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从欧洲首个零碳园区到100个零碳城市,施耐德电气的零碳进阶之路

2014年,施耐德电气携手合作伙伴欧芮府以及德国能源署,把柏林舍内贝格区的一座废弃煤气站,打造成了欧洲第一,世界领先的零碳园区。2020年,施耐德电气和Enel集团联合发起倡议,将与社会各界通力合作,力争到2030年实现全球100个城市的"净零碳排放"转型。

至此,施耐德电气对零碳城市的探索,已经从理论走向实践,从试点走向规模覆盖,新一轮的进阶之路在全球碳中和的大背景下,被赋予了更为深刻和丰富的内涵与使命感。

而在中国,时值“十四五”开局之年,“绿色低碳”成为时代主题。在“碳达峰”和“碳中和”的目标面前,中国乃至全球如何通过能源转型实践,不断趋近及实现城市的“净零碳”愿景呢? 从电力能源系统的角度出发,又能够为这一愿景提供哪些助力?

欧洲首个零碳园区

欧瑞府零碳科技园位于柏林市区西南方位,占地5.5公顷,有25幢建筑,150家创新型企业,近3500人入驻。100多年前这里是煤气站,也是当时最前沿的能源技术,现在,这座园区与零碳能源技术有机融合,继续引领时代发展潮流。

借助施耐德电气与合作伙伴联合设计的零碳方案,欧瑞府完成了向“零碳”的转变:在这里,光伏风电地热等可再生能源得到了灵活有效的利用;电动汽车智能充电站的电来源于风电;储能电站、园区的储热储冷及热泵保障了用能的灵活性;所有的新建筑都是“绿色建筑”,获得LEED能源性能标准认证并获得铂金级别。

从欧洲首个零碳园区到100个零碳城市,施耐德电气的零碳进阶之路

这一零碳方案是兼顾社会效益与经济效益的超前规划,包括EcoStruxure架构的数字化方案——能源管理与整体智慧园区的云边端结合整体数字化方案,涵盖楼控产品,变频器,无六氟化硫中压开关设备,EBO楼宇运营系统,PME电能管理系统;同时,还落地了基于微网EMA的整体光伏、储能和充电方案,确保整个园区在运营阶段实现碳中和。

自2014年建成以来,德国欧芮府零碳科技园稳达德国与欧盟的2050气候目标,园区80%至95%的能源已从可再生能源中获得,并且验证了经济的可行性,为全世界零碳园区打造了标杆,已经成为德国能源转型的创意灵感的象征。

倡议实现全球100个城市的"净零碳排放"

2020年,施耐德电气集团主席兼首席执行官赵国华先生和Enel集团首席执行官兼总经理Francesco Starace先生在世界经济论坛(WEF)共同发起“系统效率倡议:净零碳城市”——施耐德电气和Enel集团与社会各界通力合作,力争到2030年实现全球100个城市的“净零碳排放”转型。

2021年,作为这一倡议的首个成果,施耐德电气联合世界经济论坛发布了《净零碳城市:综合方法》的洞察报告,提出以“全系统节能增效”的解决之道来逐步实现“净零碳”城市的目标。这一综合方法的实施机制包括清洁电气化、智能数字技术、高效节能建筑和基础设施,以及针对水、废物和材料的循环经济方法。

首先,推进清洁电气化。城市巨大的用能,来自于交通、工业、暖通乃至生活、生产方式的方方面面。推动建筑和交通等主要用电部分使用电力作为能源介质,推进清洁电气化,有助于实现全系统节能增效。这是因为,电气化可以将相互联系、相互贯通的部门统一为整体,并利用智慧的解决方案进行高效调配,这是其作为用能“枢纽”的巨大优势之一。

清洁电气化可以使以前相互独立或只能小幅度互动的多个部门的电网实现一体化。在之前的模式中,客户付款,公共事业公司提供能源或燃料,信息流动较小。通过清洁电气化,一个动态的系统已然成型。能源、付款和信息可以通过建筑、交通和电网向四面八方流动,从而使得更加有力的需求响应方案、使用时间和分区定价,以及储能服务成为可能。

第二、 打造智慧能源基础设施。智慧能源基础设施(包括发电、分布式能源、电线、供热和制冷网络、智能电表、智能充电以及涵盖“电网”方方面面的其他设施)是城市运行的基础。能源是社会经济发展的根本,是所有其他服务的基础。如果没有能源基础设施,电力、电信、废水处理和电力运输等等就无从谈起。为了加速实现净零碳,就需要发展现代化基础设施,特别是在城市。今天的能源基础设施已经逐步从传统面貌向智慧化的形态发生进化,尤其是从单一的、以化石能源为主体的集中式电力系统,发展为灵活、安全、智慧的综合能源系统。

未来的综合能源系统将以高水平的可再生能源和更稳健、更数字化、更具弹性的电网为基础,成为一个以大量可再生能源为基础、日益分散化和数字化的系统,并通过类似“毛细血管”的微电网延伸到各个社区,实现对分布式能源的最大化利用。这一目标看似波澜不惊,但实际系统的落地和替代,必须依赖于兼具灵活性和安全可靠性的现实解决方案。

在这一方面,施耐德电气整合ETap,主张打造以电网建模和仿真分析为基础的数字孪生电力系统网络,以底层互联互通的设备为基础,通过边缘层提供电力运行数据和设备运行数据,构建一个设备加电力系统的完整电力模型。同时,依托第三层,包括传统的电力分析以及ETap的专业的电力网络的分析能力,为客户提供以数字孪生电力系统为依托的,面向未来的电力系统,从而在设计和建造过程中,实现一网通用,实时更新。

Vila Olímpia曾经是圣保罗都市区的一个农村边缘地区,现已发展成为该市的“硅谷”,是未来尖端科技区的典范。意大利国家电力公司(Enel)与当地政府当局和国家监管机构Agência Nacional de Energia Elétrica(ANEEL)合作开发了南美第一个网络数字孪生项目。该数字孪生项目基于物理电网上安装的约5000个传感器,对电网进行了模拟。每个传感器都能向能源分销商和当地利益相关方提供实时的状态信息。该模型使用网络自动化、人工智能、物联网和3D建模等来管理系统,从而提高服务质量。例如,它借助增强现实(AR)技术实现便捷的电网检查,从补救性维护(修复问题)转向预防性维护,后者可以发现风险并提前采取行动。数字平台还提高了人们对能源的使用、效率和节约的意识。

第三、打造超节能建筑。打造节能建筑也是推动城市走向净零碳未来的有效途径。今天,互联互通的超节能建筑可以将高性能低碳建材与电力系统、分布式能源、智能管理系统相结合,最大程度提高能效。

例如,依托超节能建筑的先进设计,可以利用屋顶太阳能等分布式能源,优化建筑中电动汽车的电力来源。还可以通过建筑管理系统和需求聚合商,提供电网柔性和其他服务,从而降低成本。而依托全面的EcoStruxure解决方案,施耐德电气同样可以让各类建筑变身为城市网格内节能优化的有力节点。

在这方面,芬兰 Lidl 配送中心的一座数字化仓库,就凭借施耐德电气的解决方案实现了“脱胎换骨”。这一项目通过采用施耐德电气 EcoStruxure™ 微电网和 EcoStruxure 楼宇运营解决方案,节约了高达 70% 的能源成本。

为了尽可能提高能效,这座数字化仓库采用了微电网以及一个综合性的建筑管理系统,利用实时数据和预测性机器学习算法收集、预测和优化现场资源的运行。此外,作为芬兰第一座采用冷暖一体化系统的建筑,这一系统可以储热以供冷天使用,或将余热供应给城市供暖网。而且,这一配送中心还能为芬兰系统运营商提供电网服务,助力增强电网稳定性。

从欧洲首个零碳园区到“100个净零碳城市”的倡议,施耐德电气的零碳进阶之路在不断拓展。在近日举办的创新峰会上,施耐德电气正式发布绿色能源管理理念,基于这一理念,施耐德电气将在能源供给和能源需求双端,提供从专业顶层设计咨询,到软件系统,硬件产品,再到全生命周期服务,覆盖源网储荷全过程的端到端解决方案,不断为城市生产、生活的各个环节提供安全可靠、数字化、低碳的能源解决方案,以持续助力电网数字化、低碳化转型为抓手,响应国家发展绿色低碳经济的要求,深入推进能源转型实践,为建设净零碳城市做出贡献。



本文标题:从欧洲首个零碳园区到100个零碳城市,施耐德电气的零碳进阶之路
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责任编辑:杨虞波


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