電力作為唯一可以實現(xiàn)零碳排的二次能源，對于我國在2060年實現(xiàn)“碳中和”目標至關重要。此外，當綠色可持續(xù)成為全球各國關注的焦點話題，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)經營、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濟損失。

 

通常來說，由停機造成電力不可用而帶來的損失，在很大程度上取決于電力的不同應用場景。以數(shù)據(jù)中心行業(yè)為例，平均每起停機事件的成本超過74萬美元。在醫(yī)療行業(yè)，停機事件平均每分鐘損失成本8662美元，連續(xù)停機8小時帶來的成本損失可能高達410萬美元，這還不包括對病患人身安全造成的致命影響。

 

作為中低壓配電領域專家，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(tǒng)在不同場景應用中的可持續(xù)活力。

 

那么，什么是配電系統(tǒng)的電力可用性？

 

與電力可靠性強調的“盡可能延長設施內電力的正常運行時間”不同，國際電工委員會（IEC）將可用性定義為“處于可執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)的能力”。簡單來說，可用性指正常運行時間。以數(shù)據(jù)中心的行業(yè)術語來說，可用性指“9的數(shù)量”。例如，99.999%的正常運行時間是“五個9”，意味著每年的停機時間僅約為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電力中斷所引起，另一方面則源自用電場景內部的配電基礎設施帶來的問題，例如配電基礎設施的可靠性，以及配電系統(tǒng)在遭遇停機事件后的恢復速度等。

 

如今，隨著碳中和目標的推動，越來越多清潔能源并網導致電力來源日趨分散化，部署于電氣網絡的海量電力敏感型設備、元器件也正在“復雜化”電氣網絡，導致電力質量和可用性，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(tǒng)，如果其設計、保護、監(jiān)控和維護存在問題，會給人們生產生活所依賴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(tǒng)全周期視角進一步提高電力供應的連續(xù)性，提高管理水平，快速處理故障，降低斷電風險，已變得逾加重要。

 

通過5種途徑，在全生命周期提升電力可用性

 

1.預制化設計

 

在配電領域，配電系統(tǒng)的設計直接關系到后期運營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，整個配電系統(tǒng)的設計需要根據(jù)項目性質，以及負荷的重要性，對供電連續(xù)性加以考量。而預制中低壓配電系統(tǒng)則依托上述思路，并已通過特定應用領域的驗證。

 

預制化中低壓配電系統(tǒng)中包含核心電力系統(tǒng)設計方案，以及適用于電力管理的數(shù)字化智能。為了進一步增強系統(tǒng)韌性，設計中還可以納入備用電源和電力調節(jié)裝置，如發(fā)電機、不間斷電源、自動轉換開關、諧波濾波等。此外，設計還應符合當?shù)胤ㄒ?guī)及國際標準，并針對安全性進行優(yōu)化，避免造成人身傷害和設備損壞。

 

預制中低壓配電系統(tǒng)可以大大簡化從設計到建設的過程，降低系統(tǒng)構建和操作的總體風險與成本。同時，專業(yè)配電設計軟件還能夠結合當前和未來的所有預期運行條件和環(huán)境條件，針對特定應用領域優(yōu)化配電系統(tǒng)的各個方面，從而有助于配電系統(tǒng)更好地滿足未來發(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，可實現(xiàn)標準網關、無線連接、測溫等多種功能的預制化搭載，打造出廠即自帶數(shù)字化基因的新型智能成套設備，不但能幫助設計院、盤廠等合作伙伴及最終用戶以更低投入且“輕量化”的方式享有數(shù)字化體驗，而且結合多款數(shù)字化軟件，還能隨時監(jiān)測設備運行狀態(tài)，并能夠實現(xiàn)現(xiàn)場及云端的高效管理，從而全面優(yōu)化配電資產從設計、建造到部署、營維的全生命周期數(shù)字化管理，提高用電可靠性，提升供配電系統(tǒng)的運維效率。

 

2.智能化斷路器

 

通過應用最新的斷路器技術，能夠在維持設施正常運行的同時，保護人員和設備的安全。當配電系統(tǒng)中某一點發(fā)生故障時，整個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)技術功能的斷路器，不但能夠加強對主干路的保護，同時加強限流能力，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，而配電網絡的其余部分不受影響。

 

結合對配電的專業(yè)化設計，用戶可以選擇更具適用性的斷路器尺寸及組合方式，以便增強配電網絡所有部分的“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，同時還支持嵌入式計量功能，可與電力監(jiān)控系統(tǒng)配合，及時發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)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，再到貼近用戶端的Acti 9系列微型斷路器，施耐德電氣豐富的產品能夠做到全部覆蓋。完整的產品線不但質量卓越，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現(xiàn)全面選擇性和級聯(lián)技術的基礎。此外，這些系列的斷路器經過多年的技術發(fā)展，如今都已內置了強大的數(shù)字化功能，這也為后期運營管理，維護維修的提質提速打下了基礎。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，將經過反復驗證和應用的斷路器搭配方案一同呈現(xiàn)，從而可極大提高設計效率和質量。

 

3.電能管理系統(tǒng)

 

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

 

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

 

此外，數(shù)字化的解決方案中還應納入無線溫度傳感器，有助于盡早檢測到導體及連接點位置的異常溫升。無線溫度傳感器還有助于降低火災和故障風險（以及縮短相關停機時間），同時節(jié)約紅外（IR）測試的時間和成本。同時，包括監(jiān)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，還可實現(xiàn)主動式維護，避免發(fā)生因性能下降導致故障發(fā)生，并延長斷路器壽命。這些新的能力可以在降低運行成本的同時，保障電力的全天候高度可用性。

 

4.預測性維護專家服務

 

如果用戶缺乏必要的現(xiàn)場設施運維管理技術支持或專業(yè)知識，那么基于云技術的電力管理專家級應用將發(fā)揮重要的作用，這種“數(shù)字化服務”可以幫助用戶降低配電系統(tǒng)管理工作的復雜性和所需的時間，同時提高電能質量、可靠性和可用性。

 

施耐德電氣能夠提供包括側重資產健康診斷的Asset Advisor千里眼顧問，側重能效診斷的Building Advisor云能效顧問和側重電能質量的Power Advisor電力顧問，這一系列專家顧問可以全天候監(jiān)控設施運行狀態(tài)，并針對設施內電氣系統(tǒng)健康狀況和資產性能提供深度的分析報告和洞察，有利于幫助用戶采取更具預測性的維護方法，從而減少操作失誤帶來的風險，并將停機時間縮短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型的客戶促進其系統(tǒng)和業(yè)務在整個生命周期內可持續(xù)發(fā)展。

 

5.故障定位與電力恢復

 

即便將上述所有措施落實到位，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(xù)時間并降低故障影響。施耐德電氣推出的一系列數(shù)字化產品、工具和軟件能夠幫助現(xiàn)場設施團隊自動關聯(lián)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，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負載。用戶可以通過智能終端應用程序了解事故發(fā)生的根本原因，并根據(jù)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)面臨著意外停機、電氣操作效率低下、設備故障頻發(fā)等風險。這些風險有可能導致企業(yè)運營成本居高不下，甚至給企業(yè)造成重大財務損失。為此，施耐德電氣正基于EcoStruxure架構與平臺，不斷為客戶打造更加創(chuàng)新、適用的產品、技術和服務，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)造更大的價值。