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双碳时代,新能源乘云而来

本文作者:SAP成长型企业社区 文章来源: SAP成长型企业社区 2022-02-22 19:44

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2014年,湖北省某水泥厂,在碳交易中由于排放超出了碳配额,被罚接近3000万,后来不得不去购买碳配额,通过节能环保的手段,实现减排,在碳排放额度还有盈余的情况下,通过卖碳配额又挣了900多万。




“碳中和”,其实离我们并不遥远,它与我们每个企业都息息相关。


作为富煤、少油、贫气的国家,碳中和能够推动我国能源结构从化石能源向清洁能源转化。在双碳时代,如何通过实施“双碳”目标,拉动我国经济,推动企业从原先的高速增长向高质量发展而改变。今天,我们就为大家着重分享,双碳时代下的云举措。




我国当前碳排放的挑战和机遇



目前,在实现“双碳”方面,面临的挑战还是很大的:

第一,时间短。欧洲大致在上世纪八九十年代实现碳达峰,他们大约用了70年。而我国只有30年。





第二,我国单位 GDP 碳排放强度与欧盟差异大。由于原来的经济发展方式问题,我国单位 GDP 碳排放强度明显高于全球平均水平,跟欧盟相比差别更大。

第三,很难平衡减排与经济发展。一方面要完成碳减排,一方面还需要保持经济发展,在这两者之间,如何寻找一个平衡点,是一个非常突出的矛盾。

我国碳排放的主要构成:
通过华泰证券研究所的数据可以了解到,我国碳排放在电力和热力这一块占非常大的比重,大约占了50%左右,其次是我们的工业部门、交通部门,跟欧洲和美国比,碳排放比例差别较大,欧洲、美国的电力碳排放占比是在35%左右,而交通方面占比更大,工业碳排放占比远远低于我国,这也与我国的产业结构有较大关系。



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那么,实现“双碳”的举措,总体来讲可以分为四个方面。1、减少碳排放:重点领域部门能源转型

• 电力:供应侧-绿色发展/清洁能源;消费侧-电气化和节能提效;电网侧-新能源接入和安全运行。
• 工业:清洁能源替代传统化石能源;能效提升;循环经济。
• 交通:电动汽车/电气化铁路;充电桩/换电站;汽车制造生产-可再生能源利用。
• 建筑:整个生命周期内建筑脱碳,推广新型建筑材料、装配式建筑、智能家居等。

2、推动碳捕获发展:技术固碳+生态固碳
 CCUS(碳捕获与封存):捕获、运输、封存和利用四个环节,产业链较长,目前成本高(300-900元/吨)。
• 直接空气碳捕集(DAC):起步阶段,成本高(200美元/吨)。
• 碳汇:植树造林、森林管理、植被恢复。

3、完善碳交易市场:尚在起步,潜力巨大

• 起步阶段:2011年开始8个交易试点;2017年从电力行业开始启动碳排放权交易市场(三步走:基础建设、模拟运行、深化完善);2021年《碳排放权交易管理办法(试行)》正式施行,全国碳市场进入“第一个履约周期”。
• 未来空间大:排放量30-40亿吨/年,现货交易金额12-80亿,期货交易额600-5000亿。

4、配套支撑绿色金融:引导金融资源/碳金融体系

• 引导金融资源/央行政策:机构增加绿色资产配置, 强化环境风险管理,提升金融业支持绿色低碳发展的能力。
• 发展绿色金融市场,创造新型碳金融产品:2021年, 国开行发行首单200亿“碳中和”绿色金融债券;未来碳信用、碳风险管理等新型金融产品逐渐发行。


新能源是实现碳中和的重要手段:
如何去帮助国家“双碳”目标的实现,新能源成为了重要手段。今天,我们也重点围绕新能源的全生命周期管理展开分析。
当下,新能源行业有如下4个需求特点:


1、高速发展+多项目投资

新能源行业处于高速发展的阶段,所以,行业投资旺盛,建设周期相对比较短,发展快,批次多。然而,如何实现建设的顺利,企业需要在多项目同时建设的时候,保证整个项目决策是科学的。


2、运维地域广、人员少

在新能源这个行业里,无论是光伏也好,风电也好,很大一个特点就是,位置相对比较偏,地域分布很广,运维的条件比较艰苦。那么,在这种艰苦的工作条件下,如何实现远程智能的维护,能现提前故障的诊断,更高效地去管理备品、备件,管理供应链,是企业面临的一大问题。

3、平价上网带来经营压力

国家现在对于新能源企业的补贴开始逐渐取消,这也意味着整个行业的竞争情况加剧,企业经营压力也逐渐上升,在接下来的生命周期中,如何降本增效,这是企业要考虑的问题。

4、数据标准化不够

对于新能源行业来讲,设备结构相对简单,然而厂家多、型号多,缺乏统一的标准。所以,造成了企业积累大量的数据,这些数据既没有得到有效的治理及深度利用,也没有满足企业敏捷创新的要求,这些都是企业面临的问题。

另外,面对行业发展中的挑战,还要着眼于整个产业链。


以风电为例,上游做叶片的,中游做风电的、塔架的和下游做风电运营的,整个产业链涉及很多厂家,要解决新能源面临的这些问题,单纯靠一个企业是很难解决的。


所以,我们提出一个观点,就是从产业链角度利用数字化技术来解决这样的困境。




数字化助力新能源



SAP 提出的思路是从设计到运营,让整个产业链做好协同。研发设计、制造交付、供应、建设、运营服务实际上是一个完整的闭环,这是一个非常理想的业务过程。但是,这个过程里又涉及到好几方,涉及到制造商、涉及到运营商,还涉及到服务商,如何在这些跨企业之间形成协同,是关键问题。





结合数字化技术和互联网模式,SAP 针对这种产业链的数字化思路,进行了以下几个方面的重新思考。


第一,将关注从个体的卓越运营,转移到一个产业链的运营整合;


第二,从企业自身的信息化建设到关注一个行业标准的建设;从传统业务到创新业务;


第三,从原先的信息化往数字化、网络化、智能化进行转变,在这方面,SAP 也做了一些尝试与探索。


从产业链的角度,如果将产业链用数字化这个视角展开,把它变成 x和 三个轴(如下图所示)。




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  • 轴(图例数字1方向)是针对新能源运营企业的,它包括了投资建设、运营维护和电力销售的业务过程。在这个业务过程里面,端到端的流程,需要通过数字化来完成。





  • z 轴(图例数字2方向)是上下游产业链的协同,无论是设备商、开发商还是运营商,都要形成协同关系。


  • y (图例数字3方向)是从数据的角度,无论是设备层到监控层到生产执行,还是从经营管理到决策支持,我们自动化的数据和信息化的数据要进行融合,企业既需要对工业大数据做分析,也要对企业级的实时运营监控做决策。


这样,就形成横向我们要解决端到端的流程问题,纵向我们要解决数据的整合利用问题,从产业链角度,要解决生态协同问题。

要实现这三个方面,我们要充分利用数字化的手段,通过以下这三方面,我们可以尝试解决现在新能源企业面临的问题。




第一方面:端到端价值链数字化集成


首先,从流程角度上如何实现端到端数字化集成?以风电为例,整个风电行业的业务架构如下图。


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面对这样一个业务架构,如何开展数字化?





目前,很多集团都已经实施了像集控、风功率预测、状态监测、设备资产管理、无人机巡检这样的系统。比较缺失或待加强协同的是投资组合、风电工程项目管理、营销管理以及能源数据统一管理等方面。


行业比较普遍的问题是,缺乏统一的系统规划,造成系统之间无论是在功能还是在数据方面,打通和共享都是有难度的。数据的标准不统一,利用也不够。由于涉及到很多系统,每一个系统都对应到某一类软件开发商,不同软件开发商有各自擅长的领域,所以在选择这些软件产品的时候,应该去选择其擅长的,而不能无序扩展它的功能范围,由此造成范围边界划分不清,就会带来很多麻烦。


在新能源信息化建设过程中,SAP 建议企业考虑以下几点基本原则:

全局 VS 局部:

要从新能源价值链的全生命周期视角考虑系统架构(投资建设-运行维护-营销),避免局部、割裂。

集成 VS 烟囱:

要以企业级信息平台作为数字化核心,各专业/特定应用系统围绕数字化核心,实现新能源全生命周期业务流程和数据的集成,避免出现烟囱林立导致集成难度大、只强调局部功能,而忽略企业级一体化和整合性的问题。

数据基础:

高度重视数据管理(包括主数据/数据治理等),避免出现数据标准不统一、数据不共享等问题,也要避免先上应用、再标准化的做法。

持续创新:

基于成熟、可持续的技术产品,搭建新能源大数据和创新平台,支持快速迭代的大数据分析和业务创新。

敏捷易用:

采用灵活的部署方式,支撑新能源业务快速发展,减少 IT 总体拥有成本和系统运维压力;采用云和移动等技术,提高系统易用性和用户体验。


在这样一个思路下,针对新能源的业务架构。应用系统可以分成三大类,在图中分别用三种颜色代表,灰色是自动化的系统,绿色是专业系统,淡黄色是相对通用的系统,但也是比较重要的系统,这三类系统特点不同。企业要选择最擅长做这一类系统的软件开发商,要有一个明确的区分。




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如果将这三种系统换一个方式表达,就如下图所示。最底下灰色的是自动化系统:SCADA、集控、状态监测等等;最上面绿色的是专业系统:风功率预测、智能两票、运行管理、营销等等;中间是比较通用但很核心的系统,这一部分系统之间的关系是比较复杂的,建议用一个一体化的系统作为数字化核心,其他系统跟它进行整合,这样能够保证有一个业务被信息化所覆盖,另外也不会产生大量的信息孤岛,这是可持续发展的一个信息化思路。



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第二方面:上下游产业链协同


下图是 SAP 跟某新能源公司做的一个头脑风暴讨论出的结果。红色方框标出来是他们业务人员的需求,他们需要设备全生命周期360度可视化,而问题是,数据编码不统一、标准规范执行不到位,制造商和他们在运营的时候数据不完整。同时,也提出设备制造商的数据要交互进行协作,建立设备全生命周期的管理平台等,这些是他们希望的发展方向和面临的问题。


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实际上,这些问题不光是在新能源行业,在很多工业领域的产业链上也都存在,每一方都有大量的数据,但是这些数据又都是“孤立”的、缺乏共同的分类,也缺乏标准,相互之间没有协作,数据的“孤岛”非常严重。





在数字化手段还没有当下这么先进、企业对于数字化的要求也没这么高的时候,出现这种情况没有问题。运营商只管运营商自己的数据,共同建设的只管共同建设数据。但是随着数字化技术发展迅速,行业竞争也越来越激烈,对效率、成本要求也越来越高,此时,要解决这样的问题就得从企业和企业之间,上下游之间这种协同角度去考虑。


所以,现在有一个新的思路,就是帮助企业从“孤立”走向产业链协同。


SAP 针对这样的需求也开发了相应的方案叫资产智能网络,简称 AIN就是以设备为对象,制造商、服务商、运营商这几方能够围绕着一个设备和相关的数据全部整合到一起,在这个基础上,再去做业务上的创新。比如说,通过这些数据进行产品设计的改进,包括一些备件的服务、预测性维护、社会众包服务、租赁都可以在上面开展。




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AIN 到底是什么?可以从三个角度阐述。





首先,在这套系统中,是产业链的各方去定义了一个数据的标准模板,各方都要按照这样的数据模板去管理和组织,去存储数据,并且放在一起,这是数据的标准。

其次,有了数据标准以后,就形成了围绕这个设备全生命周期完整的数据,叫构建数据的枢纽。


另外,在数据枢纽基础上,各方可以共同去做创新的应用。 


如下图,从最左边这个模板一层一层去定义制造商,再到运营商,最后到这个设备的实体,这个流程就是从模板那儿集成过来的,通过这样一个数据标准,可以在产业链之间,使得数据在未来共享的时候,能够在制造商、服务提供商、运营商之间统一标准,能够互相识别。




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有了数据标准以后,就可以按照这个设备的全生命周期形成360度的设备资产信息。以风机为例,在这个网络中,可以看到它的基本信息属性、结构备件、技术信息、状态监控信息、维护信息、设备的策略信息。这些信息有的是来自于设备商的,有的是来自于运营商的,有的来自于自动化系统的,有的是来自于这个运维系统等等,全部聚成一个360度的示意图。





在这个数据的基础上面,企业可以做各种创新,比如说部件的更换、设备质量的评估、维护策略等。





有了数据标准以后,就可以按照这个设备的全生命周期形成360度的设备资产信息。以风机为例,在这个网络中,可以看到它的基本信息属性、结构备件、技术信息、状态监控信息、维护信息、设备的策略信息。这些信息有的是来自于设备商的,有的是来自于运营商的,有的来自于自动化系统的,有的是来自于这个运维系统等等,全部聚成一个360度的示意图。





在这个数据的基础上面,企业可以做各种创新,比如说部件的更换、设备质量的评估、维护策略等。




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围绕着服务的社会化,SAP 还有一个众包方案:FSM





现在能源相关的企业,在自己的产品卖出去以后,会面临大量的维护工作,这个维护工作单纯靠企业自己的力量成本也高,也困难,特别对于新能源这样分布比较广的行业。


所以,这些企业普遍采用一种众包共享的服务方式。首先,这个系统能够接收来自于不同渠道报修信息,无论是电话、系统还是邮件。收到信息后,可以对这些维修需求进行分类。然后,进行智能派工,根据服务队伍人员的技能,远近距离位置,工器具等等,去选择合适的人去做维修。当这个员工拿到这个工单以后,到现场进行作业过程中,他整个作业过程就是被完整记录下来的。最后的结果再返回到系统当中。


这个系统不是简单的手持端移动作业,而是相当于一种新的社会化服务商业模式。现在新能源很多设备都容易出了维保期,过了维保期后,单纯靠运营商自己的维修队伍很难去维护那么大量的设备,这就是社会化服务的出现。企业需要用平台来管理这些社会化服务人员,对服务人员技能进行分类,如何去管理这些服务人员,如何进行结算,服务标准该怎么确定,维修故障大概需要多少钱,这都不是一个简单的作业就能完成的,而是需要一个众包共享这样的服务平台,SAP 是针对这样一个需求开发的 FSM 平台。



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SAP FSM 系统中国已经有不少企业开始采用,也能够在新能源这个领域里得到应用。


第三方面:新能源行业智慧化赋能



最后是围绕数据这部分。数据分析,包括人工智能在新能源领域里面毫无疑问是有很大应用的空间,我们总体上把它分成三类。





一类是从面向管理层,从经营决策的角度,为企业发送实时绩效或者管理驾驶舱,让企业有决策依据从而更好去做决策。比如,SAP 有一个数字化董事会议厅,它可以把这些企业方方面面的数据全部整合到一起,以不同的维度进行数据的洞察、数据的分析下钻等,这些结果就可以为我们的管理层提供这个决策依据。


第二类是保证系统或者保证设备安全可靠,主要包括设备健康状态评估、诊断等。比如,针对风电机组,测风仪对风数据优化和偏航校正可以利用大数据技术,通过提高它的最终准确率,从而来提高风机的这个产能。


第三类是降低成本或者提高收入这一部分,这是生产和运营过程当中进行优化,通过这些优化降低成本或者提高收入。比如说对风准确率提高4%的话,一台风机一年可能就会多出1万块钱的电量。可以通过这三大类去考虑数据的分析或者人工智能在新能源的这个应用。




总结


2021年是中国“碳达峰”和“碳中和”元年,我国发布了很多关于“双碳”相关的文件和规范。SAP 也专门做了相关研究,在2021927号发布了 SAP 双碳《绿皮书》。SAP 在社会整个可持续发展过程中既是一个实践者,也是一个赋能者,我们希望利用 SAP 的解决方案,对整个价值链的可持续操作性去做相应一些洞察和做持续性的服务。为实现碳达峰、碳中和贡献力量。




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