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清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院副院長 高峰:破解“能源不可能三角”

國家電網(wǎng)報發(fā)布時間:2021-05-25 08:28:36  作者:清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院副院長 高峰

  能源電力作為現(xiàn)代社會的重要支撐,關(guān)乎國計民生和國家安全。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是黨中央為我國能源發(fā)展和電力工業(yè)中長期發(fā)展指出的明確方向。

  2014年6月13日,習(xí)近平總書記在中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議上提出“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略,引領(lǐng)我國能源行業(yè)發(fā)展進入了新階段。經(jīng)過多年的努力奮斗,我國的能源系統(tǒng)建設(shè)與能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展,尤其是新能源生產(chǎn)和消費產(chǎn)業(yè),已取得階段性成果。在這個時候,我國作出碳達峰、碳中和承諾,彰顯了我國加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系,積極應(yīng)對氣候變化,走綠色低碳發(fā)展道路的決心。

  近期發(fā)布的“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要,明確了能源電力發(fā)展及數(shù)字化發(fā)展的任務(wù)和舉措。立足新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局,全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家,電力企業(yè)責任重大、使命光榮。

  習(xí)近平總書記指出,要把握數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化融合發(fā)展的契機,以信息化、智能化為杠桿培育新動能。我們深刻認識到,數(shù)字革命與能源革命的融合,將重構(gòu)能源電力系統(tǒng)的運行模式和電力企業(yè)的治理方式。

  數(shù)字中國和新基建將進一步推動能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。能源互聯(lián)網(wǎng)是將系統(tǒng)性思維和數(shù)字化技術(shù)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的新型生態(tài)化能源系統(tǒng),以可再生能源優(yōu)先,以電力為基礎(chǔ),通過多能協(xié)同、供需協(xié)同等破解“能源不可能三角”??梢钥闯?,構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),是能源互聯(lián)網(wǎng)也是電力行業(yè)下一階段的奮斗目標。未來的電力系統(tǒng)就像互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一樣,以平臺拉近供需距離,實現(xiàn)供需協(xié)同、大眾廣泛參與,形成新型電力生態(tài)。以數(shù)據(jù)中心、5G網(wǎng)絡(luò)等新基建為例,其具有高載能的特點,對能源保障提出了新的要求,也給以清潔低碳、安全高效為目標的能源轉(zhuǎn)型帶來了壓力??梢詮狞c、線、面三個層次著力,通過“技術(shù)+機制”創(chuàng)新電力生態(tài),實現(xiàn)數(shù)字轉(zhuǎn)型和能源轉(zhuǎn)型攜手共進。

  從點上看,要提升數(shù)據(jù)中心的能效水平,大力發(fā)展分布式綜合能源系統(tǒng),提升冷、熱、電等能源綜合利用水平,最大化提高本地清潔能源的使用量和消納水平。國家電網(wǎng)有限公司也一直在綜合能源服務(wù)的方向上努力,包括建設(shè)“多站合一”示范,實現(xiàn)資源共享。但是,只要涉及多主體參與,就必然會產(chǎn)生信任與合作的問題。這可以通過數(shù)字化技術(shù)手段來解決模式上的困難,用新技術(shù)支撐新模式。比如,用聯(lián)盟鏈的方式實現(xiàn)多主體的合作,通過智能合約固化運行管理和收益分配方式,減少合作方之間的顧慮,達成合作共識。

  從線上看,要進一步提升信息物理能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)管控水平,通過數(shù)據(jù)中心多點負載調(diào)配、5G基站儲能共享云等能源互聯(lián)網(wǎng)新模式,提升可再生能源的利用水平,助力能源系統(tǒng)安全高效運行。通過數(shù)據(jù)中心的“算力+電力”協(xié)同調(diào)度,將非實時任務(wù)數(shù)據(jù)調(diào)度到異地,提升綠電消納水平。

  能源互聯(lián)網(wǎng)有一個很重要的核心,就是通過虛擬化盤活海量存量的靈活性資源,如將分布式儲能虛擬成一個儲能云,支撐以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)發(fā)展。隨著新型基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)發(fā)展,一個城市的5G基站未來或有數(shù)萬座。以5萬個基站、平均每座基站安裝5千瓦不間斷電源(UPS)計算,這個靈活性資源相當于一個25萬千瓦的抽水蓄能電站。2021年1月6日19時22分,受強冷空氣影響,北京電網(wǎng)最大負荷約2430萬千瓦,然而僅僅一個小時后,最大負荷就增加了20多萬千瓦,達到2451萬千瓦。面對這么快速的增量短時電制熱負荷需求,只需把北京的存量通信基站UPS盤活就可以滿足。用儲能云能源虛擬化的方式,結(jié)合分布式協(xié)調(diào)管控技術(shù),形成新型的參與主體,實現(xiàn)多方協(xié)同,有效推動新能源發(fā)展。

  從面上看,要全面深入地分析和測算數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶動的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響,從而進一步做好能源轉(zhuǎn)型的頂層設(shè)計。

  碳達峰、碳中和目標的實現(xiàn)需要科學(xué)決策,科學(xué)決策需要可知、可識、可演、可察。希望國家電網(wǎng)公司以及其他電力企業(yè),跳出企業(yè)看企業(yè),站在國家看行業(yè),站在行業(yè)看企業(yè),建設(shè)多級能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略決策平臺,以數(shù)字為抓手,促進合作共享,創(chuàng)新能源生態(tài)。

  另外,希望國家電網(wǎng)公司能夠牽頭打造能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字孿生中臺。這需要深入認識和理解數(shù)字孿生的本質(zhì)與機理,數(shù)字孿生不僅僅是一個技術(shù)應(yīng)用,而是涉及能源互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字中國建設(shè)等核心“卡脖子”問題。2020年6月,哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)被美國政府禁止使用Mathworks公司的軟件MATLAB,而這一軟件在工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)值仿真、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及算法開發(fā)等方面鮮有替代,尤其是國產(chǎn)替代,更不用說其他涉及電子電路、機械制造等重量級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)軟件及諸多工控軟件。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的軟件需要大量的投入、持續(xù)的完善,需要海量基礎(chǔ)模型庫、算法庫的積累,需要行業(yè)專家和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專家共同努力。一般的企業(yè)難以進行大力度的持續(xù)深入開發(fā)和投入,而國家電網(wǎng)公司擁有著充足優(yōu)質(zhì)的人才團隊和科研資源,可以解決“卡脖子”技術(shù)難題,為國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)能力建設(shè)作出貢獻。

  通過打造能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生中臺,縱向可以向下帶動能源傳感器、通信技術(shù)的發(fā)展,向上帶動能源大數(shù)據(jù)、人工智能的發(fā)展;橫向可以帶動規(guī)劃、設(shè)計、建造、運行、管理等各參與主體,形成“1+N”能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生創(chuàng)新生態(tài)。首先,數(shù)字孿生中臺可以和電力設(shè)備制造商共同建設(shè)“數(shù)字孿生中臺+電力設(shè)備數(shù)字孿生應(yīng)用”,提升電力設(shè)備的智能制造水平。其次,數(shù)字孿生中臺可以和電力設(shè)計院共同建設(shè)“數(shù)字孿生中臺+電力設(shè)計數(shù)字孿生應(yīng)用”,整合電力設(shè)計BIM等軟件,促進電力設(shè)計的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,實現(xiàn)新型電力規(guī)劃和設(shè)計。

  構(gòu)建新型電力系統(tǒng)必須以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)。黨的十九屆五中全會提出,堅持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位,把科技自立自強作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。“十四五”時期以及更長時期的發(fā)展,對加快科技創(chuàng)新提出了更為迫切的要求。相信國家電網(wǎng)公司能夠充分發(fā)揮自身優(yōu)勢,體現(xiàn)中國特色的央企擔當,通過“技術(shù)+機制”,推動能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,引領(lǐng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。

 ?。ㄞD(zhuǎn)載自《國家電網(wǎng)》雜志2021年第5期)

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