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能源发展十大趋势

时间:2022-11-07   访问量:158

  趋势一:能源数字化

  传统能源行业仅关注瓦特流,“发-输-配-储-用”节点之间彼此孤立,难以协同,导致电力生产效率低、能源效率低,且全链路存在大量“哑设备”,依靠人工维护,运维效率低。能源数字化通过引入5G、AI、大数据等数字化技术,并将电力电子技术与数字技术创新性地融合,在瓦特流基础上加入比特流,用比特管理瓦特,实现全链路的互联化、数字化和智能化协同,让电力生产效率、运维效率、能源效率最大化。

  趋势二:绿电无处不在

  绿电无处不在包含以下几个维度:

  一是电力生产向绿色化、低碳化转型。根据预测,光伏发电的占比将由2020年的3%,迅速增长到2050年的24%,成为最大的发电能源。

  二是在并网稳定性要求下,光储融合成为必然趋势。预测到2025年,光伏电站光储共生的比例将达到60%以上,让光伏发电从“补充电”走向“主力电” “优质电”。

  三是光伏发电进入“平价上网”时代。

  四是分布式光伏进入千行百业、千家万户,装机占比稳步提升。据预测,2025年分布式光伏将占全球新装机容量40%以上,约47吉瓦/年。

  五是随着分布式光伏的广泛应用,主动安全成为行业共识。在传统方案下,光伏系统由于长期使用,可能造成接头松动、线缆老化等问题,进而产生电弧。如果不及时处理,易造成火灾风险,对建筑和人身安全带来隐患,因此主动安全成为分布式光伏应用的关键要素。

  六是数字世界的快速发展,数据中心、站点数量的激增,将带来更高能耗挑战。根据预测,全球数据中心能耗将从2020年的6700亿度电,快速增长至2025年的9500亿度电,约占全球总用电量的3%;全球站点能耗将从2020年的2030亿度电,快速增长至2025年的6600亿度电,约占全球总用电量的2%。

  七是绿电助力ICT行业更加低碳,未来将实现零碳网络和零碳数据中心。全球领先的运营商已经陆续提出了零碳网络战略,将在站点、机房、数据中心等典型ICT场景规模部署光伏。

  趋势三:全链路高效

  随着电力电子技术的发展,以及功率器件、拓扑及控制算法的升级,电源部件已达到了极致高效。当前业界逆变器转换效率最高已达到99%,UPS模块效率最高已达到97.5%,PSU整流模块效率最高已达到98%,电动车充电模块效率最高已达到96.5%。模块级的效率提升对于系统级的效率提升空间已经有限。为了提升系统效率,需要对“发-输-配-储-用”全链路架构进行升级。

  趋势四:AI加持

  在传统模式下,电力生产、设备运维和能源使用高度依赖专家经验和人工,效率低下。从传统专家经验和人工模式走向AI模式,将极大提升电力生产效率、运维效率、能源效率,帮助运营增效,增强安全保障。

  比如,传统的百兆瓦级光伏电站通常需要20人长期值守,发生故障时需要人工停电检修,运维低效、成本高昂。而采用融合AI算法的智能IV诊断,在日常巡检中可实现一键远程100%组件健康检查,精准识别组串故障类型,定位故障组串位置,并提供修复建议,提升运维效率,降低电量损失。

  趋势五:融合极简

  传统能源基础设施存在多系统、设备体积大、工程复杂等问题,造成建设周期长、建设和运维成本高。可以通过架构融合、形态融合、工程产品化等极简部署,实现能源基础设施占地更小、部署更快、租金更省、运维更简单、成本更低。

  趋势六:能源网自动驾驶

  实现能源网自动驾驶是企业的迫切需求。

  传统能源设备维护多依靠人工,需要大量重复和复杂的操作,人工成本高。自动驾驶能源网络不仅可以代替人工,还可基于海量数据,提升预测和预防能力,并基于数据驱动提供差异化的服务。

  比如,在数据中心,采用AI机器人,可实现自动巡检、识别图像声音气味、提供温度云图、进行资产管理,信息实时上报、自动生成巡检报告等,让数据中心巡检进入“无人”时代。在光伏发电站,采用AI技术的智能光伏IV诊断方案,2分钟可完成百兆瓦级别光伏电站的全量扫描,10分钟在线生成报告,实现光伏电站“无人”运维和诊断。

  趋势七:综合智慧能源

  传统能源系统将走向综合智慧能源系统,推动经济绿色低碳转型和可持续发展,助力“零碳国家”建设,加速碳中和目标达成。

  传统能源的建设方式中,源-网-荷-储独立建设,缺乏统一管理和协同,造成能源效率低、用能成本高。综合智慧能源运用数字化的技术,将能源的发电、输电、配电、用电各个环节,从传统的烟囱式独立系统架构和孤岛式管理,演进至统一架构、统一管理和综合应用,实现全链路的统筹、协调和优化,极大提升能源利用效率,降低用能成本。

  趋势八:智能储能系统

  全面锂电化正在成为各行各业的储能首选,普通锂电将演进为智能储能系统,最大化储能价值。

  智能储能系统采用AI、大数据等技术,实现储能系统的自组网和云化智能管理。通过AI和大数据,使用更精准的电化学模型,提升储能管理精度,同时可对储能系统进行状态、寿命和风险预测,保障系统的可靠运行和安全。其次,智能储能系统应用场景更加丰富,如与电网协同,实现调频调峰;与业务协同,实现错峰运营效率最大化。目前在我国浙江,通过智能储能系统的AI自错峰,节省电费近17%。

  趋势九:随时随地超级快充

  移动互联网时代,电能的快速消耗与持久续航之间的矛盾,造成很多人都产生了“低电量焦虑”,随时随地超级快充需求日益增加。

  随着电力电子技术的发展,新技术、新材料的成熟应用,将加速充电功率提升和体积小型化。未来不管是消费电子产品还是电动汽车出行,都将实现10分钟内完成充电,且充电地点不再受限,真正做到一杯咖啡时间,随时随地充满能量。值得一提的是,《白皮书》强调,电动汽车要实现超级快充,高压架构是必然方向,需要从桩侧到车侧进行更高电压的电气架构级改革,真正做到充电像加油般迅速、便捷。

  趋势十:安全可信

  能源产业向网络化、数字化、智能化转型,硬件和软件的可靠性、安全性、隐私性、韧性等成为必须要求。

  在硬件端,除了硬件本身的高可靠设计及制造外,需加强预测性维护,由被动变主动,从器件、设备到系统三层级,进行寿命预测性维护,夯实可靠地基;在软件端重点投入分层级防御,实现软件的分层可控、分层防御,使软件更加安全可信。

  根据国际能源署(IEA)《数字化和能源》预测,数字技术的大规模应用将使油气生产成本减少10%—20%,使全球油气技术可采储量提高5%。仅在欧盟,增加存储和数字化需求响应就可以在2040年将光伏发电和风力发电的削减率从7%降至1.6%,从而到2040年避免3000万吨二氧化碳排放。与此同时,数字化还可以使碳捕获和储存等清洁能源技术受益。


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