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能源产业十大趋势:绿色联接,数字赋能

 快乐者生存 2021-07-02

(报告出品方/作者:华为)

趋势一 能源数字化

从瓦特到瓦特 比特,比特管理瓦特,数字与能源技术融合,实现能源网络数字化管理

传统能源链路上只有瓦特流,模式单一,难以协同。能 源数字化在瓦特流基础上加入比特流,用比特管理瓦特, 整个能源网络,从传统单一瓦特流到瓦特 比特相互协同, 实现“发 - 转 - 储 - 配 - 用”全链路的互联化、数字化和智能化,驱动站点能源实现点、链、网的数字化变革。同时, 通过引入 5G、AI、大数据、IoT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,可实现全系统的 可视、可管、可控、可优。

能源产业十大趋势:绿色联接,数字赋能
能源产业十大趋势:绿色联接,数字赋能

趋势二 “零碳”网络

清洁能源应用 & 节能成为主流

促进绿色可持续发展,全球在行动,碳中和成为当今世 界最为紧迫的使命。全球领先的运营商也陆续提出碳减 排战略,将在 2025-2040 年相继实现 100% 可再生能源 供电。同时,随着新能源技术的迅速发展,新能源发电 成本大幅下降,光伏已经全面进入了平价时代,风力也 即将进入平价时代。

能耗高企,利润被侵蚀

据统计,全球运营商仍有 60 万油机长期运行,油费高, 每年约 0.2 亿吨碳排放。同时,大量站点及机房的 SEE小于 60%,电费高。构建绿色高效的“零碳”网络不仅 是企业基于自身经营的需要,也是积极践行社会责任的 体现。 数字技术、硬核技术、高效技术的快速发展,使得“零碳” 网络成为可能。运营商网络将实现加 5G 不加能源相关 OPEX,极省 CAPEX。

数字技术使能“零碳”网络,全生命周期实现“零碳” 管理

能源产业十大趋势:绿色联接,数字赋能

高效技术使能全网低碳

能源产业十大趋势:绿色联接,数字赋能

运行环节,着力于“发 - 转 - 储 - 用”全链路四个节点 进行“零碳”设计,实现全链路的绿色高效。发电侧, 充分应用清洁能源,加大站点和机房场景对太阳能 / 风能等可再生资源使用,光储结合全面去油省电;转换侧 , 通过高效模块与单套系统替换传统低效模块与多套电源部署;用电侧,通过智能用电管理单元实现单租户、单制式、单路负载的精确计量及备电的按需供给;储能侧, 运用云化的智能锂电,通过与电源、负载的协同,实现 备电资源的精准配置。

营维环节,基于站点数字化实现功率智能化和运维智能化,结合 AI、IoT 等技术,实现“发 - 转 - 储 - 配 - 用” 全链路的智能协同,以远程智能运维替代传统人工上站,实现远程巡检和风险预测,降低宕站风险同时降低故障维护成本。应急场景通过移动锂电替代传统应 急油机,实现绿色低碳。此外精细能效管理持续筛选网络低效设备与低效站点,针对现状,系统自动输出改造建议与迭代优化方案。最终,基于建网-运行-营维的“零碳”规划与实践,推进网络全生命周期内实现“零碳”。

能源产业十大趋势:绿色联接,数字赋能

硬核技术使能能源绿色

新能源技术涌现,如在发电环节,有智能光伏技术,源网荷自适应技术;在转配的环节,以新一代的电力电子 宽禁带器件为主,包括智能配电技术等;在用电侧,有精细化的能效管理技术,也包括热耗的管理,应用智能能源实现放生自然散热,助力站点全节点实现绿色节能。

高效技术使能全网低碳

大量的数据应用于能源网络里面,实现了从部件到站点再到网的高效的能效管理,从站点到网络,到全生命周期的电费节省、能耗节省。

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趋势三 全面锂电化

锂电替代铅酸,在全球各行业规模应用

5G 快速发展,站点功耗倍增,需要能量密度更高的储能系统,传统的铅酸电池使用面临很多问题。从全生命周期的拥有成本、使用寿命、安全性等多方面来看,锂电优势显著。且随着电动汽车的快速发展,锂电池成本正在大幅下降,目前锂电已广泛在各行各业得到应用。

普通锂电逐步走向云化智能储能系统,最大化站点储能价值

目前行业对电池的场景需求已经从单一的应急备电需求 发展到复杂站点综合供能的需求。普通锂电池虽然具备 锂电池本身的特性,但也仅是电芯加结构件简单组合,功能单一,各自孤立,只能提供简单备电,无协同、粗 管理、资源浪费、演进成本高、运维困难。站点储能系 统需要重新定义新架构,云化智能储能系统应运而生。

云化智能储能系统融合电力电子、AI、大数据、IoT 与 储能技术等,本地 BMS结合云 BMS,实现储能系统 的分布式储能、云化的综合管理。使用 IoT 联接技术实 现储能系统全场景极简云维,站网云协同实现云升压、 云削峰、云错峰、云混搭、云防盗,AI 精细配置实现高 效投资,以云状态监测、风险预判、寿命预测、故障定位、 多重防盗等途径实现全面的资产安全管理。锂电从单一 部件到云化智慧储能系统,储能更安全,场景更丰富, 运维更高效,最大化站点储能价值。

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趋势四 通信站点社会化

ICT融合成为趋势,千行百业数字化站点海量涌现

5G 发展逐步进入千行百业,行业数字化转型加速,大量 站点走向 ICT 融合,满足行业站点的数字化应用需求。最 大化释放现有站点的功能逐步得到重视,站点基础设施将 从单一通信联接功能走向综合功能,丰富社会应用价值。

站点资源社会化带来站点价值最大化使用

原有的通信站点,资源将逐步共享给社会,如应急用电、 商业广告、气象环保监测、视频监控等应用。站点的能 源基础设施,也在进行能源相关业务经营,除了为通信 设备供电外,还可承载工商业供电、充电、换电等业务, 甚至在一些市电不好、无市电的区域,为当地的生产和民 生用电,实现站点价值最大化。

趋势五 供能多样化

多样化的供电来源

传统站点主要由市电或者柴油发电机发电,未来供电来 源更加多样化,新能源,特别是太阳能将逐步从补充供 电走向主供电,并通过和市电、储能有机结合,形成多 样化最优供电方案。

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多样化的应用场景

供电不再单纯只给 IT 或 CT 设备服务,将走向 ICT 融合、民生和生产场景。借助丰富的站址资源和灵活的供电架 构,可以非常便利地向周边的住户、商铺等提供高质量 供电。在保障设备可靠供电的同时实现更多增值服务。

多样化的部署形式

能源供电存在多种部署方式,如集中式太阳能大电厂引 入绿电,园区部署供电以及小型微电网部署,分布式供 电,户用光伏等多形式部署,以满足不同的应用需求。

在中国珠海,采用绿色叠光的分布式部署方案,通过对 太阳能发电系统和智能锂电储能系统的多能源调度,替 代原“油机 UPS 铅酸电池”方案,节省燃油成本约 ¥10 万 / 年,减少碳排放 25 吨 / 年,全面守护海岛安全。 在尼日利亚,通过先进智慧超级混电技术,年燃油节省 1226 万升 / 站,油费节省 $2 万 / 站,减少碳排放 26.2 吨 / 站。

趋势六 全链路智能

功率全链路智能化,软件定义

能源全链路由发电、转换、储能、配电、用电等组成。 传统能源各子系统之间是烟囱式分立架构和孤岛式管 理,缺乏协同,未来将走向全链路智能的综合智慧能源。综合智慧能源运用数字化的技术,统一管理能源的发电、 转换、输电、配电、用电各个环节,通过供电全链路的 各子系统的数字化以及软件定义,最终实现全链路智能。

如发电部分,通过光伏组件集成优化器,实现光伏组件 输出可软件定义;智能配电,通过智能空开实现保护容 量、上下电策略等软件定义,极大提升能源利用效率, 降低用能成本;智能用电,通过 AI 智能负载管理特性加 持的能源切片技术,支持软件定义空开、分路控制、分 路下电、分路计量和 AI 用电稽查等智能特性,实现站点 负载精细化智能管理、明明白白用电。

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AI 加持激活能源更多价值

AI 寻优、AI 削峰、AI 错峰、AI 预测等实现供电系统的 最优匹配。如通过 AI 建模和功率协同寻优,实现供电链 路的效率最优;通过负载用电预测、电池高精度 SOC/ SOH 预测,实现最优市电错峰用电,从而节约电费。在 中国浙江,通过智能错峰功能,站点每年节省 17.1% 电费。

趋势七 融合极简

海量站点规模部署,无线、传输、IT 等业务进一步融合, 传统站点建站方式多依赖于机房建设,多套电源、电池拼 凑,缺乏整体性设计,成本高、可靠性差,难以统一管理, 演进也十分困难。全网融合走向低碳化,能源全生命周期 走向极简,实现更快交付、更低能耗、更优 TCO。

业务融合

通信站点从以前的多套电源供多种电压制式设备到未来 多场景下的一套电源融合供电,使得站点能源同时支持 无线、传输、IT 设备的场景应用,建设更简单,更省占地、 省租金。

形态极简

站点形态从传统的房子到柜子,再到刀片式电源,极大的 节省了占地面积、降低了能耗损失。在中国贵州铁塔,以 1 柜替 3 柜,租金电费节省¥4400/ 月,运维节省 75%。 在中国北京廊坊,通过刀片电源极简部署,站点能效提升 至 96%,温控损耗减少 700kWh/ 年,线损减少 50%。

供电极简

交流直流一体化供电,多种供电制式输出,电源与储能 系统进一步融合联动,带来能源供电进一步极简。

管理极简

通过能源统一管理平台的调度,能源对电源和储能做智能控制,极大简化了运维难度。产品的预制化设计,除了缩短交 付周期外,更能通过远程网管系统集中管理,实现预防性维护免下站,降低运维费用。

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趋势八 多模架构

多能源 多制式 , 适应多业务融合站点需要

“多模”体现在多个层面,首先是电源的技术架构支持 多能源输入、多制式输出。传统能源只能实现单一能源 的输入和单一能源制式的输出,对于融合应用场景,往 往通过多套不同类型的供电系统叠加实现,占地大,管 理难。未来电源的架构将走向一个电源平台支持太阳能、 市电、油机、储能等的多种能源输入,交、直流多制式 输出,满足全场景的供能需求。

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支持硬件与软件的模块化扩容,多模式的调度、 控制和管理

采用模块化设计,在多能源输入、多制式输出的架构基 础上,支持硬件、软件的模块化扩容,整个系统的架构 可灵活扩容和扩展。

支持多业务系统的协同,多种场景的应用

能源系统跟电网系统协同,可实现调峰、调频、错峰; 跟储能系统协同,实现多场景应用,从而实现不同业务 的融合。如通过业务协同,实现“0 比特 0 瓦特”的深 度休眠管理,达到最佳网络节能效果。

能源走向多模协同架构,实现多样化的供电的模式

如通过能源的自由流控制手段,实现能源的多向的流动, 达到站点的离网用电和并网发电之间的自由的切换,从 而实现站点向分布式虚拟电厂(VPP)的转换等。

趋势九 自动驾驶

新时代呼唤智能自治网络

海量站点业务差异化、场景复杂化驱动运维管理更高需 求。传统网络运维都是简单的监控、告警管理,且能源 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。2019 年 9 月 GSMA发布《智能自治网络 案例》报告中表示,自动驾驶的应用贯穿于网络规划、 建设、维护、优化、运行的各个阶段,智能自治的网络 逐步被需要和呼唤。

能源网络运维向自动驾驶迈进

随着人工智能技术的发展,应用 AI 技术将使能整个能源 网络实现智能运维、智能感知、智能互联,让能源的运 营和运维更为简单;通过智能的 IoT 技术,将会实现站 点能源数字化管理,改变原来的“哑设备”管理状态, 通过一系列数字化传感器的部署,结合智能管理平台, 最终能够实现能源网络的智能感知和互联。

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趋势十 安全可信

能源作为基石,随着数字化、全链路智能、AI 等应用,加速向网络化、数字化、智能化转型,加强硬件和软件的可靠性、 安全性、隐私性、韧性、伸缩性等成为必要要求。

加强软硬件的安全可靠性的设计

在硬件端除了高可靠设计及制造外,同时加强预测性维护,夯实可靠地基,做到硬件可信;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,使软件更加安全可靠,使能源产业更加安全可靠。

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