抢滩绿色港航，零碳方案的新动能
文/李洋
“零碳解决方案”向市场释放出新的增长动能。
2021年10月，碳达峰碳中和“1+N”政策体系的顶层设计落地，不仅体现了“中国方案”的雄心与自信，也标志着中国在气候治理领域拥有了完整的理论体系和工作方法。
作为“1+N”政策体系里，“N”中为首的政策文件，《2030年前碳达峰行动方案》为我们划定了“碳达峰十大行动”，这“十大行动”将碳达峰贯穿于经济社会发展全过程和各方面，所描绘的是零碳转型这一系统性变革的未来蓝图。
此外，积极发展“新能源+储能”、源网荷储一体化和多能互补，支持分布式新能源合理配置储能系统，也成为具体任务之一。
在此方案发布的当月，天津港北疆港区C段智能化集装箱码头正式投产运营。
12月15日，随着两台由金风科技自主研发的GW155-4.5MW风力发电机组在天津港第二集装箱码头成功并网发电，标志着全球首个零碳码头诞生。
全球首个“零碳”码头的设施设备均采用电力驱动，由“风光储荷一体化”系统实现绿电自主供应，保证“100%电力驱动、100%使用绿电、100%自给自足”，这也标志着金风科技零碳解决方案在港口场景应用从图纸变为现实。
金风科技的零碳生态圈又添一员大将。
零碳方案的理念是什么？具体是如何运用的？除了码头还可以运用在哪里？零碳与绿色发展又有什么关系？未来绿色发展的道路又是怎样的？
带着这些问题，「能见」采访了天津中远海运金风新能源有限公司副总经理金震威。
“零碳方案不是一种跃进”
为实现碳中和目标，“绿色+智慧”是能源变革的必然趋势。
在此前提下，金震威提出：“港航产业作为能源消费的重要部门，尽快实现低碳转型是大势所趋。”
港口作为终端用户，是能源系统中的受端节点，能源供应依托主力电网、热网和柴油，实现碳中和的难度较大。因此，港口需要从单一的受端节点升级成具备自主供应能力的智慧能源局域网络。
“通过智能微网的方式，来解决自主供电和区域协同的问题，从而提高绿色能源的渗透率，降低碳排放。”金震威解释道：“‘双碳’目标提出后，金风就考虑如何将智能微网技术与电力交易、碳市场结合起来，用更经济、实惠，因地制宜的方式，来实现低碳甚至是零碳方案。”
“零碳方案的理念不是一种跃进。”金震威强调。
就目前技术而言，通过高比例分布式可再生能源自主供应，来降低碳排放，是最具性价比的方式。这不仅仅是一个节能减排或零碳的方案，其实还是降低企业用能成本的方案。
“一方面通过内外联动来实现经营排放，另一方面保证客户用能质量的安全，充分进行电能替代来降低综合用能成本。”金震威向「能见」阐述整个零碳方案的总目标。
那么，智能微网以分布式可再生能源绿色供能为核心，以负荷实时深度监控为基础，配套可以灵活调节的储能/蓄能柔性产品的智慧能源综合管控系统，将契合港口能源体系转型升级的需求。
金震威介绍：“具体表现为四个方向，一是高效电气化、二是可再生能源替代、三是能源智能调度、四是全面碳管理。”
深度的电能替代是港口脱碳的必由之路，且需要逐步完成能效提升，降低能耗总量。以天津港为例，码头主要的用能设备、运输工具、流动机械全部实现深度电气化。同时，对其进行能效的提升和用能的监控。天津港独创的电动ART技术在运输车辆的能效上相较传统车辆提升17%。
天津港能源体系转型的第一步，完成了高效的电能替代，同时在电能替代的过程之中，能够用数字化的手段对用电负荷进行实时监控。
在匹配电能负荷之后，就需要微电网的设计。因地制宜布局多种分布式可再生能源系统，提升自发自用绿电的渗透率，加速碳中和步伐。
展开来说，就是将风电、光伏有机融入到港口码头的整体设计之中。风电、光伏作为目前最成熟的两种可再生能源，如何与天津港进行适配？
“一方面是容量的选择，尽可能的匹配用能负荷。另一方面就是风机的选择。”金震威说。
据了解，天津港此次采用的是金风科技自主研发的GW155-4.5MW风电机组，极大提升了单位面积的能量密度。此外，受环境影响，该风机采用闭式循环，进行了防盐雾设置，能够让风机有更好的寿命。同时，也设置了相应的压力传感器，能够实时监控风机的载荷状态。
“通过精准的微观选址，建设两台单机容量为4.5 MW的风力发电机组，年可供绿电2189.3万千瓦时。”金震威表示。
数据显示，风电、光伏项目投产后，每年相当于节约标煤约7340.1吨，减少二氧化碳排放2.06万吨。
能源的可调节性又是如何完成的？“对系统的智能调度是微网的核心能力，可以帮助港口提升能源质量，实现独立自治。”金震威解释，“此外，在设计层面我们就考虑到负荷，因此加入了储能。储能可以提升系统的稳定性，最大化新能源的消纳。”
天津港零碳智慧码头所用的就是金风科技首创且符合IEC国际标准的微电网技术。协同调度系统内各电源、储能和可调负荷，基于智能预测和算法，保证网络自主可靠运行，实现高比例可再生能源利用。
不仅如此，智能调度还具备及时响应外部电力市场的能力，可以灵活调度系统微网内的可调资源，参与电力交易，降低度电成本。
而实现碳中和，是需要一个转化的过程，需要从基于数字化的能源管理过渡到对碳的管理。因此，能源的智能管理是优化碳管理的基础，通过智能微网可以实现全面数字化的碳管理。
“优化碳交易策略，最终实现碳中和。”金震威说。
“零碳方案的框架是一致的”
分布式能源已成为零碳解决方案中的最优解。因地制宜的合理配置多种能源的耦合，能够极大地满足客户需求。
天津港零碳智慧码头就是充分利用码头内闲置空间建设风电、光伏项目，实现对园区大量自动化设备的可再生能源供给。在完全投入运营后，可实现高比例的可再生能源供电。
分布式能源一个显著的特征是综合能源利用的时间比较长，另一个特征是系统的独立性。
“电能的质量需要提高，另外在孤岛的场景下怎么样去考虑用分布式能源替代。对于整个的独立性有两种非常重要的方式，第一个是利用储能，第二个是利用微网控制的手段，减少储能比例的同时加大可再生能源的渗透率。”金震威解释说。
12月24日，国家能源局正式发布《电力并网运行管理规定》和《电力辅助服务管理办法》，明确将电化学储能、压缩空气储能、飞轮等新型储能纳入并网主体管理。并且鼓励新型储能、可调节负荷等并网主体参与电力辅助服务。
在此前提下，围绕安全绿色的时代主题，金风科技自主研发了储能模块机。
“它的优势就是安装的配置灵活，可以即插即用，安全性也比集装箱式储能有更好的保障。储能可以提升新能源渗透率，保证系统的独立性。另一个是增加对系统的控制，也可以提升我们的电能质量，这也是非常重要的”金震威介绍。
据了解，金风承担了三项国际微电网的标准制定，重点是在微电网领域进行控制和保护，在缺乏控制的情况下容易发生低频的震荡，增加了控制系统变得非常的安全和稳定，抗新能源处理波动。新能源具有一定的波动性，不管是风电还是光伏，再加上波动的负荷，能够突然增加负荷或者是电机启动，就会对电流进行瞬间的提升，其实就是对展开过程中的电压和频率起到瞬间恢复的作用，响应时间特别快。
“目前，储能模块机已经投入项目使用，并取得了很好的成绩。在负荷侧有很大的推广潜力。”金震威表示，“不仅如此，我们的零碳方案在其它集装箱码头是完全适用的，微网系统和框架可以实现标准化复制。”
“但是考虑到港口的负荷特性和负荷曲线的不同，需要在这个场景中做相应的调节。”金震威解释说。
金震威表示：“我们的零碳方案理念，其实不只是在港口场景适用。在对负荷做相应的调节、对需求做重新的梳理，还可以复制到其它零碳区域，比如零碳园区、零碳校园等。”
高效电气化、可再生能源替代、能源智能调度、全面碳管理这四方面的零碳途径都可以被应用，只是侧重点与具体操作细节、所涉及的内容不尽相同而已。
“零碳方案的框架是一致的，那就是推动智能微网的建设。”金震威指出。
“零碳是绿色发展的基础”
《2030年前碳达峰行动方案》目标确定，到2030年风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上；“十四五”“十五五”时期分别新增水电装机容量4000万千瓦。
测算可得，10年间新增可再生电力装机规模相当于2020年总装机规模的35%。
因此，深度电气化是实现碳中和非常重要的手段和关键的举措。
金震威解释说：“除了实现降低碳排放的目标，电气化有更深层次的意义，是大势所趋。电气化是比油气燃烧更高端的一种管理手段，它的效率，包括自动化和可控的程度，都要比传统的要更好。”
零碳之路，从大力发展新能源的工作抓起，但绝不止于新能源行业自身的发展。在“能耗双控”的政策下，高耗能产业和地区需转变发展观念，降低对化石能源和高碳发展路径的依赖，合理控制能源消耗总量。“新能源+”逐渐成为一种新的产业和社会生态，让新能源满足更高的能源消费需求，为更多产业和地区的低碳转型赋能，实现绿色发展。
“我理解的绿色发展，一方面肯定是包括零碳的，这是一个非常关键的环节，甚至可以称为基础。在此基础上，对其它的排放如何进行优化、对生态如何进行融合、对居住环境的影响都属于绿色发展的范畴，也是下一步要考虑到的。”金震威进一步表示。
取得成果要靠挖掘机会，而不是靠解决问题。国家能源局数据显示，中国海上风电装机规模跃升世界第一，新能源年发电量首次突破1万亿千瓦时大关，继续保持领先优势。
“这给我们提供了一个弯道超车的机会。”金震威展望说：“我们当前有足够的能力可以做好自己新能源产业的同时，向国外输送零碳解决方案。我们正在从跟随走向能源科技的引领，同时也可以解决我国石油瓶颈的问题。”
我们正在走的是一条正确的路，而且是必须要走的路。
“碳中和”带来的不只是气候问题解决之策，更是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。低排放、零排放成为经济发展的新约束条件，碳元素进入了价值体系，整个经济结构的行为规则正在发生相应的变化，产业结构也将面临重大调整，重大技术创新和投资机遇即将来临，这将是一次推动生活方式、生产方式全方位、系统性的经济社会转型，如此之大的变革，不能用简单的行政方式来调整，科学方法与管理是能源转型治理成功的保障。
在碳中和这条长跑路上，金风科技将与广大合作伙伴一道开拓进取，采取以环境为导向的开发模式，为城市发展和产业进步提供不同场景特征的美好清洁能源解决方案，打造“可持续，更美好”的零碳未来！
