清華大學(xué)高峰：以系統(tǒng)性思維、數(shù)字化技術(shù)破解“能源不可能三角”

　　北極星智能電網(wǎng)在線訊:能源電力作為現(xiàn)代社會(huì)的重要支撐，關(guān)乎國(guó)計(jì)民生和國(guó)家安全。近日，清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院副院長(zhǎng)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型研究室主任高峰在接受《國(guó)家電網(wǎng)》雜志記者采訪時(shí)表示，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(guó)能源發(fā)展和電力工業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展指出的明確方向。

　　2014年6月13日，習(xí)近平總書(shū)記在中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議上提出“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略，引領(lǐng)我國(guó)能源行業(yè)發(fā)展進(jìn)入了新時(shí)代。經(jīng)過(guò)多年的努力奮斗，我國(guó)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(fèi)產(chǎn)業(yè)，已取得階段性成果。在這個(gè)時(shí)候，我國(guó)作出碳達(dá)峰、碳中和承諾，彰顯了我國(guó)加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，積極應(yīng)對(duì)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(yuǎn)景目標(biāo)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(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家，電力企業(yè)責(zé)任重大、使命光榮。

　　習(xí)近平總書(shū)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(jī)，以信息化、智能化為杠桿培育新動(dòng)能。我們深刻認(rèn)識(shí)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(yùn)行模式和電力企業(yè)的治理方式。

　　數(shù)字中國(guó)和新基建將進(jìn)一步推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。高峰表示，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(chǔ)、消費(fèi)以及能源市場(chǎng)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(guò)多能協(xié)同、供需協(xié)同等破解“能源不可能三角”。可以看出，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(biāo)。未來(lái)的電力系統(tǒng)就像互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一樣，以平臺(tái)拉近供需距離，實(shí)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(diǎn)，對(duì)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(biāo)的能源轉(zhuǎn)型帶來(lái)了壓力?？梢詮狞c(diǎn)、線、面三個(gè)層次著力，通過(guò)“技術(shù)+機(jī)制”創(chuàng)新電力生態(tài)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字轉(zhuǎn)型和能源轉(zhuǎn)型攜手共進(jìn)。

　　從點(diǎn)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(guó)家電網(wǎng)有限公司也一直朝著綜合能源服務(wù)的方向努力，包括建設(shè)“多站合一”示范，實(shí)現(xiàn)資源共享。但是，只要涉及到多主體參與，就必然會(huì)產(chǎn)生信任與合作的問(wèn)題。這可以通過(guò)數(shù)字化技術(shù)手段來(lái)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(shí)現(xiàn)多主體的合作，通過(guò)智能合約固化運(yùn)行管理和收益分配方式，減少合作方之間的顧慮，達(dá)成合作共識(shí)。

　　從線上看，要進(jìn)一步提升信息物理能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)管控水平，通過(guò)數(shù)據(jù)中心多點(diǎn)負(fù)載調(diào)配、5G基站儲(chǔ)能共享云等能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新模式，提升可再生能源的利用能力，助力能源系統(tǒng)安全高效運(yùn)行。通過(guò)數(shù)據(jù)中心的“算力+電力”協(xié)同調(diào)度，推進(jìn)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，將非實(shí)時(shí)任務(wù)數(shù)據(jù)調(diào)度到異地，提升綠電消納。

　　能源互聯(lián)網(wǎng)有一個(gè)很重要的核心，就是通過(guò)虛擬化盤(pán)活海量存量的靈活性資源，如將分布式儲(chǔ)能虛擬成一個(gè)儲(chǔ)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)，一個(gè)城市的5G基站未來(lái)或有數(shù)萬(wàn)座。以5萬(wàn)個(gè)基站、平均每座基站安裝5千瓦不間斷電源（UPS）計(jì)算，這個(gè)靈活性資源相當(dāng)于一個(gè)25萬(wàn)千瓦的抽水蓄能電站。1月6日19時(shí)22分，受強(qiáng)冷空氣影響，北京電網(wǎng)最大負(fù)荷約2430萬(wàn)千瓦，然而僅僅一個(gè)小時(shí)后，最大負(fù)荷就增加了20多萬(wàn)千瓦，達(dá)到2451萬(wàn)千瓦。面對(duì)這么快速的增量短時(shí)電制熱負(fù)荷需求，把北京的存量通信基站UPS盤(pán)活就可以滿足。用儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)多方協(xié)同，有效推動(dòng)新能源發(fā)展。

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

　　“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要科學(xué)決策，科學(xué)決策需要可知、可識(shí)、可演、可察。希望國(guó)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(guó)家看行業(yè)，站在行業(yè)看企業(yè)，建設(shè)多級(jí)能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略決策平臺(tái)，以數(shù)字為抓手，促進(jìn)合作共享，創(chuàng)新能源生態(tài)。

　　高峰表示，希望國(guó)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(tái)。需要深入認(rèn)識(shí)和理解數(shù)字孿生的本質(zhì)與機(jī)理，數(shù)字孿生不僅僅是一個(gè)技術(shù)應(yīng)用，而是涉及到能源互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字中國(guó)建設(shè)核心“卡脖子”問(wèn)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(guó)政府禁止使用Mathworks公司的軟件MATLAB。而其在工業(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(kāi)發(fā)等方面鮮有替代尤其是國(guó)產(chǎn)替代，更不用說(shuō)涉及到電子電路、機(jī)械制造的重量級(jí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)軟件如EDA、AutoCAD、ANSYS以及諸多工控軟件等。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(kù)、算法庫(kù)的積累，需要行業(yè)專(zhuān)家和IT專(zhuān)家共同努力。一般的企業(yè)難以進(jìn)行大力度的持續(xù)深入開(kāi)發(fā)和投入，而國(guó)家電網(wǎng)擁有著充足優(yōu)質(zhì)的人才團(tuán)隊(duì)和科研資源，可以解決“卡脖子”技術(shù)，為國(guó)家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)能力建設(shè)作出貢獻(xiàn)。

　　通過(guò)打造能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生中臺(tái)，縱向可以向下帶動(dòng)能源傳感器、通信技術(shù)的發(fā)展，向上帶動(dòng)能源大數(shù)據(jù)、人工智能的發(fā)展；橫向可以帶動(dòng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)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)。首先可以和電力設(shè)備制造商共同建設(shè)“數(shù)字孿生中臺(tái)+電力設(shè)備數(shù)字孿生應(yīng)用”，促進(jìn)電力設(shè)備的智能制造水平。其次，可以和電力設(shè)計(jì)院共同建設(shè)“數(shù)字孿生中臺(tái)+電力設(shè)計(jì)數(shù)字孿生應(yīng)用”，整合電力設(shè)計(jì)BIM等軟件，促進(jìn)電力設(shè)計(jì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)新型電力規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

　　構(gòu)建新型電力系統(tǒng)應(yīng)以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)。黨的十九屆五中全會(huì)提出，堅(jiān)持創(chuàng)新在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位，把科技自立自強(qiáng)作為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。希望也相信國(guó)家電網(wǎng)公司能夠充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)中國(guó)特色的央企擔(dān)當(dāng)，通過(guò)“技術(shù)+機(jī)制”，推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，引領(lǐng)構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。

　　原標(biāo)題:電力系統(tǒng)上新 | 清華大學(xué)高峰：以系統(tǒng)性思維、數(shù)字化技術(shù)破解“能源不可能三角”