美國能源信息署預測，隨著可再生能源的增長，2050年全球能耗將增長近50%，受機動車輛轉向電動汽車和工業電氣化的推動，電力需求將在同一時期內增長75-100%。預計可再生能源可滿足大部分的需求增長。由于太陽能和風能等大部分可再生能源將會在遠離人口中心的地方發電，這意味著需擴大容量并提高傳輸系統的彈性。不過，在擴展和靈活部署配電系統的同時，還要關注網絡安全。
推動變革的關鍵因素是數字技術，它對實現電氣化至關重要。因為從化石燃料系統到電力系統的轉變將推動現有以及未來電力基礎設施的變革，包括新的微電網和工業場地的自發電。用于電力管理的數字解決方案可管理復雜的電力需求，促進網絡安全，整合高級分析和人工智能，以自動確?？煽啃?，并靈活地實現分布式、松散耦合的微電網。
緩解日益增長的能源需求并減少排放
麥肯錫的數據顯示，2019年溫室氣體(二氧化碳和甲烷)排放的三大來源分別是發電(30%)、工業(20%)和交通運輸(19%)，主要來自化石燃料的燃燒。2022年1月，一份題為《凈零排放轉型：成本和效益》的報告重點探討了發電商和工業界優先投資于可再生、低碳能源的機會以及工業流程的電氣化。因此，為實現脫碳目標，重工業實施電氣化改革所帶來的電力增長要比交通運輸行業高出50%。
為緩解不斷增長的全球能源需求，提高能效勢在必行。數字技術將促進能效提升10%-20%。為支持凈零目標，資本密集型行業正在努力實現能源生產和工藝用熱的電氣化，同時確保發電符合行業內部制定的可持續性倡議。
同時，在最具挑戰性的經濟區和工業部門，碳交易和碳稅減排政策使企業能夠獲得適當的資金用于脫碳投資。對可再生能源和智能電網的投資與碳交易相輔相成。憑借支持分布式發電源和電網的數字解決方案，我們可成功追蹤從可再生資源到工業最終用途的碳排放情況，而到后面，通過互補的質量平衡解決方案，我們可計算和追蹤利用可再生能源生產的成品的碳強度。
到2050年，化石燃料仍將是全球能源的重要來源。同時，碳捕集、利用和存儲(CCUS)也將發揮越來越重要的作用。除此之外，電氣化也是推動減少碳排放的關鍵因素。由于新投資幾乎全部用于低碳電力來源，加之能源密集型工廠中傳統的二氧化碳排放設施和流程需進行改造和更換，包括煉油裝置、大宗化學品和鋁等金屬，因此電氣化的作用將日益凸顯。這種投資的轉變將催生新一代數字解決方案，以滿足對電氣化日益增長的需求。
將挑戰轉化為機遇
隨著分布式電力資源的發展，電網將需要適應快速擴展和發展的分布式電力生產、存儲和消費模式;新的數字軟件則需同步滿足發電系統的創新需求。
電網需要在現有容量的基礎上穩步擴展并升級結構，以消除單點故障，并適應分布式可再生能源的動態特性。傳統電網升級成本高昂，而且也缺少常用的輸配電管理數字解決方案。在設計解決方案的底層架構時，必須考慮人工智能解決方案的普及，以進一步優化和保護電網。
隨著配電系統越來越復雜，傳統的可靠性和故障預防管理方法可能不再適用?；谙冗M數據分析和人工智能的數字技術將幫助運營商快速有效地應對不同系統的情況。成功的數字管理系統能讓客戶細致、直觀、全面地了解配電網絡的運營情況。
隨著數字技術的進步，利用分布式電源獲利正在成為人們關注的焦點。這也使得配電公司能夠從分布式電源和存儲的運營、優化、維護和定價中盈利。隨著汽車電池容量和性能的提升，移動網絡可作為連接電網的存儲元素為企業創造收益。
在網絡安全方面，可以選擇在滿足標準、快速反應和為電力供應商更新系統方面有豐富經驗的軟件供應商。
微電網已成為填補區域空白的重要投資領域，同時可滿足大型電力用戶、社區和地方的需求，并提高其可靠性和安全性。有效的數字解決方案有助于微電網的高效、優化發展和與區域電網的整合，并以更連貫、更智能的方式發展，通過積極創新和采用新的發電互連存儲確?？煽抗?。除了電池存儲，氫燃料電池存儲的商業化等創新也可以進行輕松整合。
工業設施中的分布式發電也可以實現電氣化。熱電聯產優化了發電過程中的余熱利用，以補充工藝用熱。在工藝設備上采用自適應過程控制和數字孿生技術能夠以最優方式發電并預測可用電量。作為該領域的一項關鍵技術，數字軟件有助于在更廣泛的工業實體中推廣熱電聯產，包括能源管理、電力設施優化和自我維護的先進過程控制。
數字技術能推動分布式發電、電池、存儲和集成方面的創新和積極規劃，以應對日益互聯的電網帶來的風險。人工智能、高級分析和系統風險分析對于了解和規劃復雜系統至關重要。采用嚴格機理的數字模型可對新的電池化學成分和工業規模的燃料電池進行建模和選擇，在促成初創企業和創新者的生態系統中發揮著關鍵作用。
能源管理及其他
在流程工業向低碳轉型的過程中，電氣化將發揮重要作用。未來，運輸燃料將逐漸被新的可持續材料所替代，微電網在工業場所能源管理方面的價值將日益凸顯。工業電力生產商需要將現場消耗和產生的電力中的可再生能源與相關的碳足跡效益掛鉤;生產商則需要優化發電，用電力滿足工藝過程能源需求。
作者：艾斯本行業營銷高級總監Ron Beck
艾斯本解決方案專家顧問竺建敏博士
（艾斯本）
