打造“碳中和”園區(qū)關(guān)鍵之道，低碳理念與綠色技術(shù)的完美交融

北京2022年3月16日 /美通社/ -- 作為深化能源改革、助推“雙碳”目標(biāo)落地的關(guān)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(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見》中明確提及“鼓勵(lì)建設(shè)綠色用能產(chǎn)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(chǎng)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(shí)現(xiàn)園區(qū)發(fā)電、配電、用電的協(xié)同運(yùn)作，讓園區(qū)更低碳化、經(jīng)濟(jì)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(biāo)提供了可行的路徑參考及標(biāo)桿示例。

加速綠色能源接入，筑牢園區(qū)實(shí)現(xiàn)低碳目標(biāo)的核心底座

自1979年深圳蛇口工業(yè)園打響了中國產(chǎn)業(yè)園區(qū)發(fā)展的第一炮，園區(qū)建設(shè)正式步入快車道，以科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的高新區(qū)、科技園和以商貿(mào)流通驅(qū)動(dòng)的物流園、自貿(mào)區(qū)相繼涌現(xiàn)，推動(dòng)著中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(xué)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(chǎn)業(yè)集群的壯大以及生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)增為能源消耗帶來了一定壓力，各類產(chǎn)業(yè)園區(qū)的能源消費(fèi)總量已超過全國能源消費(fèi)總量的1/3。由于國家能源局預(yù)測(cè)到“十四五”末，以新能源為主體的可再生能源發(fā)電裝機(jī)將占中國總電力裝機(jī)的比例將超過50%等，因此實(shí)現(xiàn)園區(qū)的零碳智慧升級(jí)，需要在園區(qū)規(guī)劃、建設(shè)、管理、運(yùn)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(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)以筑牢其核心電力底座，同時(shí)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)低碳化發(fā)展、能源綠色化轉(zhuǎn)型、設(shè)施集聚化共享、資源循環(huán)化利用，實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)部碳排放與吸收自我平衡，生產(chǎn)生態(tài)生活深度融合。

通過綜合能源建設(shè)，園區(qū)也將不再是能源的消耗者，而轉(zhuǎn)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(shí)光伏電站將降低建筑物對(duì)空調(diào)的依賴，減少建筑物的空調(diào)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(cuò)的經(jīng)濟(jì)收益。此外，在園區(qū)內(nèi)配置一定容量的儲(chǔ)能裝置，可以用來評(píng)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(shù)的領(lǐng)先供應(yīng)商，ABB擁有先進(jìn)的新能源解決方案，提供全面配套中低壓產(chǎn)品，結(jié)合ABB Ability?智慧能源管理中臺(tái)、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(shí)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(jī)調(diào)控，實(shí)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(cè)進(jìn)行綜合能源優(yōu)化外，隨著更多新能源發(fā)電及儲(chǔ)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(jìn)行柔性調(diào)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(diào)度管理帶來的種種困難等。

針對(duì)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(dòng)，同時(shí)調(diào)控工廠內(nèi)的可調(diào)復(fù)載以及發(fā)電容量，實(shí)現(xiàn)園區(qū)層級(jí)的虛擬電應(yīng)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(chǎn)品相比，ABB Ability?智慧能源管理系統(tǒng)具有明顯的設(shè)備接入和系統(tǒng)接入優(yōu)勢(shì)，還支持邏輯分析功能，可以對(duì)諧波、能耗等進(jìn)行統(tǒng)一的自動(dòng)分析，為就地治理和能耗優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

ABB Ability?智慧能源管理系統(tǒng)設(shè)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(hào)的設(shè)備，直接與用能終端進(jìn)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(tái)采用的是分布式的設(shè)計(jì)，可以快速進(jìn)行系統(tǒng)拓展，方便進(jìn)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(yīng)用的平臺(tái)設(shè)計(jì)理念，能耗監(jiān)視與后臺(tái)監(jiān)控、地理信息管理、資產(chǎn)管理、新能源接入等都是同一個(gè)平臺(tái)，這樣無需配置獨(dú)立的能耗系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多應(yīng)用的底層數(shù)據(jù)打通，方便進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)的分析，而且系統(tǒng)具備了非常強(qiáng)的跨系統(tǒng)連接能力。

對(duì)園區(qū)的能耗進(jìn)行全面監(jiān)視和分析之后，園區(qū)的電能質(zhì)量問題就有可能會(huì)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(nèi)的一些精密敏感負(fù)載包括UPS系統(tǒng)，變頻控制設(shè)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(jī)性、不穩(wěn)定性、間歇性等特點(diǎn)可能導(dǎo)致微電網(wǎng)的電力支撐能力減弱，由此可見電能質(zhì)量對(duì)園區(qū)穩(wěn)定高效運(yùn)行至關(guān)重要，在運(yùn)行階段要重點(diǎn)考慮園區(qū)微電網(wǎng)整體故障處理方案。

依托成熟的IEC61850/GOOSE數(shù)字化電力通信技術(shù)，園區(qū)微電網(wǎng)整體故障自知自愈方案以邊緣設(shè)備的高速自主通信為基礎(chǔ)，結(jié)合園區(qū)微電網(wǎng)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，實(shí)現(xiàn)電力故障的自知自愈。目前，該方案在行業(yè)內(nèi)已有應(yīng)用落地，但大多僅局限在同一電壓等級(jí)電網(wǎng)的故障自愈場(chǎng)景中，后備方案仍待提高?；诖?，ABB進(jìn)一步完善了園區(qū)微電網(wǎng)整體故障處理方案，實(shí)現(xiàn)年均停電小于30s，供電可靠性高達(dá)99.9999%。

提升能源管理數(shù)字化水平，開啟智慧運(yùn)維新時(shí)代

能源微電網(wǎng)與電能質(zhì)量的高效穩(wěn)定運(yùn)行只是低碳園區(qū)的基礎(chǔ)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(yīng)，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(shè)備的可靠性成為生產(chǎn)效益和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，根據(jù)設(shè)備的故障概率以及其影響范圍不同，設(shè)備的維護(hù)策略也不相同。但目前園區(qū)在運(yùn)行中的設(shè)備管理主要以被動(dòng)維護(hù)和定期檢修為主，一些關(guān)鍵設(shè)備比如配件設(shè)備或者風(fēng)機(jī)、泵等工藝設(shè)備沒有得到更有效的管理。

針對(duì)關(guān)鍵資產(chǎn)如何進(jìn)行健康的管理，不久前ABB Ability? EAM能效與資產(chǎn)健康管理云平臺(tái)將原有ABB Ability? EDCS智能配電管理系統(tǒng)和MyRemoteCare資產(chǎn)健康平臺(tái)整合升級(jí)，使中低壓產(chǎn)品能效及資產(chǎn)管理融為一體，幫助用戶降低整個(gè)資產(chǎn)生命周期總投入成本，加速實(shí)現(xiàn)固定投資向運(yùn)營投入轉(zhuǎn)換，解決了本地部署數(shù)字化方案的痛點(diǎn)，能有效滿足園區(qū)用戶能效及資產(chǎn)管理需求。

實(shí)現(xiàn)能效及資產(chǎn)管理的一體化管理首先需要通過數(shù)據(jù)的采集監(jiān)測(cè)，ABB還可提供智能的一體化中低壓配電設(shè)備，例如在中壓開關(guān)柜上的智能無線測(cè)溫技術(shù)、中壓斷路器上的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)及電氣監(jiān)測(cè)、氣體絕緣開關(guān)柜上的氣體密度在線監(jiān)測(cè)、低壓開關(guān)柜上以太網(wǎng)集成的溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備健康數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)在線采集。在不影響設(shè)備安全可靠性的前提下，完成了一次設(shè)備與二次設(shè)備的完美融合。

收集設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)之后，ABB進(jìn)行大量的分析與研究，最終得出了智能診斷算法的最佳實(shí)踐，也就是以機(jī)理模型為核心，以工業(yè)大數(shù)據(jù)為補(bǔ)充，使智能診斷算法的精度得到大幅的提升，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備健康狀態(tài)的有效診斷和預(yù)測(cè)。此外，ABB數(shù)字化解決方案提供的可移動(dòng)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(jié)合園區(qū)內(nèi)維護(hù)人員、維護(hù)設(shè)備以及系統(tǒng)運(yùn)行情況和資源進(jìn)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(yùn)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(chǎn)健康管理云平臺(tái)助力園區(qū)提升用電連續(xù)性、穩(wěn)定性，促進(jìn)其實(shí)現(xiàn)科學(xué)用電管理，加速邁進(jìn)智慧園區(qū)時(shí)代。

未來零碳園區(qū)先鋒案例，彰顯ABB低碳實(shí)力擔(dān)當(dāng)

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(shè)上，園區(qū)管理者應(yīng)戰(zhàn)略先行，依照相關(guān)國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)政策，大力構(gòu)建清晰的綠色管理體系，在園區(qū)運(yùn)營活動(dòng)中強(qiáng)化低碳發(fā)展理念，同時(shí)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(fēng)電、光伏等能源的多能互補(bǔ)，并借助智能微網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)等，實(shí)現(xiàn)多策略柔性調(diào)控助力園區(qū)彈性微電網(wǎng)建設(shè)，釋放碳減排潛力，達(dá)成低碳理念與綠色技術(shù)的完美交融。

ABB于2019年在德國打造的集團(tuán)首個(gè)碳中和生產(chǎn)基地ABB Busch-Jaeger工廠便是未來碳中和園區(qū)的標(biāo)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(yùn)營電力需求。為了滿足高峰時(shí)段的用電需求，工廠額外的綠色能源均來自經(jīng)認(rèn)證的零碳電力，項(xiàng)目預(yù)

計(jì)每年可減少CO2排放超過630噸，降低4.2%的能源成本。

為進(jìn)一步探索多策略精準(zhǔn)柔性調(diào)節(jié)的應(yīng)用，推進(jìn)園區(qū)綠色化轉(zhuǎn)型，ABB還正在對(duì)廈門工業(yè)中心智慧園區(qū)實(shí)施升級(jí)建設(shè)項(xiàng)目，包括屋頂光伏和車棚光伏發(fā)電系統(tǒng)，并配套儲(chǔ)能和交直流充電設(shè)施。智慧能源柔性調(diào)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(jìn)行統(tǒng)一聯(lián)接，部署多策略柔性調(diào)控系統(tǒng)。

園區(qū)作為產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展的核心單元，也是中國推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化、實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略最重要、最廣泛的空間載體，將在“雙碳”戰(zhàn)略實(shí)踐中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。基于源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)智慧能源柔性調(diào)控系統(tǒng)，可實(shí)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(shí)，在園區(qū)用電端，通過負(fù)荷分區(qū)管理及有序用能管理等調(diào)優(yōu)策略，可實(shí)現(xiàn)最佳的能源效率提升，進(jìn)一步賦能低碳社會(huì)。