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美國能源信息署預(yù)測(cè)，隨著可再生能源的增長(zhǎng)，2050年全球能耗將增長(zhǎng)近50%，受機(jī)動(dòng)車輛轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車和工業(yè)電氣化的推動(dòng)，電力需求將在同一時(shí)期內(nèi)增長(zhǎng)75-100%。預(yù)計(jì)可再生能源可滿足大部分的需求增長(zhǎng)。由于太陽能和風(fēng)能等大部分可再生能源將會(huì)在遠(yuǎn)離人口中心的地方發(fā)電，這意味著需擴(kuò)大容量并提高傳輸系統(tǒng)的彈性。不過，在擴(kuò)展和靈活部署配電系統(tǒng)的同時(shí)，還要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)安全。

推動(dòng)變革的關(guān)鍵因素是數(shù)字技術(shù)，它對(duì)實(shí)現(xiàn)電氣化至關(guān)重要。因?yàn)閺幕剂舷到y(tǒng)到電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變將推動(dòng)現(xiàn)有以及未來電力基礎(chǔ)設(shè)施的變革，包括新的微電網(wǎng)和工業(yè)場(chǎng)地的自發(fā)電。用于電力管理的數(shù)字解決方案可管理復(fù)雜的電力需求，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)安全，整合高級(jí)分析和人工智能，以自動(dòng)確保可靠性，并靈活地實(shí)現(xiàn)分布式、松散耦合的微電網(wǎng)。

緩解日益增長(zhǎng)的能源需求并減少排放

麥肯錫的數(shù)據(jù)顯示，2019年溫室氣體（二氧化碳和甲烷）排放的三大來源分別是發(fā)電（30%）、工業(yè)（20%）和交通運(yùn)輸（19%），主要來自化石燃料的燃燒。2022年1月，一份題為《凈零排放轉(zhuǎn)型：成本和效益》的報(bào)告重點(diǎn)探討了發(fā)電商和工業(yè)界優(yōu)先投資于可再生、低碳能源的機(jī)會(huì)以及工業(yè)流程的電氣化。因此，為實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)，重工業(yè)實(shí)施電氣化改革所帶來的電力增長(zhǎng)要比交通運(yùn)輸行業(yè)高出50%。

為緩解不斷增長(zhǎng)的全球能源需求，提高能效勢(shì)在必行。數(shù)字技術(shù)將促進(jìn)能效提升10%-20%。為支持凈零目標(biāo)，資本密集型行業(yè)正在努力實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)和工藝用熱的電氣化，同時(shí)確保發(fā)電符合行業(yè)內(nèi)部制定的可持續(xù)性倡議。

同時(shí)，在最具挑戰(zhàn)性的經(jīng)濟(jì)區(qū)和工業(yè)部門，碳交易和碳稅減排政策使企業(yè)能夠獲得適當(dāng)?shù)馁Y金用于脫碳投資。對(duì)可再生能源和智能電網(wǎng)的投資與碳交易相輔相成。憑借支持分布式發(fā)電源和電網(wǎng)的數(shù)字解決方案，我們可成功追蹤從可再生資源到工業(yè)最終用途的碳排放情況，而到后面，通過互補(bǔ)的質(zhì)量平衡解決方案，我們可計(jì)算和追蹤利用可再生能源生產(chǎn)的成品的碳強(qiáng)度。

到2050年，化石燃料仍將是全球能源的重要來源。同時(shí)，碳捕集、利用和存儲(chǔ)（CCUS）也將發(fā)揮越來越重要的作用。除此之外，電氣化也是推動(dòng)減少碳排放的關(guān)鍵因素。由于新投資幾乎全部用于低碳電力來源，加之能源密集型工廠中傳統(tǒng)的二氧化碳排放設(shè)施和流程需進(jìn)行改造和更換，包括煉油裝置、大宗化學(xué)品和鋁等金屬，因此電氣化的作用將日益凸顯。這種投資的轉(zhuǎn)變將催生新一代數(shù)字解決方案，以滿足對(duì)電氣化日益增長(zhǎng)的需求。

將挑戰(zhàn)轉(zhuǎn)化為機(jī)遇

隨著分布式電力資源的發(fā)展，電網(wǎng)將需要適應(yīng)快速擴(kuò)展和發(fā)展的分布式電力生產(chǎn)、存儲(chǔ)和消費(fèi)模式；新的數(shù)字軟件則需同步滿足發(fā)電系統(tǒng)的創(chuàng)新需求。

電網(wǎng)需要在現(xiàn)有容量的基礎(chǔ)上穩(wěn)步擴(kuò)展并升級(jí)結(jié)構(gòu)，以消除單點(diǎn)故障，并適應(yīng)分布式可再生能源的動(dòng)態(tài)特性。傳統(tǒng)電網(wǎng)升級(jí)成本高昂，而且也缺少常用的輸配電管理數(shù)字解決方案。在設(shè)計(jì)解決方案的底層架構(gòu)時(shí)，必須考慮人工智能解決方案的普及，以進(jìn)一步優(yōu)化和保護(hù)電網(wǎng)。

隨著配電系統(tǒng)越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的可靠性和故障預(yù)防管理方法可能不再適用。基于先進(jìn)數(shù)據(jù)分析和人工智能的數(shù)字技術(shù)將幫助運(yùn)營商快速有效地應(yīng)對(duì)不同系統(tǒng)的情況。成功的數(shù)字管理系統(tǒng)能讓客戶細(xì)致、直觀、全面地了解配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營情況。

隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步，利用分布式電源獲利正在成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。這也使得配電公司能夠從分布式電源和存儲(chǔ)的運(yùn)營、優(yōu)化、維護(hù)和定價(jià)中盈利。隨著汽車電池容量和性能的提升，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可作為連接電網(wǎng)的存儲(chǔ)元素為企業(yè)創(chuàng)造收益。

在網(wǎng)絡(luò)安全方面，可以選擇在滿足標(biāo)準(zhǔn)、快速反應(yīng)和為電力供應(yīng)商更新系統(tǒng)方面有豐富經(jīng)驗(yàn)的軟件供應(yīng)商。

微電網(wǎng)已成為填補(bǔ)區(qū)域空白的重要投資領(lǐng)域，同時(shí)可滿足大型電力用戶、社區(qū)和地方的需求，并提高其可靠性和安全性。有效的數(shù)字解決方案有助于微電網(wǎng)的高效、優(yōu)化發(fā)展和與區(qū)域電網(wǎng)的整合，并以更連貫、更智能的方式發(fā)展，通過積極創(chuàng)新和采用新的發(fā)電互連存儲(chǔ)確保可靠供應(yīng)。除了電池存儲(chǔ)，氫燃料電池存儲(chǔ)的商業(yè)化等創(chuàng)新也可以進(jìn)行輕松整合。

工業(yè)設(shè)施中的分布式發(fā)電也可以實(shí)現(xiàn)電氣化。熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)化了發(fā)電過程中的余熱利用，以補(bǔ)充工藝用熱。在工藝設(shè)備上采用自適應(yīng)過程控制和數(shù)字孿生技術(shù)能夠以最優(yōu)方式發(fā)電并預(yù)測(cè)可用電量。作為該領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)字軟件有助于在更廣泛的工業(yè)實(shí)體中推廣熱電聯(lián)產(chǎn)，包括能源管理、電力設(shè)施優(yōu)化和自我維護(hù)的先進(jìn)過程控制。

數(shù)字技術(shù)能推動(dòng)分布式發(fā)電、電池、存儲(chǔ)和集成方面的創(chuàng)新和積極規(guī)劃，以應(yīng)對(duì)日益互聯(lián)的電網(wǎng)帶來的風(fēng)險(xiǎn)。人工智能、高級(jí)分析和系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析對(duì)于了解和規(guī)劃復(fù)雜系統(tǒng)至關(guān)重要。采用嚴(yán)格機(jī)理的數(shù)字模型可對(duì)新的電池化學(xué)成分和工業(yè)規(guī)模的燃料電池進(jìn)行建模和選擇，在促成初創(chuàng)企業(yè)和創(chuàng)新者的生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

能源管理及其他

在流程工業(yè)向低碳轉(zhuǎn)型的過程中，電氣化將發(fā)揮重要作用。未來，運(yùn)輸燃料將逐漸被新的可持續(xù)材料所替代，微電網(wǎng)在工業(yè)場(chǎng)所能源管理方面的價(jià)值將日益凸顯。工業(yè)電力生產(chǎn)商需要將現(xiàn)場(chǎng)消耗和產(chǎn)生的電力中的可再生能源與相關(guān)的碳足跡效益掛鉤；生產(chǎn)商則需要優(yōu)化發(fā)電，用電力滿足工藝過程能源需求。