智能电网: 多源电力系统的高效选型 白皮书 目录 01 引言 第一部分 - 智能电网基础与智能选型的作用 03 04 05 1 - 智能电网：能源转型的支柱 2 - 为什么智能选型至关重要？ 3 - 选型软件：应对新挑战的解决方案 06 第二部分 - 潮流计算：优化电能质量与预防低效能 07 1 - 理解潮流计算 08 10 2 - 案例研究：提升工业电网性能 第三部分 - 技术和能源需求的基础设施，为 未来做好准备。为了最大限度地提高效率，智能电网的规模设计至关重要。这需要精确分析和仿 真电力系统的配置，以确保可再生能源的无缝整合、最优的能量流管理和更高的安全性。 在智能电网的背景下，计算及选型软件将成为设计、分析和优化这些复杂电网的重要工具。 为何智能选型至关重要？ 2. 由可再生能源驱动的多源电网的发展彻底改变了所有基础设施，无论是现代的还是现有的。然 分布的重要工具。 | 什么是潮流计算？ 潮流计算是一种数学分析，用于： • 确定网络中电力负载的分布，即通过系统中任意点的能量。 • 计算节点（网络中的连接点）的电压，确保其保持在可接受范围内以避免操作问 题或故障。 • 评估电力线路中的电流，识别可能的过载。 这是确保多源电网中电力高效、可靠分配的重要方法，在可再生能源的波动性和基础设施的复杂 性需要优化管理的情况下尤为重要。 需求

能源生产、转换、存储和消耗四个环节，涵盖电、热、冷、气等 多种能源形式，通过不同能源之间的耦合与转换，提高能源利用 效率。 优化运行 IES 主要是对图中的能量层进行能源流动控制， 因此优 化能量层中的关键技术至关重要 。经典的 IES 能量层大体可分 为 4 类 ( 供应侧 、转化侧 、输送侧和用户侧 。其中供应侧的关 键技术 包括可再生能源发电和分布式发电 ; 转化侧包括梯级利用 、 电转 因此，多能耦合涉及的运行优化技术就显得尤 为重要。 该图展示了 IES 运行优化关键技术，能源需求作为输入项，能源调度 中心通过控制 IES 中的各个设备来保障能源供应 。能源转换 、储 能 控制和碳捕集等是一系列中间过程，整个过程离不开依靠智能 化和 多能协同规划技术的能源系统监测与优化 。这些技术之间相 互关联， 是 IES 优化运行的重要组成部分。 储能技术分类与应用 成本高、安全性问题等。例如，氢能储能技术虽然具 有高能量密度等优点，但在实际应用中存在技术难度 大、成本高、安全性要求高等问题， 限制了其大规模 推广。 碳捕集技术原理与方法 碳捕集技术是实现零碳园区的重要手段之一，其原理是通过物理或化学方法将二氧化碳 从排放源中分离出来，减少碳排放。常见的碳捕集技术包括燃烧前捕集、燃烧后捕集和 富氧燃烧脱碳三种方式。 燃烧前捕集是在燃料燃烧前将碳脱除，燃烧后捕集是在燃烧后的烟气中捕集二氧化碳，

前言 近期, 各国政府相继公布了实现气候中和、碳中和目标 的时间表。其中，德国计划于 2045 年实现气候中和， 而 中国的目标是争取在 2060 年前实现碳中和。全球已 经明 确了应对气候变化的重要时间节点。气候目标将 进一步 由国家、地区和地方政府进行精确定义与转 化。因此， 每个监管层面当前都进一步完善相关立法 和政策体系。 在此背景下，无论是政府管理部门还是 企业，都需要采 取有效措施，避免资产搁浅，并力争 成为实施层面落实气候中和、碳中 和转型措施的主要动 力。 为了实现气候中和、碳中和目标，私人企业、公共机构 以及社会民众需要相互协作，共同创建零排放的城市生 态系统。在这一过程中，综合性的园区/城区可以发挥 重要的作用。园区/城区是能够系统性落实相关措施、 解决具体问题， 从而实现气候中和最有效的层面。作 为最大的可管理单位，园区/城区在众多终端用户和个 体利益相关方之间产生协同效应，凝聚当地的实现气候 通向气候中和的园区转型之路 为什么要选择以实现气候中和为目标的园区转型之路？ 城区/园区（以下统称园区）具备着实施节能减排和降低能源成本的潜力巨大。园 区构成了国家和城市实现气候中和转型的一个重要元素。采用一体化、系统性的园 区解决方案，不仅可以提高节能减排的潜力，还能带来许多附加优势，例如更好的 工作环境和居住质量。园区内可实现不同部门之间的相互协同， 比如能源部门（供 暖、制冷、电

着电力构建新质生产力。面对新能源“靠天吃饭”以及负荷快速电气化等特 征，电力系统面临调控难、降损难、消纳难、作业难等现实挑战。为了跨越 鸿沟，既要为场景找技术，也要为技术找场景。而其中，数智技术与电力技术的融合至 关重要。 算经济账，即通过量化的投资回报率（ROI）评估，支撑企 业快速决策。以某个国家华为智慧配用电解决方案（IDS）10年 生命周期为例，其所涉及的资本性支出+运营成本（CAPEX- +OPE 能源“靠天 吃饭”以及负荷快速电气化等特征，电力系统面临调控难、降损 难、消纳难、作业难等现实挑战。为了跨越鸿沟，既要为场景找 技术，也要为技术找场景。而其中，数智技术与电力技术的融合 至关重要。 在华为看来，体系性的数字化、智能化首先要打好5个技术 基础：通信为基、数据涌现、AI破局、数字规则和网络安全；然 后要重点解决电力数智化深入发展带来生产关系的矛盾。如何支 撑企业阶段性重点工作和长期战略有效落地？ 我们认为，这需要将业务场景化、场景数智化，并围绕关 键场景数智化，算好“三本账”，即业务账、经济账和技术账。 如何理解？算业务账是数字化、智能化与业务体系相结合 最主要的一本账，也是业务KPI牵引和业务驱动的重要表现。以 电力系统配用电场景为例，关键业务包括降线损、改善供电可靠 性、管理新能源新负荷、提升运维管理效率、提升内外满意度和 支撑敏捷创新等。而在不同国家和地区，电力企业所面临的关键 挑战有

气候中和园区能够最大限度地利用当地所具备 的实现气候中和的潜力（特别是可再生能源和 余热废热资源），并且还可以更加高效地利用 土地资源。 部门间协 同效应 园区作为国家和城市实现气候中和转型的重要元素，具备着实施节能减排和降低能源成本的巨大潜力。采用一体化、系统性的园区解决方案，不仅 可 以提高节能减排潜力，还能带来许多附加优势。 为什么要选择以实现气候中和为目标的园区转型之路 ？ 园区内可实现不同部门之间的相互协同，例如 研究建筑能耗、负荷曲线及部门间 协同作用 八大步骤概览 工业园区零碳转型指南 1 8 2 4 7 6 5 3 ● 经验之谈 ：尽早吸纳利益相关方并确保各方共同承诺与积极参与，对于后续工作至关重要。 原动力来源 项目的原动力源自发起方的气候转型决议及其 确定的目标。各利益相关方须致力于实现这一 共同目标。 协调机制 需尽早选定核心协调方作为项目倡导者，持续 在各方之间进行沟通，确保气候中和目标顺利 方向与愿景。 投资方 为园区发展筹集必要的资金，承担财务风险，并追求长期投资回 报。 核心客户 / 资源供应方 有最大稳定用能量的用户或可持续稳定提供大量工业余热的企 业，是园区的重要利益相关方。 角色整合提升效率 ：单一利益相关方所担任的角色越多，协调沟通成本也 就越低，进而可以提高整个流程的效率。 降低利益相关方之间的协调沟通成本 目标一致性更高，减少利益冲突 若投

反应速度 市场竞争加剧要求 提升产品开发速度 和客户服务响应速 度 来源：行业研究 6 战略意义 当前产品溢价能力较低，且 IPTV 比合资厂高出近 2 倍，凸显当前对控制成本，提升质量 水平的重要性和紧迫性 亟需明确采购体系的战略意义，加强采购体系能力建设和同相关职能的协同机制， 以有效平衡 QCD ，缩小同合资主机厂在成本、质量等方面的差距 40 - 50 120 - 150 零部件成本占整车售价 按照体系要求去建立战略采购能力其实是最高层的问 题，而不仅仅是采购自身的问题，。。。关键在于把采 购体系放在一个什么样的高度，真正理解什么叫采购？ 什么叫采购体系？” “ 采购不光要满足生产，还要从公司整体战略上理解采 购的重要性。采购是非常重要的一环。供应商的寻源， 供应商资源的持续提升、改进，这方面我们都需要持续 做” “ 我们的采购环境目前还处于非常被动的状态，采购应 该是对供应商能力有很深的理解、对供应商资源的布局 有整体的战略布局和中长期发展规划。” 8 战略意义 国际领先企业对于采购供应链管理的深刻理解和优秀实践 1 将采购作为支撑企 业价值创造和差异 化竞争定位的战略 核心职能 采购职能，与研发、营销等职能一样，在企业中都属于极为重要的战 略职能，是有效支撑企业价值创造和差异化竞争定位的核心职能 2 充分发挥规模效益 优势，积极寻求有 效办法提升采购规 模效益，实现 QCD 同步提升 充分发挥规模效益优势，积极寻求各种有效办法提升采购规模效益，

7 （二）平台架构，PaaS 以其开放灵活特性成为主流选择 .... 11 （三）应用创新，工业机理与数据科学走向融合 .......... 13 （四）功能下沉，边缘与云端协同成为平台重要发展方向 .. 15 （五）开发框架，微服务等新型架构大幅降低开发难度与创新 成本 ................................................ 17 1 物 联网、大数据等信息技术与制造技术、工业知识的集成创新不断加 剧，工业互联网平台应运而生。 2. 制造业智能化对平台工具提出新需求 当前制造业正处在由数字化、网络化向智能化发展的重要阶 段，其核心是基于海量工业数据的全面感知，通过端到端的数据 深度集成与建模分析，实现智能化的决策与控制指令，形成智能 2 化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸等新型制造模式。 业态。平台经济不断 创新商业模式。信息技术与制造技术的融合带动信息经济、知识经 济、分享经济等新经济模式加速向工业领域渗透，培育增长新动 能。互联网技术、理念和商业模式成为构建工业互联网平台的重要 方式。 （二）工业互联网平台体系架构 工业互联网平台是面向制造业数字化、网络化、智能化需求， 构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑制造资源 泛在连接、弹性供给、高效配置的工业云平台，包括边缘、平台

陈艳波、张宁、李嘉祺、方哲、吴适存、梅生伟、陈来军 华北电力大学 | 清华大学 | 青海大学 引言：碳中和背景与园区重要性 国家政策支持 《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》 强调： "开展碳达峰试点园区建设，推广园区多能梯级利用等节能新技 术，加快'双碳'目标建设。" 园区是落实我国"双碳"战略的重要抓手和天然试验田 2 / 18 中国"30·60"碳目标 2020年9月，我国提出"30·60"碳达峰、碳中和目标 采用节能材料和技术，在各建筑上安装智能碳表和电表，通过能源 管理对建筑碳排放进行控制。 交通 全面推动电气化，配置充电站，实现灵活储能和需求侧响 应。"网"、"荷"及"储"端与交通系统交相融合成为园区低碳减排的 重要趋势。 碳汇 通过CCS/CCUS、藻类生物反应器、林业碳汇等抵消园区碳排放， 并通过碳汇与市场交易策略实现园区低碳性与经济性协同发展。 管理 实现数字化、精细化、智能化能源管控和运营物流管控，为园区综 P2G (电转气) 碳捕集技术 CCS (碳捕集与封存) CCUS (碳捕获、利用与封存) 碳捕集电厂 (FCCPP) 园区低碳关键技术：储能、建筑材料与CCUS 这些关键技术是构建零碳园区的重要支撑，需持续研发和推广应用 13 / 18 储能技术 零碳园区储能需求 有效控制电压、频率稳定，平衡电力电量波 动 电动汽车等再电气化装置对电池性能要求高 零碳园区对储能环保性要求更高

例如在现场机械中燃烧燃料所产生的排放。 • 间接排放则是指因公司的活动而产生，但发生在由另一机构拥有或控制 的排放源的排放，包括使用电力和其他输入能源所产生的排放，以及上 游和下游活动所产生的排放。监测这些间接排放至关重要，因为它们占 公司总碳排放的很大部分，是制订全面减排战略的关键。 注意： 除非另有明确说明，术语「碳」 (Carbon)和「温室气体」 (GHG) 旨在 表达相同的概念，可互换使用。 澄清「碳足迹」： 让每个人都参与进来： 这不仅仅是您公司自己的事；它关乎与从员工到 供货商和客户的每一个人合作，共同减少排放。 • 保存记录： 您需要妥善保存关于您的排放、您正在采取的措施以及进展 情况的记录。这对于以下方面很重要： o 管理您的内部业务。 o 向投资者或监管机构等其他相关方报告。 o 接受外部审核员的检查，以确保您做得正确，并符合像 ISO 14064-1 这样的标准。 • 核查和认证： 合排放报告要求。 o 投资者和持份者的信心： 经核查的数据对投资者、客户和其他持 份者来说更值得信赖。 o 遵守 ETS 和 CBAM： 核查对于遵守像欧盟 ETS 这样的排放交易 体系至关重要，因为交易需要准确的数据；对于碳边境调节机制 (CBAM) 也很关键，因为进口商品的碳含量必须经过核查。 总而言之，核查是展示您的碳管理体系或产品环境影响的有效性和完整性的关 键步骤。通过遵守像

图，从宏观视角对碳中和进行介绍：首先从历史演变的视角来 介绍全球环境治理进程、碳中和由来，阐述各国碳中和的目标 及进展，包括中国的碳中和承诺；其次回顾中国目前的碳排放 现状、减排取得的成绩，展望未来挑战，阐述碳中和的重要战 略意义；最后从政府的角度，建言中国实施碳中和的宏观路线 图。 从第二章到第九章，本书将从企业的视角讨论如何推动碳 中和的实现。第二章为企业低碳发展的通用指引，介绍跨行业 的碳减排通用方法论以及碳排放基线盘查的具体步骤。第三章 的实现需要政府、企业及社会各界共同努力。 应对气候变化对于所有行业、公共部门和企业投资而言， 都具有重要的战略意义。社会各界需要尽快达成共识，采取全 面行动，通力协作，以达成全球温控目标，保护好这颗星球。 BCG中国气候与可持续发展中心 2021年9月 [1] 新华社.习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话 [EB/OL]. （ 2020-09-22 ） [2021-09-22].http://www 环境规 划署（UNEP）和世界气象组织（WMO）共同成立了一个名为联合 国政府间气候变化专门委员会的科学家组织，专门整理、汇报有 关气候变化的科学研究成果。联合国政府间气候变化专门委员会 的一个最重要职责是，组织全世界的科学家进行关于气候变化研 究进展的讨论和评估，并向全世界的政治家、企业家、媒体和公 众发布报告结果。 1990年，联合国政府间气候变化专门委员会第一次评估报告 出炉，首次向全