電力作為唯一可以實(shí)現零碳排的二次能源，對于我國在2060年實(shí)現“碳中和”目標至關(guān)重要。此外，當綠色可持續成為全球各國關(guān)注的焦點(diǎn)話(huà)題，清潔電氣化在使用端的高比例應用，之于國家發(fā)展、企業(yè)經(jīng)營(yíng)、大眾生活等的正常維持，都將發(fā)揮重要作用，因而需要更好地保障電力可用性，避免因此而造成嚴重的安全事故或巨大的經(jīng)濟損失。

 

通常來(lái)說(shuō)，由停機造成電力不可用而帶來(lái)的損失，在很大程度上取決于電力的不同應用場(chǎng)景。以數據中心行業(yè)為例，平均每起停機事件的成本超過(guò)74萬(wàn)美元。在醫療行業(yè)，停機事件平均每分鐘損失成本8662美元，連續停機8小時(shí)帶來(lái)的成本損失可能高達410萬(wàn)美元，這還不包括對病患人身安全造成的致命影響。

 

作為中低壓配電領(lǐng)域專(zhuān)家，施耐德電氣認為應從全生命周期的角度出發(fā)提升電力可用性，才可以更好地激發(fā)配電系統在不同場(chǎng)景應用中的可持續活力。

 

那么，什么是配電系統的電力可用性？

 

與電力可靠性強調的“盡可能延長(cháng)設施內電力的正常運行時(shí)間”不同，國際電工委員會(huì )（IEC）將可用性定義為“處于可執行規定功能狀態(tài)的能力”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，可用性指正常運行時(shí)間。以數據中心的行業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，可用性指“9的數量”。例如，99.999%的正常運行時(shí)間是“五個(gè)9”，意味著(zhù)每年的停機時(shí)間僅約為5分鐘。

 

那么造成這些電力中斷事故的原因是什么呢？導致斷電等事故發(fā)生，進(jìn)而影響電力可用性的原因眾多，其中部分是由于頻發(fā)惡劣天氣導致主電網(wǎng)電力中斷所引起，另一方面則源自用電場(chǎng)景內部的配電基礎設施帶來(lái)的問(wèn)題，例如配電基礎設施的可靠性，以及配電系統在遭遇停機事件后的恢復速度等。

 

如今，隨著(zhù)碳中和目標的推動(dòng)，越來(lái)越多清潔能源并網(wǎng)導致電力來(lái)源日趨分散化，部署于電氣網(wǎng)絡(luò )的海量電力敏感型設備、元器件也正在“復雜化”電氣網(wǎng)絡(luò )，導致電力質(zhì)量和可用性，更增添了“敏感”屬性。而作為既連接電力供給側，又連接電力消費側的配電系統，如果其設計、保護、監控和維護存在問(wèn)題，會(huì )給人們生產(chǎn)生活所依賴(lài)的電力可用性埋下隱患。

 

因此，如何從提高電力可用性的角度出發(fā)，以系統全周期視角進(jìn)一步提高電力供應的連續性，提高管理水平，快速處理故障，降低斷電風(fēng)險，已變得逾加重要。

 

通過(guò)5種途徑，在全生命周期提升電力可用性

 

1.預制化設計

 

在配電領(lǐng)域，配電系統的設計直接關(guān)系到后期運營(yíng)的可靠性以及電力可用性。一般而言，在充分保障安全性的前提下，整個(gè)配電系統的設計需要根據項目性質(zhì)，以及負荷的重要性，對供電連續性加以考量。而預制中低壓配電系統則依托上述思路，并已通過(guò)特定應用領(lǐng)域的驗證。

 

預制化中低壓配電系統中包含核心電力系統設計方案，以及適用于電力管理的數字化智能。為了進(jìn)一步增強系統韌性，設計中還可以納入備用電源和電力調節裝置，如發(fā)電機、不間斷電源、自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)、諧波濾波等。此外，設計還應符合當地法規及國際標準，并針對安全性進(jìn)行優(yōu)化，避免造成人身傷害和設備損壞。

 

預制中低壓配電系統可以大大簡(jiǎn)化從設計到建設的過(guò)程，降低系統構建和操作的總體風(fēng)險與成本。同時(shí)，專(zhuān)業(yè)配電設計軟件還能夠結合當前和未來(lái)的所有預期運行條件和環(huán)境條件，針對特定應用領(lǐng)域優(yōu)化配電系統的各個(gè)方面，從而有助于配電系統更好地滿(mǎn)足未來(lái)發(fā)展需求。

 

去年，施耐德電氣發(fā)布了新一代預制低壓成套設備，包括BlokSeT、Okken、PrismaSeT 系列，可實(shí)現標準網(wǎng)關(guān)、無(wú)線(xiàn)連接、測溫等多種功能的預制化搭載，打造出廠(chǎng)即自帶數字化基因的新型智能成套設備，不但能幫助設計院、盤(pán)廠(chǎng)等合作伙伴及最終用戶(hù)以更低投入且“輕量化”的方式享有數字化體驗，而且結合多款數字化軟件，還能隨時(shí)監測設備運行狀態(tài)，并能夠實(shí)現現場(chǎng)及云端的高效管理，從而全面優(yōu)化配電資產(chǎn)從設計、建造到部署、營(yíng)維的全生命周期數字化管理，提高用電可靠性，提升供配電系統的運維效率。

 

2.智能化斷路器

 

通過(guò)應用最新的斷路器技術(shù)，能夠在維持設施正常運行的同時(shí)，保護人員和設備的安全。當配電系統中某一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)設施的電力可用性有可能因此受到影響。為此，應用具有選擇性配合和級聯(lián)技術(shù)功能的斷路器，不但能夠加強對主干路的保護，同時(shí)加強限流能力，提高下級斷路器的分斷能力，由此可以快速隔離故障部分，保障僅位于故障部分上游的斷路器發(fā)生跳閘，而配電網(wǎng)絡(luò )的其余部分不受影響。

 

結合對配電的專(zhuān)業(yè)化設計，用戶(hù)可以選擇更具適用性的斷路器尺寸及組合方式，以便增強配電網(wǎng)絡(luò )所有部分的“全面”選擇性配合能力。

 

除此之外，智能化斷路器還具有易維護、可拆卸、可插拔功能，更易于管理，同時(shí)還支持嵌入式計量功能，可與電力監控系統配合，及時(shí)發(fā)現配電系統中可能存在的潛在隱患。

 

從主干路中應用的Masterpact MTZ空氣斷路器，到分電路中用到的Compact NSX系列塑殼斷路器，再到貼近用戶(hù)端的Acti 9系列微型斷路器，施耐德電氣豐富的產(chǎn)品能夠做到全部覆蓋。完整的產(chǎn)品線(xiàn)不但質(zhì)量卓越，還擁有更寬的電流覆蓋范圍和自身強大的限流能力，內嵌的電子脫扣單元則成為實(shí)現全面選擇性和級聯(lián)技術(shù)的基礎。此外，這些系列的斷路器經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)發(fā)展，如今都已內置了強大的數字化功能，這也為后期運營(yíng)管理，維護維修的提質(zhì)提速打下了基礎。而對于設計師群體特別值得一提的是，施耐德電氣可提供極其全面和完整的選擇性對照表，將經(jīng)過(guò)反復驗證和應用的斷路器搭配方案一同呈現，從而可極大提高設計效率和質(zhì)量。

 

3.電能管理系統

 

為了防止運行中的配電系統受潛在可靠性隱患的影響，更多數字化技術(shù)的應用正成為“剛需”，全面數字化的電氣系統能夠更好地承受電力干擾，抵御停機事件的發(fā)生。數字化的電能管理系統能夠從互聯(lián)互通的設備中獲取數據，作用好比電氣系統中的顯微鏡，可持續監控系統性能和與系統相連的資產(chǎn)。當檢測到意外情形時(shí)，管理系統會(huì )向工作人員發(fā)出警報通知，以便他們能夠立即找到問(wèn)題所在，并采取措施防止出現危急情況。

 

互聯(lián)互通的電力網(wǎng)絡(luò )中包含多種智能化、互聯(lián)互通的先進(jìn)儀表，可快速揭示電能質(zhì)量問(wèn)題（如高諧波或電壓驟降等）或其他類(lèi)型故障，而診斷工具有助于設施團隊快速確定問(wèn)題的根本原因，預防停電事件發(fā)生。

 

此外，數字化的解決方案中還應納入無(wú)線(xiàn)溫度傳感器，有助于盡早檢測到導體及連接點(diǎn)位置的異常溫升。無(wú)線(xiàn)溫度傳感器還有助于降低火災和故障風(fēng)險（以及縮短相關(guān)停機時(shí)間），同時(shí)節約紅外（IR）測試的時(shí)間和成本。同時(shí)，包括監測斷路器健康和老化的創(chuàng )新功能如今也已得到了應用，結合高級分析工具，還可實(shí)現主動(dòng)式維護，避免發(fā)生因性能下降導致故障發(fā)生，并延長(cháng)斷路器壽命。這些新的能力可以在降低運行成本的同時(shí)，保障電力的全天候高度可用性。

 

4.預測性維護專(zhuān)家服務(wù)

 

如果用戶(hù)缺乏必要的現場(chǎng)設施運維管理技術(shù)支持或專(zhuān)業(yè)知識，那么基于云技術(shù)的電力管理專(zhuān)家級應用將發(fā)揮重要的作用，這種“數字化服務(wù)”可以幫助用戶(hù)降低配電系統管理工作的復雜性和所需的時(shí)間，同時(shí)提高電能質(zhì)量、可靠性和可用性。

 

施耐德電氣能夠提供包括側重資產(chǎn)健康診斷的Asset Advisor千里眼顧問(wèn)，側重能效診斷的Building Advisor云能效顧問(wèn)和側重電能質(zhì)量的Power Advisor電力顧問(wèn)，這一系列專(zhuān)家顧問(wèn)可以全天候監控設施運行狀態(tài)，并針對設施內電氣系統健康狀況和資產(chǎn)性能提供深度的分析報告和洞察，有利于幫助用戶(hù)采取更具預測性的維護方法，從而減少操作失誤帶來(lái)的風(fēng)險，并將停機時(shí)間縮短30%-50%。此外，依托EcoXpert™合作伙伴計劃，施耐德電氣還能夠幫助各類(lèi)型的客戶(hù)促進(jìn)其系統和業(yè)務(wù)在整個(gè)生命周期內可持續發(fā)展。

 

5.故障定位與電力恢復

 

即便將上述所有措施落實(shí)到位，在很多情況下，還是很難徹底杜絕意外停機事故。因此一旦發(fā)生故障發(fā)生，需要盡可能地縮短故障持續時(shí)間并降低故障影響。施耐德電氣推出的一系列數字化產(chǎn)品、工具和軟件能夠幫助現場(chǎng)設施團隊自動(dòng)關(guān)聯(lián)整個(gè)系統的數據，并掌握故障擴散情況，徹底隔離故障源。此外，智能化保護繼電器、脫扣器和附件（如輔助觸點(diǎn)等）有助于更快地定位故障，確定發(fā)生跳閘的斷路器及相關(guān)負載。用戶(hù)可以通過(guò)智能終端應用程序了解事故發(fā)生的根本原因，并根據相應的分步指導信息，快速恢復電力供應。

 

在更加復雜、電力敏感性更高的“新電氣化世界”，企業(yè)面臨著(zhù)意外停機、電氣操作效率低下、設備故障頻發(fā)等風(fēng)險。這些風(fēng)險有可能導致企業(yè)運營(yíng)成本居高不下，甚至給企業(yè)造成重大財務(wù)損失。為此，施耐德電氣正基于EcoStruxure架構與平臺，不斷為客戶(hù)打造更加創(chuàng )新、適用的產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)，形成更加完善的整體解決方案，從而全面提升電力可靠性和可用性，創(chuàng )造更大的價(jià)值。