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2021年10月，碳達峰碳中和“1+N”政策體系的頂層設(shè)計落地，不僅體現(xiàn)了“中國方案”的雄心與自信，也標(biāo)志著中國在氣候治理領(lǐng)域擁有了完整的理論體系和工作方法。
作為“1+N”政策體系里，“N”中為首的政策文件，《2030年前碳達峰行動方案》為我們劃定了“碳達峰十大行動”，這“十大行動”將碳達峰貫穿于經(jīng)濟社會發(fā)展全過程和各方面，所描繪的是零碳轉(zhuǎn)型這一系統(tǒng)性變革的未來藍圖。
此外，積極發(fā)展“新能源+儲能”、源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補，支持分布式新能源合理配置儲能系統(tǒng)，也成為具體任務(wù)之一。
在此方案發(fā)布的當(dāng)月，天津港北疆港區(qū)C段智能化集裝箱碼頭正式投產(chǎn)運營。
12月15日，隨著兩臺由金風(fēng)科技自主研發(fā)的GW155-4.5MW風(fēng)力發(fā)電機組在天津港第二集裝箱碼頭成功并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著全球首個零碳碼頭誕生。
全球首個“零碳”碼頭的設(shè)施設(shè)備均采用電力驅(qū)動，由“風(fēng)光儲荷一體化”系統(tǒng)實現(xiàn)綠電自主供應(yīng)，保證“100%電力驅(qū)動、100%使用綠電、100%自給自足”，這也標(biāo)志著金風(fēng)科技零碳解決方案在港口場景應(yīng)用從圖紙變?yōu)楝F(xiàn)實。
金風(fēng)科技的零碳生態(tài)圈又添一員大將。
零碳方案的理念是什么?具體是如何運用的?除了碼頭還可以運用在哪里?零碳與綠色發(fā)展又有什么關(guān)系?未來綠色發(fā)展的道路又是怎樣的?
帶著這些問題，「能見」采訪了天津中遠海運金風(fēng)新能源有限公司副總經(jīng)理金震威。
“零碳方案不是一種躍進”
為實現(xiàn)碳中和目標(biāo)，“綠色+智慧”是能源變革的必然趨勢。
在此前提下，金震威提出：“港航產(chǎn)業(yè)作為能源消費的重要部門，盡快實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型是大勢所趨。”
港口作為終端用戶，是能源系統(tǒng)中的受端節(jié)點，能源供應(yīng)依托主力電網(wǎng)、熱網(wǎng)和柴油，實現(xiàn)碳中和的難度較大。因此，港口需要從單一的受端節(jié)點升級成具備自主供應(yīng)能力的智慧能源局域網(wǎng)絡(luò)。
“通過智能微網(wǎng)的方式，來解決自主供電和區(qū)域協(xié)同的問題，從而提高綠色能源的滲透率，降低碳排放。”金震威解釋道：“‘雙碳’目標(biāo)提出后，金風(fēng)就考慮如何將智能微網(wǎng)技術(shù)與電力交易、碳市場結(jié)合起來，用更經(jīng)濟、實惠，因地制宜的方式，來實現(xiàn)低碳甚至是零碳方案。”
“零碳方案的理念不是一種躍進。”金震威強調(diào)。
就目前技術(shù)而言，通過高比例分布式可再生能源自主供應(yīng)，來降低碳排放，是最具性價比的方式。這不僅僅是一個節(jié)能減排或零碳的方案，其實還是降低企業(yè)用能成本的方案。
“一方面通過內(nèi)外聯(lián)動來實現(xiàn)經(jīng)營排放，另一方面保證客戶用能質(zhì)量的安全，充分進行電能替代來降低綜合用能成本。”金震威向「能見」闡述整個零碳方案的總目標(biāo)。
那么，智能微網(wǎng)以分布式可再生能源綠色供能為核心，以負(fù)荷實時深度監(jiān)控為基礎(chǔ)，配套可以靈活調(diào)節(jié)的儲能/蓄能柔性產(chǎn)品的智慧能源綜合管控系統(tǒng)，將契合港口能源體系轉(zhuǎn)型升級的需求。
金震威介紹：“具體表現(xiàn)為四個方向，一是高效電氣化、二是可再生能源替代、三是能源智能調(diào)度、四是全面碳管理。”
深度的電能替代是港口脫碳的必由之路，且需要逐步完成能效提升，降低能耗總量。以天津港為例，碼頭主要的用能設(shè)備、運輸工具、流動機械全部實現(xiàn)深度電氣化。同時，對其進行能效的提升和用能的監(jiān)控。天津港獨創(chuàng)的電動ART技術(shù)在運輸車輛的能效上相較傳統(tǒng)車輛提升17%。
天津港能源體系轉(zhuǎn)型的第一步，完成了高效的電能替代，同時在電能替代的過程之中，能夠用數(shù)字化的手段對用電負(fù)荷進行實時監(jiān)控。
在匹配電能負(fù)荷之后，就需要微電網(wǎng)的設(shè)計。因地制宜布局多種分布式可再生能源系統(tǒng)，提升自發(fā)自用綠電的滲透率，加速碳中和步伐。
展開來說，就是將風(fēng)電、光伏有機融入到港口碼頭的整體設(shè)計之中。風(fēng)電、光伏作為目前最成熟的兩種可再生能源，如何與天津港進行適配?
“一方面是容量的選擇，盡可能的匹配用能負(fù)荷。另一方面就是風(fēng)機的選擇。”金震威說。
據(jù)了解，天津港此次采用的是金風(fēng)科技自主研發(fā)的GW155-4.5MW風(fēng)電機組，極大提升了單位面積的能量密度。此外，受環(huán)境影響，該風(fēng)機采用閉式循環(huán)，進行了防鹽霧設(shè)置，能夠讓風(fēng)機有更好的壽命。同時，也設(shè)置了相應(yīng)的壓力傳感器，能夠?qū)崟r監(jiān)控風(fēng)機的載荷狀態(tài)。
“通過精準(zhǔn)的微觀選址，建設(shè)兩臺單機容量為4.5 MW的風(fēng)力發(fā)電機組，年可供綠電2189.3萬千瓦時。”金震威表示。
數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)電、光伏項目投產(chǎn)后，每年相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤約7340.1噸，減少二氧化碳排放2.06萬噸。
能源的可調(diào)節(jié)性又是如何完成的?“對系統(tǒng)的智能調(diào)度是微網(wǎng)的核心能力，可以幫助港口提升能源質(zhì)量，實現(xiàn)獨立自治。”金震威解釋，“此外，在設(shè)計層面我們就考慮到負(fù)荷，因此加入了儲能。儲能可以提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最大化新能源的消納。”
天津港零碳智慧碼頭所用的就是金風(fēng)科技首創(chuàng)且符合IEC國際標(biāo)準(zhǔn)的微電網(wǎng)技術(shù)。協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)各電源、儲能和可調(diào)負(fù)荷，基于智能預(yù)測和算法，保證網(wǎng)絡(luò)自主可靠運行，實現(xiàn)高比例可再生能源利用。
不僅如此，智能調(diào)度還具備及時響應(yīng)外部電力市場的能力，可以靈活調(diào)度系統(tǒng)微網(wǎng)內(nèi)的可調(diào)資源，參與電力交易，降低度電成本。
而實現(xiàn)碳中和，是需要一個轉(zhuǎn)化的過程，需要從基于數(shù)字化的能源管理過渡到對碳的管理。因此，能源的智能管理是優(yōu)化碳管理的基礎(chǔ)，通過智能微網(wǎng)可以實現(xiàn)全面數(shù)字化的碳管理。
“優(yōu)化碳交易策略，最終實現(xiàn)碳中和。”金震威說。
“零碳方案的框架是一致的”
分布式能源已成為零碳解決方案中的最優(yōu)解。因地制宜的合理配置多種能源的耦合，能夠極大地滿足客戶需求。
天津港零碳智慧碼頭就是充分利用碼頭內(nèi)閑置空間建設(shè)風(fēng)電、光伏項目，實現(xiàn)對園區(qū)大量自動化設(shè)備的可再生能源供給。在完全投入運營后，可實現(xiàn)高比例的可再生能源供電。
分布式能源一個顯著的特征是綜合能源利用的時間比較長，另一個特征是系統(tǒng)的獨立性。
“電能的質(zhì)量需要提高，另外在孤島的場景下怎么樣去考慮用分布式能源替代。對于整個的獨立性有兩種非常重要的方式，第一個是利用儲能，第二個是利用微網(wǎng)控制的手段，減少儲能比例的同時加大可再生能源的滲透率。”金震威解釋說。
12月24日，國家能源局正式發(fā)布《電力并網(wǎng)運行管理規(guī)定》和《電力輔助服務(wù)管理辦法》，明確將電化學(xué)儲能、壓縮空氣儲能、飛輪等新型儲能納入并網(wǎng)主體管理。并且鼓勵新型儲能、可調(diào)節(jié)負(fù)荷等并網(wǎng)主體參與電力輔助服務(wù)。
在此前提下，圍繞安全綠色的時代主題，金風(fēng)科技自主研發(fā)了儲能模塊機。
“它的優(yōu)勢就是安裝的配置靈活，可以即插即用，安全性也比集裝箱式儲能有更好的保障。儲能可以提升新能源滲透率，保證系統(tǒng)的獨立性。另一個是增加對系統(tǒng)的控制，也可以提升我們的電能質(zhì)量，這也是非常重要的”金震威介紹。
據(jù)了解，金風(fēng)承擔(dān)了三項國際微電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)制定，重點是在微電網(wǎng)領(lǐng)域進行控制和保護，在缺乏控制的情況下容易發(fā)生低頻的震蕩，增加了控制系統(tǒng)變得非常的安全和穩(wěn)定，抗新能源處理波動。新能源具有一定的波動性，不管是風(fēng)電還是光伏，再加上波動的負(fù)荷，能夠突然增加負(fù)荷或者是電機啟動，就會對電流進行瞬間的提升，其實就是對展開過程中的電壓和頻率起到瞬間恢復(fù)的作用，響應(yīng)時間特別快。
“目前，儲能模塊機已經(jīng)投入項目使用，并取得了很好的成績。在負(fù)荷側(cè)有很大的推廣潛力。”金震威表示，“不僅如此，我們的零碳方案在其它集裝箱碼頭是完全適用的，微網(wǎng)系統(tǒng)和框架可以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化復(fù)制。”
“但是考慮到港口的負(fù)荷特性和負(fù)荷曲線的不同，需要在這個場景中做相應(yīng)的調(diào)節(jié)。”金震威解釋說。
金震威表示：“我們的零碳方案理念，其實不只是在港口場景適用。在對負(fù)荷做相應(yīng)的調(diào)節(jié)、對需求做重新的梳理，還可以復(fù)制到其它零碳區(qū)域，比如零碳園區(qū)、零碳校園等。”
高效電氣化、可再生能源替代、能源智能調(diào)度、全面碳管理這四方面的零碳途徑都可以被應(yīng)用，只是側(cè)重點與具體操作細(xì)節(jié)、所涉及的內(nèi)容不盡相同而已。
“零碳方案的框架是一致的，那就是推動智能微網(wǎng)的建設(shè)。”金震威指出。
“零碳是綠色發(fā)展的基礎(chǔ)”
《2030年前碳達峰行動方案》目標(biāo)確定，到2030年風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上;“十四五”“十五五”時期分別新增水電裝機容量4000萬千瓦。
測算可得，10年間新增可再生電力裝機規(guī)模相當(dāng)于2020年總裝機規(guī)模的35%。
因此，深度電氣化是實現(xiàn)碳中和非常重要的手段和關(guān)鍵的舉措。
金震威解釋說：“除了實現(xiàn)降低碳排放的目標(biāo)，電氣化有更深層次的意義，是大勢所趨。電氣化是比油氣燃燒更高端的一種管理手段，它的效率，包括自動化和可控的程度，都要比傳統(tǒng)的要更好。”
零碳之路，從大力發(fā)展新能源的工作抓起，但絕不止于新能源行業(yè)自身的發(fā)展。在“能耗雙控”的政策下，高耗能產(chǎn)業(yè)和地區(qū)需轉(zhuǎn)變發(fā)展觀念，降低對化石能源和高碳發(fā)展路徑的依賴，合理控制能源消耗總量。“新能源+”逐漸成為一種新的產(chǎn)業(yè)和社會生態(tài)，讓新能源滿足更高的能源消費需求，為更多產(chǎn)業(yè)和地區(qū)的低碳轉(zhuǎn)型賦能，實現(xiàn)綠色發(fā)展。
“我理解的綠色發(fā)展，一方面肯定是包括零碳的，這是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，甚至可以稱為基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，對其它的排放如何進行優(yōu)化、對生態(tài)如何進行融合、對居住環(huán)境的影響都屬于綠色發(fā)展的范疇，也是下一步要考慮到的。”金震威進一步表示。
取得成果要靠挖掘機會，而不是靠解決問題。國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，中國海上風(fēng)電裝機規(guī)模躍升世界第一，新能源年發(fā)電量首次突破1萬億千瓦時大關(guān)，繼續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢。
“這給我們提供了一個彎道超車的機會。”金震威展望說：“我們當(dāng)前有足夠的能力可以做好自己新能源產(chǎn)業(yè)的同時，向國外輸送零碳解決方案。我們正在從跟隨走向能源科技的引領(lǐng)，同時也可以解決我國石油瓶頸的問題。”
我們正在走的是一條正確的路，而且是必須要走的路。
“碳中和”帶來的不只是氣候問題解決之策，更是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革。低排放、零排放成為經(jīng)濟發(fā)展的新約束條件，碳元素進入了價值體系，整個經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的行為規(guī)則正在發(fā)生相應(yīng)的變化，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也將面臨重大調(diào)整，重大技術(shù)創(chuàng)新和投資機遇即將來臨，這將是一次推動生活方式、生產(chǎn)方式全方位、系統(tǒng)性的經(jīng)濟社會轉(zhuǎn)型，如此之大的變革，不能用簡單的行政方式來調(diào)整，科學(xué)方法與管理是能源轉(zhuǎn)型治理成功的保障。
在碳中和這條長跑路上，金風(fēng)科技將與廣大合作伙伴一道開拓進取，采取以環(huán)境為導(dǎo)向的開發(fā)模式，為城市發(fā)展和產(chǎn)業(yè)進步提供不同場景特征的美好清潔能源解決方案，打造“可持續(xù)，更美好”的零碳未來!
原標(biāo)題：搶灘綠色港航，零碳方案的新動能
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