從歐洲首個零碳園區到100個零碳城市,施耐德電氣的零碳進階之路

來源:智匯工業

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關鍵詞:零碳園區 零碳城市 施耐德電氣

    ?2014年,施耐德電氣攜手合作伙伴歐芮府以及德國能源署,把柏林舍內貝格區的一座廢棄煤氣站,打造成了歐洲第一,世界領先的零碳園區。2020年,施耐德電氣和Enel集團聯合發起倡議,將與社會各界通力合作,力爭到2030年實現全球100個城市的"凈零碳排放"轉型。


    至此,施耐德電氣對零碳城市的探索,已經從理論走向實踐,從試點走向規模覆蓋,新一輪的進階之路在全球碳中和的大背景下,被賦予了更為深刻和豐富的內涵與使命感。


    而在中國,時值“十四五”開局之年,“綠色低碳”成為時代主題。在“碳達峰”和“碳中和”的目標面前,中國乃至全球如何通過能源轉型實踐,不斷趨近及實現城市的“凈零碳”愿景呢? 從電力能源系統的角度出發,又能夠為這一愿景提供哪些助力?


    歐洲首個零碳園區


    歐瑞府零碳科技園位于柏林市區西南方位,占地5.5公頃,有25幢建筑,150家創新型企業,近3500人入駐。100多年前這里是煤氣站,也是當時最前沿的能源技術,現在,這座園區與零碳能源技術有機融合,繼續引領時代發展潮流。


    借助施耐德電氣與合作伙伴聯合設計的零碳方案,歐瑞府完成了向“零碳”的轉變:在這里,光伏風電地熱等可再生能源得到了靈活有效的利用;電動汽車智能充電站的電來源于風電;儲能電站、園區的儲熱儲冷及熱泵保障了用能的靈活性;所有的新建筑都是“綠色建筑”,獲得LEED能源性能標準認證并獲得鉑金級別。



    這一零碳方案是兼顧社會效益與經濟效益的超前規劃,包括EcoStruxure架構的數字化方案——能源管理與整體智慧園區的云邊端結合整體數字化方案,涵蓋樓控產品,變頻器,無六氟化硫中壓開關設備,EBO樓宇運營系統,PME電能管理系統;同時,還落地了基于微網EMA的整體光伏、儲能和充電方案,確保整個園區在運營階段實現碳中和。


    自2014年建成以來,德國歐芮府零碳科技園穩達德國與歐盟的2050氣候目標,園區80%至95%的能源已從可再生能源中獲得,并且驗證了經濟的可行性,為全世界零碳園區打造了標桿,已經成為德國能源轉型的創意靈感的象征。


    倡議實現全球100個城市的"凈零碳排放"


    2020年,施耐德電氣集團主席兼首席執行官趙國華先生和Enel集團首席執行官兼總經理Francesco Starace先生在世界經濟論壇(WEF)共同發起“系統效率倡議:凈零碳城市”——施耐德電氣和Enel集團與社會各界通力合作,力爭到2030年實現全球100個城市的“凈零碳排放”轉型。


    2021年,作為這一倡議的首個成果,施耐德電氣聯合世界經濟論壇發布了《凈零碳城市:綜合方法》的洞察報告,提出以“全系統節能增效”的解決之道來逐步實現“凈零碳”城市的目標。這一綜合方法的實施機制包括清潔電氣化、智能數字技術、高效節能建筑和基礎設施,以及針對水、廢物和材料的循環經濟方法。


    首先,推進清潔電氣化。城市巨大的用能,來自于交通、工業、暖通乃至生活、生產方式的方方面面。推動建筑和交通等主要用電部分使用電力作為能源介質,推進清潔電氣化,有助于實現全系統節能增效。這是因為,電氣化可以將相互聯系、相互貫通的部門統一為整體,并利用智慧的解決方案進行高效調配,這是其作為用能“樞紐”的巨大優勢之一。


    清潔電氣化可以使以前相互獨立或只能小幅度互動的多個部門的電網實現一體化。在之前的模式中,客戶付款,公共事業公司提供能源或燃料,信息流動較小。通過清潔電氣化,一個動態的系統已然成型。能源、付款和信息可以通過建筑、交通和電網向四面八方流動,從而使得更加有力的需求響應方案、使用時間和分區定價,以及儲能服務成為可能。


    第二、 打造智慧能源基礎設施。智慧能源基礎設施(包括發電、分布式能源、電線、供熱和制冷網絡、智能電表、智能充電以及涵蓋“電網”方方面面的其他設施)是城市運行的基礎。能源是社會經濟發展的根本,是所有其他服務的基礎。如果沒有能源基礎設施,電力、電信、廢水處理和電力運輸等等就無從談起。為了加速實現凈零碳,就需要發展現代化基礎設施,特別是在城市。今天的能源基礎設施已經逐步從傳統面貌向智慧化的形態發生進化,尤其是從單一的、以化石能源為主體的集中式電力系統,發展為靈活、安全、智慧的綜合能源系統。


    未來的綜合能源系統將以高水平的可再生能源和更穩健、更數字化、更具彈性的電網為基礎,成為一個以大量可再生能源為基礎、日益分散化和數字化的系統,并通過類似“毛細血管”的微電網延伸到各個社區,實現對分布式能源的最大化利用。這一目標看似波瀾不驚,但實際系統的落地和替代,必須依賴于兼具靈活性和安全可靠性的現實解決方案。


    在這一方面,施耐德電氣整合ETap,主張打造以電網建模和仿真分析為基礎的數字孿生電力系統網絡,以底層互聯互通的設備為基礎,通過邊緣層提供電力運行數據和設備運行數據,構建一個設備加電力系統的完整電力模型。同時,依托第三層,包括傳統的電力分析以及ETap的專業的電力網絡的分析能力,為客戶提供以數字孿生電力系統為依托的,面向未來的電力系統,從而在設計和建造過程中,實現一網通用,實時更新。


    Vila Olímpia曾經是圣保羅都市區的一個農村邊緣地區,現已發展成為該市的“硅谷”,是未來尖端科技區的典范。意大利國家電力公司(Enel)與當地政府當局和國家監管機構Agência Nacional de Energia Elétrica(ANEEL)合作開發了南美第一個網絡數字孿生項目。該數字孿生項目基于物理電網上安裝的約5000個傳感器,對電網進行了模擬。每個傳感器都能向能源分銷商和當地利益相關方提供實時的狀態信息。該模型使用網絡自動化、人工智能、物聯網和3D建模等來管理系統,從而提高服務質量。例如,它借助增強現實(AR)技術實現便捷的電網檢查,從補救性維護(修復問題)轉向預防性維護,后者可以發現風險并提前采取行動。數字平臺還提高了人們對能源的使用、效率和節約的意識。


    第三、打造超節能建筑。打造節能建筑也是推動城市走向凈零碳未來的有效途徑。今天,互聯互通的超節能建筑可以將高性能低碳建材與電力系統、分布式能源、智能管理系統相結合,最大程度提高能效。


    例如,依托超節能建筑的先進設計,可以利用屋頂太陽能等分布式能源,優化建筑中電動汽車的電力來源。還可以通過建筑管理系統和需求聚合商,提供電網柔性和其他服務,從而降低成本。而依托全面的EcoStruxure解決方案,施耐德電氣同樣可以讓各類建筑變身為城市網格內節能優化的有力節點。


    在這方面,芬蘭 Lidl 配送中心的一座數字化倉庫,就憑借施耐德電氣的解決方案實現了“脫胎換骨”。這一項目通過采用施耐德電氣 EcoStruxure? 微電網和 EcoStruxure 樓宇運營解決方案,節約了高達 70% 的能源成本。


    為了盡可能提高能效,這座數字化倉庫采用了微電網以及一個綜合性的建筑管理系統,利用實時數據和預測性機器學習算法收集、預測和優化現場資源的運行。此外,作為芬蘭第一座采用冷暖一體化系統的建筑,這一系統可以儲熱以供冷天使用,或將余熱供應給城市供暖網。而且,這一配送中心還能為芬蘭系統運營商提供電網服務,助力增強電網穩定性。


    從歐洲首個零碳園區到“100個凈零碳城市”的倡議,施耐德電氣的零碳進階之路在不斷拓展。在近日舉辦的創新峰會上,施耐德電氣正式發布綠色能源管理理念,基于這一理念,施耐德電氣將在能源供給和能源需求雙端,提供從專業頂層設計咨詢,到軟件系統,硬件產品,再到全生命周期服務,覆蓋源網儲荷全過程的端到端解決方案,不斷為城市生產、生活的各個環節提供安全可靠、數字化、低碳的能源解決方案,以持續助力電網數字化、低碳化轉型為抓手,響應國家發展綠色低碳經濟的要求,深入推進能源轉型實踐,為建設凈零碳城市做出貢獻。


    (審核編輯: 智匯小新)

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