新型電力系統(tǒng)下，發(fā)電端、輸配端、用能側的變革正在給電能質量管理這一傳統(tǒng)市場帶來全新挑戰(zhàn)和巨大發(fā)展空間。
雙碳目標下，風光等可再生能源發(fā)電大幅增加、輸配端分布式能源多點并網、用能側多元化電力負荷的加入，使得“電能質量管理”成為業(yè)內高度重視和亟需優(yōu)化的重要課題;另一方面，終端用能電氣化水平正在成為考量一個國家能源轉型成果的重要指標，按照《“十四五”現代能源體系》規(guī)劃要求，2025年我國電能占終端用能比重將達30%左右，電能質量市場需求也隨著政策的推進而迅速增長擴大。
挑戰(zhàn)升級
當前，新型電力系統(tǒng)建設的持續(xù)推進和我國高端制造產業(yè)的快速增長，成為電能質量業(yè)務未來3-5年高速增長的強勁驅動。
2021年，我國首次提出構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。意味著未來占比近80%的可再生能源發(fā)電將扛起“碳達峰、碳中和”任務大旗。但以高波動、高電力電子設備為主要特征的風光大幅并網將對電網供電可靠性帶來新的挑戰(zhàn)，如何實現新能源并網后電能質量的“可監(jiān)測、可分析、可管控”，成為新型電力系統(tǒng)建設的重要任務。
與此同時，“源網荷儲”一體化模式的興起帶來了更為分散的配電架構和更復雜的終端負荷，分布式能源在配電網系統(tǒng)中的應用場景愈加廣泛，配網電能質量要求被提升至新一輪高度。
一個典型的例子是，當下新能源汽車充電樁數量與充電功率不斷增加，未來充電站很可能成為區(qū)域配電網最大的變動性負荷。而新能源汽車充電與城市用電負荷曲線高度重合，高峰時充電不但會進一步拉大峰谷差距，其瞬時的負荷變化也極易影響供電系統(tǒng)中各個節(jié)點的電壓水平，嚴重時易產生電壓偏移，影響電能質量和配網供電穩(wěn)定與安全。
我們再將視角轉向用能側。
當下，電能質量已經成為支撐我國由“大國制造”向“大國智造”轉型的必然要求，這一點在工業(yè)領域體現得尤其明顯。隨著中國對高端制造業(yè)的持續(xù)加大投入，芯片制造、數據中心、醫(yī)療設施等行業(yè)的高自動化和高精密加工產線極易受到諧波污染、電壓驟降、供電中斷等問題的影響，造成巨大的設備損耗和生產損失。
以數據中心為例，一方面數據中心對供電質量要求較高，頻繁發(fā)生的電壓、電流不穩(wěn)會造成數據丟失;另一方面，數據中心的變頻空調、制冷設備又是主要的諧波源，僅在數據中心這一供電場景中，就兼具大部分用能端所面臨的電能質量難題。
可以說，無論是電力供給側結構性改革，還是負荷側用能管理，市場對于電能質量的管理和優(yōu)化需求均在逐步攀升，也是這一傳統(tǒng)市場迎來加速發(fā)展的背后邏輯。
“閉環(huán)”管理
一般而言，無論是電網需求亦或是工業(yè)生產，乃至更貼近用戶側的低碳園區(qū)等領域，功率因數、諧波污染、電壓治理是電能質量管理的三大痛點。
作為全球能源管理與自動化領域數字化轉型專家，施耐德電氣基于以上三個用戶痛點，從電能質量的監(jiān)測、評估、分析、控制全業(yè)務流程深入，研發(fā)并推出以新一代PowerLogic™ Smart PQE數字化電能質量成套設備為核心的閉環(huán)電能質量綜合治理應用方案，完美實現無功補償、諧波濾除、動態(tài)電壓恢復的電能質量綜合治理，有效避免配用電系統(tǒng)故障，推動電能質量提升，提高電力系統(tǒng)健康水平，確保電氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，是切實提升電能質量管理的有效路徑。
首先，通過搭載先進數字化技術的傳感器、電能質量儀表等互聯(lián)互通底層配電產品，全面準確監(jiān)測配電系統(tǒng)及其關鍵回路上的主要電氣參數;
然后，基于強大的數據傳輸、存儲及計算技術將本地數據進行云端分析，預測系統(tǒng)電能質量問題，提高能源使用效率，以專業(yè)技術實現主動運維;
最后，基于分析結果，實現預判問題進而采取防范措施。合理添加VCK靜態(tài)無功補償、PCS+/PCSn有源濾波、PQU動態(tài)無功補償、DVR/DVRS動態(tài)電壓補償等治理設備，保證配電系統(tǒng)安全運行和企業(yè)精益生產。
可以說，在基于“監(jiān)測-分析-治理”于一體的電能質量 “閉環(huán)” 管理下，施耐德電氣為各行業(yè)電力用戶實現“故障預測處置”、“電能質量優(yōu)化”、“遠程智能控制”三大價值。
此外，EcoStruxure™ Power Advisor (PA) 電力顧問是以電力系統(tǒng)數據質量與配電網絡電力健康為主題的數字化應用分析工具，在上述閉環(huán)管理中擔任預測系統(tǒng)電能質量問題、提高能源使用效率、以專業(yè)技術實現主動運維的角色，也是施耐德電氣電能質量管理產品的重要支撐應用之一。
數字化加持
一直以來，電能質量管理都被認為是較傳統(tǒng)的業(yè)務，但隨著新型電力系統(tǒng)的逐步推進，電能質量問題已經隨著負荷多樣性變得越來越復雜。
而數字技術恰恰就是能讓隱藏問題透明化、復雜問題邏輯化的有力抓手。隨著數字化、智能化的深入，電能質量這一傳統(tǒng)賽道正在加速崛起，成為構建新型電力系統(tǒng)的重要支撐。
2022年3月，國網江蘇建成覆蓋全省的電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)，積累了海量的電能質量監(jiān)測數據，并通過數據挖掘全面反映電網運行性能、負荷綜合用電特性、能耗水平等指標;
2022年6月，深圳完成了全國最大的城市電網電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)建設，將電能質量監(jiān)測裝置安裝于全市310余座變電站，以及300余家重要敏感用電單位的10千伏出線，滿足高新技術制造、人工智能、金融等電能質量敏感行業(yè)的用電安全需求;
同樣利用數字化技術支撐電能質量優(yōu)化的還有國網北京電力，其基于5G通信的電能質量監(jiān)測平臺實時監(jiān)測重要設備、電源及負荷等，提升電網運行監(jiān)測數據的準確性，并成功應用在多個重大保電活動中。
當前，配電系統(tǒng)的安全可靠、綠色節(jié)能已經成為用能測剛需，在市場的快速增長下，施耐德電氣也將電能質量管理作為核心業(yè)務之一重點推進——落地施耐德電氣數字配電中國研發(fā)中心、在廈門工廠部署從模塊到設備的整個生產交付體系，以及不斷擴充專業(yè)研發(fā)團隊人才支撐，以此來滿足不斷增長的行業(yè)訴求。
事實上，對于施耐德電氣這樣的老牌電力電氣和數字化服務企業(yè)來說，數字化電能質量管理的價值已遠不止體現在其成套設備產品上，更是施耐德電氣參透各行各業(yè)負荷特征、打造不同行業(yè)智能配電解決方案的利器，也是其在智能配電領域最大的優(yōu)勢所在。
2023年施耐德電氣創(chuàng)新峰會于近期盛大召開
未來，新能源發(fā)電、直流配電網以及儲能等大批非線性源荷資源的入網將為電能質量管理帶來新一輪的挑戰(zhàn)，企業(yè)唯有迎難而上，銳意創(chuàng)新，才能跟上新型電力系統(tǒng)發(fā)展的快速節(jié)奏，駛入電能質量這一輪快速增長的賽道。
