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對於一家企業來說,電氣數位化是否有那麽重要?

2024-06-24推薦

當下市場競爭越發激烈,增量市場正在向存量市場轉變,對於企業來說,降本、增質、增效更加成為增加競爭力的關鍵環節之一。隨著生產、工藝流程不斷升級,企業的電能需求總量和對電能的依賴度都在不斷增長,對供電品質的要求也越來越高。企業級用電不是簡單的拉根線到電網用電,內裏門道也是不少,就更需要「找專業的人做專業的事」,數位化解決方案應運而生。

1.以「挑剔」換發展價值——供用電管理對系統的重要性

與家庭用電不同,偶爾斷個電尚可接受,通上電繼續使用就好。但對於企業,斷電或者低品質供電可能就是另外的故事,甚至是事故了。

在企業內部,流水線上的用電裝置環環相扣、互相影響,一旦出現非計劃意外斷電,輕則面臨經濟損失、重則裝置損壞,同時可能對生產線上的其他裝置產生負面影響,存在引發其他事故的風險。同時,企業也是社會運轉的一環,企業的用電導常傳導形成的營運異常,可能產生持續性的影響。具備一定用電規模的企業,諸如重工業、醫院、機場、數據中心等等,非正常斷電則就足以產生非常惡劣的影響。

當前時代下, 供電的價值不僅僅是裝置執行,也承載著各種裝置運轉可帶來的價值 ,比如電腦的算力等。為了滿足生產營運要求,供電管理、停電應急都是各企業的必修課,對於用電也自然越發「挑剔」。在這個背景下,也迫切需要重新理解什麽是合格的供電要求:

  • 最表層的,有充足的電量供應 。從電力容量上是足夠的,不會因功率不夠而跳閘;從電能量上是充足的,能做到滿足生產需求。
  • 進一步的,供電行為要有永續的可靠性 。生產是講求計劃的,電也不能說停就停,在2018年國家發改委釋出的【供電監管辦法】中,就提出了類似「城市地區年供電可靠率不低於99%」的可靠性指標。
  • 更深層的,供電要保證優質的電能品質 。從理論上講,電能品質包括幅值、頻率、相角,三要素就像調料,偏差多了味道就變了。大面上,電力裝置的生產執行是有耐受值的,超範圍會損壞裝置;精細地,尤其對於精密儀器生產,電能品質差可能直接讓次品率飆升,這誰受得了。
  • 以上總結下來,就是高可用性、高電能品質。上面光關鍵詞就涉及了功率、電量、可靠性、幅值、頻率、相角,執行中還涉及到有功、無功平衡,再往下還有電磁轉換等等,聽上去就讓人頭大,這就意味著管理手段也需要升級來滿足靈活、多變、繁復的供電需求,在已經執行多年的供電管理基礎上,數位化就是新的突破口。而對於用電企業,考慮其主要接入中電壓等級,更關註的則為中壓電氣產品和中壓數位化解決方案。

    2.用電企業的主戰場——中壓裝置更新升級的需求快速增長

    不同企業的角色不同,其在電網中的用電位置也不同。在電力系統中的普通規律是,越大的用電量需要接入的電壓等級越高,以避免過多中間環節帶來的不必要損耗和冗余裝置投資。電力系統的電壓等級低至220/380V的居民、商業用電,高至1000kV的特高壓輸電,電壓等級跨度大。通常所說的中壓是指1kV-35kV這個範圍(註:不同標準中的範圍邊界可能略有區別)。具備一定產能的用電企業通常選擇並網在中壓領域。

    為什麽說中壓供電需要升級?當前不論是高端產業、新型產業或者新質生產力的發展框架下,中壓裝置都面臨著趨同的發展方向——精密化、復混成。比如芯片企業、醫院新型裝置等,都要求極高、極可靠的供電品質。換言之,並非傳統的中壓裝置不能供電,而是為了滿足長遠的發展目標,需要透過升級產品,提前做好更高供電能力的賦能準備。小米加步槍不是不行,但提前準備好衝鋒槍和狙擊槍,更有勝算。

    就是沖著這個商機,許多電力裝置企業,包括施尼德電氣等都針對中壓產品建立了專門的生產、研發中心等,對於裝置制造商,舊市場正在煥發新的生機。

    3.全流程數位化革新——新時代中壓產品的新業態

    借著數位化技術的成熟,使得中壓供電中的很多不可能逐漸變為可能。在傳統供電業務的基礎上,數位化正在扮演著新的角色、滿足著新的供電管理需求:

  • 全像感知 :就像醫院的檢查,血常規、血生化、CT、核磁等,了解地足夠真切才有了發現和解決問題的基礎。對於中壓裝置,數位化首先要做的就是全面、及時獲取裝置環境、執行相關的關鍵參數,既全面掌握執行情況,也能做必要的評估分析及時進行風險預控和最佳化升級。
  • 精準掌控 :具備充足數據之後,如何用好數據就是新的問題。而不管是傳統業務邏輯的精準分析,或者基於人工智慧的演算法,都為辨識、發現、解決問題,甚至是提前預判風險,提供了必要的手段。依托數據,精準發現問題,有針對性地制定解決方案,不僅高效,成本還低。下圖所示是一個典型的數位化套用案例,圖源自施尼德電氣的【中壓技術及基礎設計指南】。
  • 規模部署 :考慮到中壓裝置的廣大套用空間,其推廣面臨的重要問題就是經濟性,收益大於投入才有動機,成本具有優勢才能打贏市場競爭。而規模化是攤薄成本增量的重要依托,這也是傳統大型電力裝置廠商有優勢的競爭點。
  • 數位化套用案例示意

    那麽,根據以上新的需求,可以簡化理解為中壓數位化是對於傳統中壓產品線的升級,或者說是技術路線的補全。而這其中,最核心的兩大突破口是:一是可觀可測可控的貫通的數位化平台,淺層次的是全面的數據通達,深層次的套用即是數位孿生;二是基於AI演算法、與生產相結合的智慧化高級套用,從以字節儲存的數位真正挖掘出生產價值。

    4.中壓數位化的典型理念架構和產品

    前面講了很多的中壓數位化的概念,那麽就到裝置企業或者解決方案供應商,其行動既是市場需求的反饋,也在一定程度上影響著業界生態的具體走向。施尼德電氣自六七年前就開始關註中壓數位化領域,其提出的整體產品升級理念如下:

    施尼德電氣中壓數位化產品升級理念

    具體落實到使用者上,最切實的兩個直接價值:

  • 透過完備的功能進一步實作高等級安全可靠。
  • 基於數據提升資產效率,實作全生命周期的降本。
  • 最後透過一個案例便於理解中壓裝置如何老樹發新芽:電氣裝置中很常見的元件——真空斷路器主要作用於系統保護,過流等故障時斷開路線,過往的技術升級主要集中於滅弧室、操動機構等硬體的設計和品質,而近些年數位化技術為提高斷路器的執行與效率提供了新的升級思路。以施尼德電氣的EvoPacT HVX系列中壓真空斷路器產品為例,在裝置中加入了監測模組、機構傳感器、滅弧室傳感器、溫度傳感器等,實作了對執行狀態精準感知,完善了壽命評估、風險預警等功能提升運維水平胡數位體驗,真正實作裝置資產的全生命周期數據分析及健康診斷。就是這些革新的裝置元件構成了未來智慧數位電網堅實的神經末梢。

    EvoPacT HVX中壓真空斷路器數位系統架構

    類似的,Smart PIX智慧中壓空氣絕緣開關櫃,也依托傳感器、通訊等模型,做了革新式的升級,大大提高了開關櫃的監測、控制、管理水平,提高執行可靠性和效率。

    Smart PIX開關櫃功能