《ABB电气碳中和白皮书》发布

2021-12-21 13:20 来源:美通社 作者:电源网

北京2021年12月20日 /美通社/ -- 在地球生态环境的严峻挑战之下,如何推动人类社会与自然环境的和谐发展,成为我们每个人必须面对的时代命题。全球多国已陆续明确了碳中和的时间表,中国也积极实施应对气候变化的国家战略,并率先采取了调整产业结构、优化能源结构等方式来提高能效,以壮士断腕的勇气摆脱对传统经济发展方式的路径依赖,以一往无前的决心推动碳达峰、碳中和(以下简称“双碳”)变革落地。

ABB作为全球电气化和自动化的领先企业,将可持续发展理念贯穿于价值链始终,并在迈向碳中和的进程中积极担负自身使命和责任,利用技术专长,共同推动这项全球性的事业向前发展。日前,基于深耕电气化与数字化行业的长期经验与洞察,ABB重磅推出ABB电气碳中和白皮书》,通过深度剖析碳排放占比靠前的园区、建筑、交通、数据中心四大领域当前与未来的减碳关键、解读提升能源效率的底层逻辑并结合提升工艺、更新设备等数字化手段,为行业低碳转型提供了切实可行的路径参考。

《ABB电气碳中和白皮书》正式发布
《ABB电气碳中和白皮书》正式发布

ABB电气碳中和白皮书》:赋能低碳社会,从目标、挑战到实现路径

宏大的顶层设计之下,碳中和目标对于正处于工业化进程的中国而言实际上是个巨大的挑战和考验。当前,中国在全球二氧化碳及温室气体排放中的占比分别约为30% 和26%,是2019 年全球排放占比最高的单一国家。如果将中国的直接碳排放量细化到具体行业,会发现电力和工业这两大高排放领域占据了超过70%的份额,而交通、建筑占比约为11%和7%,可见推动能源结构演进是实现高碳排放行业中短期内脱碳的重要举措。

因此,践行“3060”战略,能源转型是关键,电力是主力军,需要不断深化电力改革和持续推进技术创新,以解决新型电力系统发展在“源-网-荷”侧带来的主要挑战。

不过,正如ABB电气中国负责人赵永占在本次发布的《ABB电气碳中和白皮书》白皮序言中提到的,“随着中国减碳按下‘加速键’,深入分析并挖掘重点行业的减碳潜力无疑是实现碳中和目标的关键举措。” 以产业园区、建筑、交通和数据中心行业应用场景为代表,城市这一巨大的能源消费端减少碳排放对实现双碳目标意义非凡。

放眼全球,加快打造城市绿色生态、推动双碳目标下的绿色发展和生态文明建设成为包括中国在内多国未来城市建设的重中之重。人工智能和数字化经济是智慧城市转型与结构调整的新蓝海,对打造绿色生态、提升城市可持续化发展具有重要意义。智慧城市的建设需要由创新来驱动,而创新则需由技术来主导,本文将聚焦智慧城市的上述行业应用场景,探讨ABB是如何不断推进产业智能化、数字化变革升级,打造更高效、更舒适、可持续的未来。

时代蓝图下,绿色生态引领智慧城市“双碳”协同发展 

联合国人居署数据显示,到2030年全球60%的人口都将聚集在城市。智慧城市思维顺应了这种城市化浪潮迫切而复杂的需求,其核心目标是让我们的城市实现更加蓬勃、稳健和可持续。因此,城市场景为进一步实现碳中和,就需要充分考虑自身特性,在以下四大领域实现低碳发展。

  • “碳中和”园区先锋项目,引领智慧城市绿色生态实践落地

双碳理念下产业园区规划的新思考是智慧城市的微观呈现,让园区实现碳排放与吸收平衡以构建智慧城市的先锋项目落地。由于园区是众多企业工作的载体,同时也是能源消耗大户,与传统园区不同的是,未来的碳中和园区在自身规划、建设、管理等方面将系统性地融入低碳理念。如何通过数字化、智能化手段实现园区发电、配电、用电的协同运作,从而让多种能源互补利用、加强园区内各机构间能源共享,以此让园区更智能化、经济效益最大化,成为全球诸多大型园区关注的焦点。

园区能源微网架构图(来源:《ABB电气碳中和白皮书》)
园区能源微网架构图(来源:《ABB电气碳中和白皮书》)

ABB于2019年在德国打造了集团首个碳中和生产基地 -- ABB Busch-Jaeger工厂,通过2年时间对园区进行低碳建设,升级了包括分布式光伏、储能、充电设施以及智慧能源管理系统。在天气晴朗时光伏发电可满足工厂100%的日常运营电力需求。为了满足高峰时段的用电需求,工厂额外输入的能源也是经过认证的零碳电力,项目预计每年可减少CO2排放超过630吨,并且降低4.2% 的能源成本。

依托成功经验的同时,为进一步探索智慧园区绿色化转型,ABB正在对厦门工业中心智慧园区实施升级建设项目,升级包括屋顶光伏和车棚光伏发电系统,配套储能和交直流充电设施。智慧能源柔性调节系统将为现有园区能源管理、楼宇自控系统、充电桩系统进行统一联接,部署多策略柔性调控系统。

  • 率先打造净零碳建筑,让绿色建筑未来可期

建筑是微缩的城市,塑造着城市的风貌。便捷舒适美好的城市生活如今正离我们越来越近,对建筑物的需求也变为更加宜居和可持续,并朝着实现建筑净零碳目标迈进。而现阶段建筑行业全过程碳排放的总量庞大,约占全社会碳排总量的二分之一。提高能源使用与运营效率以减少运行阶段碳排放,被普遍认为是建筑行业目前亟需解决的问题,也是实现净零碳的路径。

ABB打造的智慧能源管理中台采用“能源路由器”设计理念集成了新能源接入的功能。例如光伏建筑一体化(BIPV)方案提升建筑自身清洁能源生产能力,与汽车充电桩以及建筑和家居控制系统,形成多元电源支撑,根据负荷预测调配能源并进行存储,大大增加用电灵活性。方案还能实现清洁能源的最大化就地消纳,并对建筑运行中产生的大量数据进行深度透视,达成能效提升并智能给出对设备运维的阶段性建议。此外,ABB智慧楼宇自动系统可对楼宇的通风、配电、照明等系统进行控制并无缝对接ABB 智慧能源管理中台,可节省30%的用电运营成本和25%的能源成本。

ABB携手天津大学建筑学院打造的R-CELLS被动式太阳能新型建筑,便代表了绿色建筑的发展方向,将未来愿景照进现实。作为太阳能零碳建筑原型,R-CELLS提出了“一生的健康生态住居”理念,R代表可持续建筑的特征,CELLS 借鉴生物细胞自组织、自适应、自循环及多样复制的特点,创造能够智慧化响应环境变化,能源自给自足,可复制、可扩展的模块化建筑原型。

  • 打通上下游全产业链,减少智慧交通全生命周期碳排放

交通是城市的脉络,是城市发展的基础设施,是推动智慧城市落地的前提条件。未来交通如果实现全面电气化,要解决来自能源端、负荷侧、配电网及终端设备本身的挑战,需从全局考虑,打破以往多个系统孤岛运行方式,实现“源、网、荷、储、端”的协同运行。

具体而言,可以通过数字技术实时感知各个发电设备、储能设施、传输通道以及用能设施的状态,多策略精准柔性调控,建立科学负荷侧管理系统,解决大容量充电设施扩容难题和降低电网的冲击,提高系统运行效率来减少全生命周期的碳排放。ABB在分布式能源接入、充电基础设施建设以及环保电气设备部署等多个领域均能有效助力交通领域的电气化未来。

分布式能源接入应用上,ABB依托ZEE600智慧能源管理中台为用户容量规划、系统设计、运维管理提供一站式解决方案,让微电网建设更容易、系统架构更加经济可靠、运维更简单、效益更显著,并通过构建以新能源为主体的微电网,提升交通行业绿电使用比例,助力行业碳减排。

新型交直流混合微网在高速公路上的应用示例(来源:《ABB电气碳中和白皮书》)
新型交直流混合微网在高速公路上的应用示例(来源:《ABB电气碳中和白皮书》)

充电设施领域,ABB端到端的闭环解决方案,带来直流、交流及电网协同V2G充电方案,助力智慧交通行业能源安全可靠供应,高效使用清洁能源,推进交通领域的源网荷储一体化和多能互补发展。

电气设备维度,ABB参与研发的加强型空气AirPlus是目前交通行业大量使用的SF6替代环保介质研究中最有前景的技术之一,ZX2 AirPlus 气体绝缘开关柜在保持安全、可靠和相同尺寸的前提下,能够直接助力轨道交通配电设备领域的环保化。

  • 探索高效、低碳、集约、数字化的数据中心发展路径

智慧城市融合了物联网等新一代信息技术,而支撑这种多体系智慧应用的数据中心,是保障智慧城市建设的“基石”。数据中心建设的快速发展,能源需求也会持续攀升,需从数据中心的碳足迹出发,探索低碳数据中心的长远发展路径。

在数据中心行业,过高的用电量致使其成为“产碳大户”,非IT设备的耗能成为数据中心的痛点。若采用多源分布式10kV 柔性直流智能配网为数据中心供电,可比交流配电系统节能5%~15%。将多个电源系统互联时, 其各端的交流电网无需进行同步调整,便可以按各自的频率和相位运行,加强了区域电网的互联互通,有助于实现清洁能源高效安全接入。ABB 最新推出了采用基于 IGCT 的静态变流器,构建配电网柔性直流互联解决方案,实现了异源互联、闭环运行、潮流可控和互济、均衡负载等功能,有助于减少系统冗余并加速变电站建设,充分释放电网 100% 的容量。

同时,策略性地部署储能系统可提高电网的运行性能和可靠性,更好地整合可再生能源、平衡供需。应用多端口能量交互设备及柔性综合调控,可构成数据中心以直流为主的交直流混合微网,最大化利用清洁能源、电网容量。ABB Ability™综合能源管理系统以柔性直流配网技术为主,结合传统交流配电采用分布式及模块化设计,支持微网的分期部署需求以及未来可扩展、可复制的长远目标。

技术驱动“双碳”战略,共行共创可持续电气化未来

思之深,方能行之远。“双碳”战略已拉开序幕,应对气候变化的本质是从资源依赖转向技术驱动,这股“低碳”浪潮将带来电气化与数字化的万亿级产业发展机遇。《ABB电气碳中和白皮书》的重磅发布,既是ABB电气的又一次“低碳”技术宣言,也重申了ABB的创新价值主张 -- 未来,ABB电气仍将通过不断迭代的数字化创新技术,助力客户实现低碳减排,共同谱写安全、智慧和可持续的电气化未来。

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