不少電力運營企業和地方能源主管部門近期都在關注兩個核心問題:一是碳達峰碳中和目標推進過程中,大規模新能源并網帶來的設備運維壓力如何緩解,二是快速擴容的狀態檢修市場,能為電力系統降本減碳、提升可靠性帶來哪些實際支撐。隨著雙碳目標的持續落地,電力行業作為碳排放占比*高的實體行業,其運維模式的變革已經成為實現碳達峰、碳中和目標的重要抓手,而電力設備狀態監測的普及,正是這場變革的核心支撐。
電力行業的碳排放占全國總碳排放的40%左右,要實現碳達峰、碳中和目標,一方面要持續提升新能源的裝機占比,降低火電在能源結構中的比例,另一方面要提升電力系統的運行效率,減少運維環節的不必要碳排放【1】。截至2023年底,國內新能源裝機容量已經超過8.6億千瓦,占總裝機容量的36%,預計到2030年碳達峰節點,新能源裝機占比將超過45%,成為電力供應的核心來源。
但新能源發電的間歇性、波動性特征,對電力設備的運行穩定性提出了更高要求,傳統的計劃檢修模式存在明顯的適配性問題:一方面固定周期的檢修容易出現過度檢修,冗余的運維活動、備品備件的生產和運輸都會產生額外碳排放,不利于碳中和目標的實現;另一方面也可能出現檢修不足的情況,無法及時發現設備的隱性故障,進而引發非計劃停運,影響新能源的并網消納,甚至造成區域供電事故。
在此背景下,電力設備狀態監測的價值被逐步凸顯,通過對設備運行的溫度、局部放電、振動等參數的實時采集和分析,可以實現故障的提前預警,針對性安排檢修計劃,既避免了過度檢修的碳排放,也能降低故障停運的概率,適配新能源并網的穩定性要求。
對B端的電力企業、新能源場站運營方來說,電力設備狀態監測的核心價值首先體現在降本增效,當前已經形成多個成熟的應用場景:包括集中式風電、光伏場站的箱變、逆變器狀態監測,特高壓輸變電線路的絕緣子、線溫監測,城市配網的環網柜、開關柜局部放電監測,以及用戶側儲能、充電樁的運行狀態監測等。
企業在選型時普遍關注的核心參數包括局部放電檢測精度、數據傳輸延遲、極端環境適應性、部署成本和投資回報周期,根據中國電力企業聯合會的統計,部署成熟的電力設備狀態監測系統后,電力企業的運維成本可降低25%-30%,非計劃停運時間減少40%以上【2】。比如華北某大型風電企業,此前因場站地處偏遠,人工巡檢成本高,每年因設備故障導致的非計劃停運損失超過1800萬元,2022年完成全場站電力設備狀態監測系統部署后,故障預判準確率達到91%,每年減少停運損失超過1100萬元,同時減少了不必要的巡檢頻次和備件更換,年減碳量超過1000噸,直接助力企業完成年度碳中和考核目標。
對G端的能源主管部門、電網運營機構來說,電力設備狀態監測是落實雙碳政策、提升區域電力可靠性的重要抓手。目前*能源局、兩大電網公司已經出臺了多項電力設備狀態監測的技術規范,明確了不同場景下的監測參數要求、數據上報標準,部分地方政府已經將電力設備狀態監測的部署率,納入新能源場站并網的前置審核條件,同時要求相關監測設備需通過*電力檢驗檢測機構的資質認證,確保數據的準確性和可靠性。此外,電力設備狀態監測產生的全生命周期運行數據,也為地方政府核算電力行業碳排放、制定碳達峰實施方案提供了重要的數據支撐。
隨著碳達峰碳中和目標的持續推進,以及新能源裝機規模的快速擴張,國內狀態檢修市場近年保持了較快的增長速度,2023年國內狀態檢修市場規模已經突破320億元,年增速保持在16%以上【3】。從細分領域來看,新能源場景的電力設備狀態監測是增長*快的賽道,2023年的市場增速達到24%,遠高于傳統火電、輸電網場景的增速。
當前狀態檢修市場的增長動力主要來自三個方面:一是政策驅動,“十四五”電力發展規劃明確要求到2025年,主要輸變電設備狀態監測覆蓋率達到80%以上,新能源場站的關鍵設備狀態監測覆蓋率達到90%以上【4】,直接帶動了相關采購需求的釋放;二是企業內生需求,隨著電力市場改革的推進,電價市場化程度提升,電力企業的成本壓力增大,電力設備狀態監測帶來的降本減碳價值被更多企業認可,尤其是新能源場站的運營方,普遍將狀態監測作為提升場站運營效率的核心投入方向;三是技術進步,隨著物聯網、邊緣計算、AI算法的成熟,電力設備狀態監測的準確率不斷提升,部署成本持續下降,投資回報周期從此前的5-6年縮短到當前的2-3年,進一步提升了企業的部署意愿。
需要注意的是,當前狀態檢修市場也存在標準不統一、產品質量參差不齊的問題,部分小型廠商的產品檢測精度不達標,無法為用戶提供有效的故障預警,反而增加了企業的運維負擔,這也要求G端的主管部門進一步完善市場準入標準,規范行業發展,同時B端的企業在選型時要優先選擇符合行業標準、具備相關認證資質的產品,避免造成損失。
對B端的電力企業、新能源場站運營方來說,首先要結合自身的設備類型、運行場景選擇適配的電力設備狀態監測方案,比如分布式光伏場景可以選擇輕量化的無線傳感方案,在滿足監測需求的前提下降低部署成本,而特高壓、集中式新能源場站等核心場景,要選擇符合電網技術規范的高可靠性產品;其次要將電力設備狀態監測系統與企業的生產管理系統、碳核算系統打通,將監測產生的運行數據直接用于運維計劃制定、碳排放核算,*大化數據價值;此外要建立配套的運維人員培訓體系,提升運維人員對狀態監測數據的解讀能力,將狀態監測的預警信息轉化為實際的運維動作,避免系統部署后閑置。
對G端的能源主管部門、行業機構來說,首先要進一步完善電力設備狀態監測的標準體系,統一不同場景、不同設備的監測參數標準和數據接口標準,方便數據的跨平臺流通和共享,為區域電力調度、新能源消納提供數據支撐;其次要完善狀態檢修市場的準入機制,明確相關產品和服務的認證資質要求,加大對不合格產品的查處力度,規范市場秩序;此外可以出臺對應的激勵政策,比如對部署電力設備狀態監測系統的新能源企業給予一定的碳積分獎勵,或者將狀態監測帶來的減碳量納入碳交易市場,進一步降低企業的部署成本,加速行業普及。
未來隨著碳達峰碳中和目標的持續推進,新能源裝機規模將進一步擴大,電力設備狀態監測的應用場景也將不斷延伸,除了傳統的輸變電、新能源場站場景,用戶側的分布式光伏、儲能、充電樁等設備的狀態監測需求也將逐步釋放,為狀態檢修市場帶來新的增長空間。同時,隨著AI大模型技術在電力行業的應用落地,電力設備狀態監測的故障預判準確率將進一步提升,除了實現故障預警,還可以給出更精準的運維建議,進一步提升運維效率,降低運維環節的碳排放,助力碳中和目標的實現。
參考文獻
【1】 中國電力企業聯合會 2023年電力設備運維行業發展白皮書
【2】 中國碳核算數據庫 2024年電力行業碳排放統計報告
【3】 中國新能源電力發展聯盟 2023年狀態檢修市場發展報告
【4】 *能源局 “十四五”電力發展規劃