碳中和目标下的配电网低碳化路径
这一年，《巴黎协定》达成五周年，中国政府积极应对气候变化，坚持做全球生态文明的参与者、贡献者和引领者：从3060碳中和到气候雄心大会，中央经济工作会议八大工作重点，再到《新时代的中国能源发展》白皮书发布，碳达峰和碳中和的目标被一再强调。这为能源电力行业的发展提供了清晰的方向，将对电力行业未来40年的发展带来深刻而巨大的影响。
目前，电力行业是我国碳排放的主要来源。数据显示，整个能源行业占全社会碳排放的80%，而2019年电力碳排放42.27亿吨，占全社会排放总量的43%。由此可见，能源系统脱碳是全社会零碳的重点，而电力行业的脱碳是重中之重。
01
数字化转型助力行业脱碳
在用电侧，全国范围的“达峰零碳”任务也推动企业加速传统能源替代和降碳脚步，以确保企业能够适应时代发展需求，并健康生存和运营，在此过程中，更多利用以数字化为代表的技术创新，实现对资产、人员、设施的赋能，将能够在提质增效方面提供极大助力，从而更从容的应对挑战。
在以化石能源消费为主的今天，“提能效、降能耗”是我国降碳的首要举措，包括建筑、交通、工业、电力节能等各个领域。清华大学能源互联网创新研究院副院长高峰认为，能源数字化转型是实现碳中和的必要手段，通过数字化的手段可以很好的助力“节能、提效”，整个项目各个环节哪里出现问题，哪里需要改进，以及在行业内处于什么水平，都可以用数字来说话。
据了解，施耐德电气提供的相关数据显示，通过其智能配电解决方案在数字化方面的加持，不同行业客户能够实现最高85%的能耗降低，节约约30%的成本，通过利用节省的最高达60%和75%的资本及运营支出来推动生产力提升，此外还能提升最高50%和25%的设备可用性和场所安全性，并有效降低碳足迹最多达50%。
“3060”碳目标提出后，所有新建项目都要考虑碳排放的问题，数字化、智慧能源已经成了基础条件。
02
解决电网可再生能源高比例接入
2020年，风、光发电量仅占我国总发电量的9.5%，电网企业能够通过一些手段做到很好消纳。但未来风、光大规模开发，高比例并入电网后，消纳问题又该如何解决？
中国工程院院士郭剑波认为，随着新能源发电的技术进步、成本进一步降低，预期新能源必将迎来持续较长时间的高速发展期，将从局部地区开始逐渐形成一个新能源电力和电量高占比的电力系统。该系统电力电量总量充盈与时空不平衡矛盾突出，新能源消纳和电力系统安全的矛盾突出，将对电力系统的市场机制设计、规划设计、生产管理、运行控制带来巨大挑战。
为了应对能源转型给电力系统带来的挑战，国家电网公司也确立了“具有中国特色国际领先的能源互联网企业”战略目标，制定了《能源互联网技术研究框架》。研究框架由“能源网架、信息支撑和价值创造”3大体系构成，重点布局20个技术领域，共182项关键技术，为构建能源互联网提供了基础支撑和技术储备。
高峰表示，数字化转型是能源互联网的核心抓手，利用数字化的手段打通源网荷储各个环节，例如把海量的分布式储能通过数字化手段形成一个虚拟的大型能源调节中心，进而助力可再生能源的高比例接入和使用，来实现清洁、低碳的目的。
在这方面，不仅仅有自上而下的政策引导，一些企业也在从技术应用层面着眼，不断探索接入和管理更多可再生能源的挑战。施耐德电气正持续探索如何通过智能电网、循环经济等方法，帮助电网在稳定、可靠运行的前提下，灵活消纳更多的可再生能源。比如施耐德电气的分布式能源资源管理系统 (DERMS)、降压节能 (CVR) 和微电网等新技术，可以帮助配电企业集成更多的可再生能源、更好地管理智能基础设施，从而有力减少其网络中的二氧化碳排放，为低碳未来做出更大的贡献。
据了解，在芬兰，施耐德电气为欧洲最大的便利店企业之一Lidl提供了从规划建设到运营的整体的能源服务，最终实现可再生能源占比达100%，CO2排放降低40%，相比同类型设施能源费用降低了50%。
03
绿色配电设备是配电网低碳化的基础之一
在全球范围内，配电设备的低碳化浪潮已经蔓延开来。施耐德电气的全新无六氟化硫（SF6-Free）中压开关设备已在世界多国落地和试点，包括新喀里多尼亚的配电公司EECEngie，瑞典的E.ON 公司，法国的GreenAlp公司等。
施耐德电气新一代绿色智能中压开关设备
六氟化硫(SF6)是一种人造氟化气体，几十年来一直广泛应用于高压(HV)和中压(MV)开关设备。SF6特性使其非常适合用于电气绝缘和断流。SF6的显著负面特性是其全球变暖潜能，它的全球变暖潜能值是二氧化碳的23500倍，是最强效的温室气体。据估计，这种气体在大气中的停留时间为3200年。
基于SF6的开关设备很少受到注意，却在中压开关设备中占据关键地位。例如，目前欧盟28国估计有1500万台中压开关设备在运行，其中有1000万台使用SF6。
这些使用SF6气体的中压开关设备带来了气候风险。弗劳恩霍夫能源经济和能源系统技术研究所估计，欧洲已安装的约1000万台中压开关设备共含有8600吨SF6气体。如若这些SF6全部被释放到大气中，将相当于排放了1.96亿吨二氧化碳。而全欧洲乘用车每年排放的二氧化碳才9亿吨。
施耐德电气提出“干燥空气是最佳的六氟化硫替代气体”，并推出全新无六氟化硫（SF6-free）中压开关柜系列，使用干燥空气作为绝缘气体，彻底消除了六氟化硫温室气体的排放。目前，施耐德电气的全新无六氟化硫系列产品已经全面落地中国并陆续交付。
未来，中国配电网建设对绿色设备的庞大需求空间叠加上该系列产品优异的低碳化效能，有望为全社会实现碳中和目标提供坚实助力。
04
更电气化、更数字化、才能更低碳化
全球范围内的电气化趋势日益显著，数据显示，从现在到2050年，全球总电力需求预计将增长62％。这更加凸显了电力行业低碳化的必要性。
全球电网和大型电力用户贡献了相当大的排放量。根据国际能源署的数据，2019年全球能源相关的二氧化碳排放量上升了1.7%，达33.1Gt，创历史新高，而能源领域近三分之二的排放量增长来自电力行业。
与此同时，全球可再生能源发电的渗透率越来越高。2019年，风能和太阳能发电量增长了 15%(270Twh)，发电量占全球发电量的8%。
然而可再生能源具有不稳定性、碎片化的特点，会对电能质量和系统可靠性产生负面影响。为妥善管理可再生能源渗透率提高带来的更多复杂性，电力系统需要更加科学完善的规划和运营机制，而这就必须借助数字化技术。
随着风光发电、储能技术、电动汽车的不断普及，消费者也在从被动消费电力转变为既消费也生产电力。数字化将助力打造主动化和自动化程度更高的电网，赋予电网更大的柔性，以适应新出现的产消者需求，进而接入更多的可再生能源，让整个电力系统更加低碳。
“十四五”期间，电力系统将进一步加快脱碳进程。近期，国家电网公司积极顺应能源革命与数字革命相融并进的趋势，启动实施了“新跨越行动计划”，推动电网向更加智慧、更加泛在、更加友好、更加安全的能源互联网升级。南方电网发布的《数字电网白皮书》也再次表明，先进数字技术与业务的深度融合将进一步加快，数字化转型、数字电网建设将持续深入。
施耐德电气积极响应中国“3060碳中和目标”，宣布2025年从运营层面实现碳中和，2040年实现整个供应链即全生命周期端到端足迹的碳中和。近期，施耐德电气结合全球实践，发布《无六氟化硫（SF6-free）结合数字技术，助力建设低碳高效电网》白皮书，探索电网低碳化的3大方向；同时，携手全球领先能源企业意大利国家电力公司（Enel）与世界经济论坛（WEF），共同发布全球性框架报告《净零碳城市：综合方法》，力争到2030年实现全球100个城市的“净零碳排放”转型。
我们有理由相信，在推进配电网低碳化和全球可持续发展的道路上，未来将会有更多的创新技术和积极探索。
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