光伏發(fā)電系統(tǒng),并配套儲能和交直流充電設施。智慧能源柔性調節(jié)系統(tǒng)為現(xiàn)有園區(qū)能源管理、樓宇自控系統(tǒng)、充電樁系統(tǒng)進行統(tǒng)一聯(lián)接,部署多策略柔性調控系統(tǒng)。
園區(qū)作為產業(yè)集聚發(fā)展的核心單元,也是中國推進新型城鎮(zhèn)化、實施制造強國戰(zhàn)略最重要、最廣泛的空間載體,將在“雙碳”戰(zhàn)略實踐中發(fā)揮至關重要的作用;谠-網(wǎng)-荷-儲智慧能源柔性調控系統(tǒng),可實現(xiàn)分布式清潔能源最大化的就地消納,降低能源成本,助力園區(qū)電力脫碳。同時,在園區(qū)用電端,通過負荷分區(qū)管理及有序用能管理等調優(yōu)策略,可實現(xiàn)最佳的能源效率提升,進一步賦能低碳社會。
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