零碳数字能源解决方案(39页 PPT)

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零碳数字能源解决方案 1. 双碳政策背景 2. 能源系统双碳的挑战与实现路 径 3. 零碳解决方案 目录 CONTENTS 01 双碳政策背景 • 2020 年 9 月 22 日，第七十五届联合国大会一般性辩论 习近平：中国二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和 • 2020 年 12 月 16 日，中央经济工作会议 会议确定： 2021 年要抓好八项重点任务，其中包括做好碳达峰、碳中和工作。 • 2021 年 3 月 5 日，十三届全国人大四次会议 政府工作报告：扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，制定 2030 年前碳排放达峰行动方案。 • 2025 年 3 月 7 日，国务委员兼外交部长王毅回答中外记者提问 王毅：中国 2025 年宣布碳达峰、碳中和等国家自主贡献新目标，展现了贯彻新发展的理 念，建设清洁美丽世界的坚定决心。 核心政策解读——中央碳达峰、碳中和决策部署 2020 年 12 月 16 日至 18 日，中央经济工作会议在北京举行。中 共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平就碳达峰、碳中 和发表重要讲话。 能源系统转型是达成双碳目标的关键路径 n 以化石能源为主的能源结构：化石能源占比高达 84% 化石能源是能源系统中碳排放的重要来源，推动碳减排，就必须推动以化石能源为主的能源结构转型。其中，传统能源企业所 受影响最直接。通过大力发展低碳能源来替代传统化石能源，已成为能源企业业务转型的必由之路。 n 能源系统是碳排放的主要来源：排放占比高达 77% 能源低碳化势在必行，从供给侧到消费侧，都要进行系统性转变。能源系统转型对实现碳达峰、碳中和目标至关重要，也是必 经之路。 n 1 月 28 日，南方电网公司工作会议表示，公司正在加紧研究制定实施服务碳达峰碳中和工作方案，充分发挥电网资源优化 配置大平台作用，推动构建清洁低碳安全高效的现代能源体系。 n 3 月 18 日，南方电网公司对外发布服务碳达峰、碳中和工作方案，从 5 个方面提出 21 项措施。 n 国家电网 3 月 1 日发布“碳达峰、碳中和”行动方案。方案要求，“在能源供给侧，构建多元化清洁能源供应体系。一是大力 发展清洁能源； 二是加快煤电灵活性改造”，“新增跨区输电通道以输送清洁能源为主，“十四五”规划建成 7 回特高压直流， 新增输电能力 5600 万千瓦。 n4 月 15 日，国家电网有限公司召开 2021 年第二季度工作会议暨“一体四翼”发展工作会议。会议提出发展目标：引领带 动 展现新作为，发展韧性实现新提高，业务布局达到新水平，经营业绩取得新成效，服务质效得到新提升，初步形成能源互 联网产业生态。 n 7 月 14 日，国家电网提出下半年要重点抓好八个方面工作，其中，要以服务“双碳”为重点，大力推动电网协调发展，全力 服务清洁能源开发利用，促进分布式新能源发展，优质高效推进电网重点项目，加快城乡电网建设。 战略性新兴产业 要加强“云大物移智链”等新技术应用，带动相关产业发展 新型产业可持续发展要点 • 重要基础产业发展； • 网源荷储相关产业发展：综合能源、储能、电动汽车等资源接入源网 荷储平台； • 前沿技术集成创新应用：开展配网保护、分布式电源、负荷调控。 电网业务 聚焦电力供应平衡、电力市场建设、清洁能源消纳，保障安全发展 电网安全转型要点 • 安全运行底线：建立新能源网源协调工作， 推动分布式电源“可观可 测 可调可控”； • 完善生产组织体系：坚持全国统一市场顶层设计； • 服务清洁绿色发展：清洁能源并网服务， 改善电源结构 电力行业相关部署 能源央企 主要内容 国家能源集团 积极探索化石能源低碳减量可行先进技术，稳步推进全产业链效率提升、节能减排、用能电气化替代，加快终端用 能零碳排放。多措并举助力构建清洁低碳、安全高效能源体系，率先引领煤基综合能源企业低碳转型发展。 国家电投 到 2023 年将实现国家电投在国内的“碳达峰”，这是国内首家能源集团央企明确公布 ”碳达峰”时间表。 大唐集团 在 2021 年工作会上提出，到 2025 年非化石能源装机超过 50% ，提前 5 年实现“碳达峰”。 华电集团 正在抓紧制定碳达峰行动方案，积极参与碳排放权交易市场建设，采取有力措施降低碳排放强度， 努力于 2025 年 实现碳排放达峰。 三峡集团 力争于 2023 年率先实现碳达峰， 2040 年实现碳中和。这是首家宣布碳中和时间表的电力央企，比国家提出的 2060 年前实现碳中和提前了 20 年时间。 华能集团 全力打造新能源、核电、水电三大支撑，加快提升清洁能源比重，积极实施减煤减碳；成立碳中和研究所，针对碳 中和目标展开技术研究。 碳交易启动 2021 年 1 月 5 日 生态环境部发布《碳排 放权交易管理办法（试 行）》 2021 年 7 月 14 日 国务院政策例行吹风会 上，介绍了启动全国碳 排放权交易市场上线交 易的有关情况。 2021 年 7 月 16 日 全国碳排放权交易在上 海环境能源交易所正式 启动 实现“双碳“目标是企业响应中央部署的重要途径 电力行业相关部署 02 能源系统双碳的挑战与实现路径 n 提升企业能效管理水平 n 推动企业运用数字技术 优化用能行为 n 推动负荷端电能替代 n 推进企业碳交易与电力 交易 n 提升网源协调管理水平 n 形成电网与电源侧耦合 机制，实现市场资源配 置优化 n 挖掘电网数据中台价值 n 降低电网网损 n 提高使用清洁能源比例 n 提升传统能源发电效率 能源系统双碳的挑战与实现路径 源 网 荷 1. 源端的挑战与实现路径：能源供给清洁化 碳减排的四个主要途径中能源结构转型对碳减排的贡献率最高。在能源生产侧，提升清洁能源占比，主要依 靠大力开发利用新能源。在双碳目标引领下，我国势必形成高比例新能源电量的电力系统。按照预测， 2060 年 我国 57% 左右的电量来自新能源发电。高比例新能源电量场景需要数倍于负荷的新能源装机容量，造成： n 新能源出力大幅波动，功率平衡和运行控制难度极大； n 新能源大发时消纳困难、挤占常规电源空间、消纳与安全矛盾突出； n 新能源的不确定性给电网规划设计、生产运行带来极大挑战； 安全 矛盾协调、优化折中 - 经济 环境 三角形 矛盾 2020-2060 年全国新能源装机变化趋势 安全 下的 环保 环境 可持续 发展 经济 下的 环保 安全 下的 经济 经济 基准情形 新能源跨越式发展情 形 安全 1. 源端的挑战与实现路径：能源供给清洁化 双碳背景下的源端数字技术应用 在“双碳” 目标激励下 ，光伏与风电等清洁能源将迎来快速增长阶段，但受到风光资源、建设条件等因素限制 ，清洁 能源能量密度低，大规模建可再生能源电站的同时，应该建设相应集控管理系统，推动实现各类清洁能源灵活并网和消纳 ： n 通过电网清洁能源承载力约束和技术可开发潜力约束，得到清洁能源最大消纳能力，提高清洁能源发电利用率，减少碳排 放量； n 通过清洁能源发电的碳减排量，抵消传统火力发电的碳排量，从而保障企业完成履约； n 通过清洁能源功率预测结果，合理规划各类能源发电占比，提高新能源消纳水平； 此外在推动可再生能源高比例接入的同时，提升传统能源燃机效率也是重要补充。 高比例可再生能源接入 提升燃机效率 新能源场站集控管理平 台 新能源交易促进消纳 新型电厂数字化技术 n 电网低碳运行需优化电源侧（低碳）配置，目前，就碳指标方面，电 网缺乏对发电企业优化发电的倒逼机制，调度机构对于各类分布式电 源的调度及发电量分配不够合理完善，电力系统中灵活性资源需充分 挖掘源网荷储系统中优化调度的价值； n 电源侧配置决定碳市场定价，碳价及碳配额同时反向影响火电利润， 对电价形成影响，形成电网与电源侧的耦合； n 碳市场及电力市场的合理运行能提升资源配置效率； 2. 网端的挑战与实现路径：双碳目标倒逼资源优化配 置 电网面临的挑战： 电力交易加强电网与电厂侧的关 联 优化发电侧市场化资源配置 电力交易及资产管理系统 网源协调信息管理平台 分布式电源管理系统 碳市场与电力市场的耦合是市场优化资源配置趋势 2. 网端的挑战与实现路径： 电网数据应用价值发掘 电网公司是双碳发展目标最好的载体之一 n 电网作为电力数据量最大的主体，电力数据价值的一部分可通过碳数据进行体现 n 电网企业尚未建立双碳数据利用体系，部分电力数据利用率低 电网数据价值在双碳目标下需深入挖掘 n 省间电力交换。通过分析电力大数据，得出区域间的碳构成，为电网碳减排提供数据支撑； n 区域清洁能源碳减排监测与分析。通过区域内清洁能源电厂并网情况、分析区域内清洁能源碳减排价值； n 数据中台价值挖掘。通过电网数据中台，对电网运行的碳排放总量汇总分析，提供合理的减排方案。对输电线路线损、 主变碳排放进行整合计算，规划低碳运行模式，减少碳排放。 电碳数据分析管理系统 基于调度业务的碳大数 据 分析 线损治理系统 充分发挥电网数据中台优势 厘清电力数据价值，探索 电 碳数据链路 3. 荷端的挑战与实现路径：推动全社会节能增效 受制于科技水平和经济发展模式，当前我国产业结构中能耗水平较高。此外在负荷端的新能源发电设备往往因为 不具备调控能力，无法与电网进行网荷互动，导致可再生能源在负荷端自发自用比例不高。能源结构转型需要在荷端 通过电能替代，降低终端用能部门直接碳排放，并降低全社会整体碳排放。 双碳背景下的荷端数字技术应用 n 能效管理。运用物联网、大数据、云计算技术，针对不同客户，构建多种类的能耗监测管理应用，通过系统建模与算法集 成打造辅助决策分析工具，降低能源消费，实现能源结构升级转型。 n 虚拟电厂技术。通过虚拟电厂将负荷端分布式电源、可控负荷和分布式储能有机结合，通过信息采集与协调控制实现对各 类分布式资源的有机整合，实现广域空间多主体的协调运行，有效提升分布式资源的可控性，提升清洁能源使用比例。 n 企业碳管理。深入企业生产和运营环节，从碳数据管理、碳资产管理、碳交易决策三个方面构建企业碳管理流程体系，针 对企业的实际执行提出可行的执行建议。 n 电力与碳交易。通过电力交易使高能效企业在成本上获取优势，通过碳交易使低排放的控排企业获得收益，从而为企业节 电能替代 积极推动能效等综合节能优 化技术 通过碳交易、电力交易为节 能减排提供利益刺激 能效、虚拟电厂等综合 能源服务平台 碳资产、碳数据平台 能减排提供动力。 03 零碳解决方案 n 分布式电源管理系统 n 清洁能源大数据系统 n 碳排放优化调度平台 n 基于调控云的碳大数据分析 n 配网线损治理系统 n 现货交易平台 n 可再生能源消纳及交易管理 n 基于数字孪生技术的燃机优化 辅助决策系统 n 新能源集控管理系统 n 基于大数据的新能源分析应用 n 新能源场站交易辅助决策系统 n 能效管理系统 n 虚拟电厂调控管理平台 n 企业碳资产管理系统 n 可再生能源消纳及售电经 营系统 源 网 荷 n 省级能耗在线监测系统 n 省级能源大数据平台 监管侧： 解决方案架构 应对双碳痛点： 通过提升火电机组运行效率，提升燃机燃煤质量，优化机组碳排放率，从而减少碳的排放，达到双碳目标。 1. 源端解决方案：基于数字孪生技术的燃机优化辅助决策系 统 状态监测 燃机数字建模 机组运行参数 智能监测 效能分析 耗差分析 对标分析 机组运行效率特性分 析 运行 优化 冷 端优化 性 能计算 指 标寻优 集控管理系统 智能 智能语音 三维 VR/AR 图像识别 大屏展示 数字孪生 移动应用 智能 应用 可视化开发平台 三维建模 BI 自助 安全服务 文件服务 UI 动态库 表单视图服务 任务调度服务 智慧运行 智慧维护 智慧安全 智慧经营 智慧辅助决策 智慧办公 智能监视 生产运行 模型管理 持证上岗 在线培训 电量交易 故障研判 异常诊断 党建工会 行政办公 应急指挥 网源协调 运维检修 安全内控 考试管理 智能库房 风险预警 决策分析 集控宣传 生产环境 动环管理 信息报送 与发布 定检管理 风险管控 系统运行 评价 合同管理 智慧报表 分析报告 问题反馈 工作联系 应对双碳痛点： • 实现场站 “无人值守、少人 值守”。 • 利用大数据算法提升集控的 经济调度能力，提高清洁能 源消纳比例。 • 通过可视化、智能化等辅助 决策手段，提升新能源场站 设备可靠性。 1. 源端解决方案：新能源集控管理系统 主要功能：主要基于技术中台实现智慧运行、智慧维护、智慧安全、智慧经营、智慧辅助决策、 智慧办公等功能，通过智能交互组件实现人机交互。 移动应用平台 管理平台 安全体系 开发平台 GIS/ 图形平 台 GIS SVG CIM/E CAD 微应用开发平台 权限服务 消息服务 智能语音 指纹识别 人脸识别 智能搜索 文字识别 图像识别 技术 中台 日志服务 流程服务 人工智能平台 交互 主要功能： • 统计新能源场站和集群的装机容量、利用小时数等数据 • 统计分析场站各时段气象数据 • 统计场站出力数据，分析出力特征 • 统计计算节能减排效益 应对双碳痛点： • 实现功率精准预算， 提升清洁能源发电比例与发电 经济效益，减少弃风弃水，提高清洁能源发电消纳 比例。 1. 源端解决方案：基于机器学习的新能源发电预测系 统 跨省跨区交易 发电权转让 （风火置换） 跨省跨区 现货交易 储能参与 辅助服务交 易 易 CC 绿证 单独出售 主要功能： 为新能源企业提供电价预测、各类交易管理、交易策略 制定、偏差预警和管理、效益分析等功能。 应对双碳痛点： • 提升清洁能源电力的市场竞争力 ，提升新能源发电收益 • 提高新能源企业投资、建设新能源场站的积极性 1. 源端解决方案：新能源场站交易辅助决策系 统 电力直接交易 绿证捆绑 电能量交易 储能 峰谷利差 省 内 现 货 交 易 分布式交易 其 他 交 易 虚拟电厂 绿 证抵 押偏差 碳 交 ER n 分布式电源管理系统 n 清洁能源大数据系统 n 碳排放优化调度平台 n 基于调控云的碳大数据分析 n 配网线损治理系统 n 现货交易平台 n 可再生能源消纳及交易管理 n 基于数字孪生技术的燃机优化 辅助决策系统 n 新能源集控管理系统 n 基于大数据的新能源分析应用 n 新能源场站交易辅助决策系统 n 能效管理系统 n 虚拟电厂调控管理平台 n 企业碳资产管理系统 n 可再生能源消纳及售电经 营系统 源 网 荷 n 省级能耗在线监测系统 n 省级能源大数据平台 “ 双碳”解决方案架构 监管侧： 应对双碳痛点： • 通过配电网分布式新能源承载力约束和技术可开发潜力约束， 计算新能源最大消纳能力，从而提高新能源发电利用率，减 少碳排放量。 • 通过记录新能源发电量，可折算新能源碳减排量，为后续申 请 CCER 提供数据支撑。 主要功能： • 考虑省级电网调峰和输送通道能力约束，通过生产模拟、 大数据分析等方法，确定省级电网的新能源承载力。在此 基础上，考虑技术可开发潜力、配电网承载力等约束，建 立省级电网分布式电源中长期承载力评估模型，准确评估 分布式电源承载力。 2. 网端解决方案：分布式电源管理系 统 主要功能： • 从全网 - 区域 - 场站逐级分析展示新能源发电 时空特性，实现对新能源发电特性的时间和空 间全指标特性分析，为新能源调度运行提供辅 助支撑。 应对双碳痛点： • 从全网 - 区域 - 场站逐级分析展示新能源发电时空 特性，为新能源调度运行提供辅助支撑，进而提升 新能源消纳比例。 2. 网端解决方案：清洁能源大数据系 统 应对双碳痛点： • 助力电网掌握全网机组碳排放数据 • 根据机组碳排放排名，在保证电网稳定的前提下 优先调度低碳排机组，降低全网整体发电碳排放 • 结合负荷预测对区域电网的碳排放配额进行分解， 预测实际碳排放与碳排放配额偏差 主要功能： 基于调度实时采集系统、 网源信息管理平台、 AGC/AVC 系统 ， 全面汇总全网电源信息 ，实时监测各机组情况 ，对机组“碳 ”排 放指标与排名分析 ，以此制定机组“启、停、备 ”策略管理 , 提高对电源侧碳排放管理能力。 2. 网端解决方案：碳排放优化调度平 台 主要功能： • 通过数据中台，对电网数据加以运用，分析省间碳交换、区域 间碳流动以及电网设备运行状态。 • 通过模型分析预测，对电网侧减少碳排放量提供合理的解决方 案。 应对双碳痛点： • 分析省间碳交换情况，从电网侧为绿电发展提供更好的方案。 • 通过电力大数据，掌握区域内碳排放总量、度电碳排放量、碳排放 强度、碳排放来源、碳汇情况、清洁能源碳减排情况、各类型清洁能 源碳减排量，合理优化供电配比，增加绿电占比，减少碳排放； • 掌握行政区域内 CCER 项目分布及项目减排量，计划使用方案。 • 通过电网数据中台，对电网运行的碳排放总量汇总分析，提供合理 的减排方案 2. 网端解决方案：基于调控云的碳大数据分 析 全国碳含量线路排名 TOP10 1 灵绍直流 2 皖电东送 3 雁淮直流 4 天中直流 5 榆横至淮坊特高压 6 鲁固直流 7 祁韶直流 8 锡泰直流 9 昭沂直流 10 蒙西 - 天津南 建议压低火电线路 Top5 1 灵绍直流 4 雁淮直流 2 天中直流 5 浙福特高压 3 皖电东送 建议提高清洁能源接入比例线路 Top5 1 灵绍直流 2 皖电东送