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清华大学高峰:以系统性思维、数字化技术破解“能源不可能三角”

北极星输配电网  来源:国家电网杂志  作者:刘芳芳  2021/5/14 9:03:12  我要投稿  

北极星输配电网讯:能源电力作为现代社会的重要支撑,关乎国计民生和国家安全。近日,清华大学能源互联网创新研究院副院长、数字化转型研究室主任高峰在接受《国家电网》杂志记者采访时表示,构建以新能源为主体的新型电力系统是党中央为我国能源发展和电力工业中长期发展指出的明确方向。

2014年6月13日,习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略,引领我国能源行业发展进入了新时代。经过多年的努力奋斗,我国能源系统建设与能源产业发展,尤其是新能源生产和消费产业,已取得阶段性成果。在这个时候,我国作出碳达峰、碳中和承诺,彰显了我国加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系,积极应对气候变化,走绿色低碳发展道路的决心。

近期发布的“十四五”规划和2035年远景目标纲要,明确了能源电力发展及数字化发展的任务和举措。立足新发展阶段,贯彻新发展理念,构建新发展格局,全面建设社会主义现代化国家,电力企业责任重大、使命光荣。

习近平总书记指出,要把握数字化、网络化、智能化融合发展的契机,以信息化、智能化为杠杆培育新动能。我们深刻认识到,数字革命与能源革命的融合,将重构能源电力系统的运行模式和电力企业的治理方式。

数字中国和新基建将进一步推动能源互联网的发展。高峰表示,能源互联网是将系统性思维和数字化技术与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的新型生态化能源系统,以可再生能源优先,以电力为基础,通过多能协同、供需协同等破解“能源不可能三角”。可以看出,构建以新能源为主体的新型电力系统,是能源互联网也是电力行业下一阶段的奋斗目标。未来的电力系统就像互联网系统一样,以平台拉近供需距离,实现供需协同,大众广泛参与,形成新型电力生态。以数据中心、5G网络等新基建为例,其具有高载能的特点,对能源保障提出了新的要求,也给以清洁低碳、安全高效为目标的能源转型带来了压力。可以从点、线、面三个层次着力,通过“技术+机制”创新电力生态,实现数字转型和能源转型携手共进。

从点上看,要提升数据中心的能效水平,大力发展分布式综合能源系统,提升冷、热、电等能源综合利用水平,最大化提高本地清洁能源的使用量和消纳水平。国家电网有限公司也一直朝着综合能源服务的方向努力,包括建设“多站合一”示范,实现资源共享。但是,只要涉及到多主体参与,就必然会产生信任与合作的问题。这可以通过数字化技术手段来解决模式上的困难,用新技术支撑新模式。比如,用联盟链的方式实现多主体的合作,通过智能合约固化运行管理和收益分配方式,减少合作方之间的顾虑,达成合作共识。

从线上看,要进一步提升信息物理能源系统协调管控水平,通过数据中心多点负载调配、5G基站储能共享云等能源互联网创新模式,提升可再生能源的利用能力,助力能源系统安全高效运行。通过数据中心的“算力+电力”协同调度,推进构建新型电力系统,将非实时任务数据调度到异地,提升绿电消纳。

能源互联网有一个很重要的核心,就是通过虚拟化盘活海量存量的灵活性资源,如将分布式储能虚拟成一个储能云,支撑以新能源为主体的新型电力系统发展。随着新型基础设施的建设,一个城市的5G基站未来或有数万座。以5万个基站、平均每座基站安装5千瓦不间断电源(UPS)计算,这个灵活性资源相当于一个25万千瓦的抽水蓄能电站。1月6日19时22分,受强冷空气影响,北京电网最大负荷约2430万千瓦,然而仅仅一个小时后,最大负荷就增加了20多万千瓦,达到2451万千瓦。面对这么快速的增量短时电制热负荷需求,把北京的存量通信基站UPS盘活就可以满足。用储能云能源虚拟化的方式,结合分布式协调管控技术,形成新型的参与主体,实现多方协同,有效推动新能源发展。

从面上看,要全面深入地分析和测算数字化转型带动的产业结构调整对能源结构调整的影响,从而进一步做好能源转型的顶层设计。

“双碳”目标的实现需要科学决策,科学决策需要可知、可识、可演、可察。希望国家电网公司以及其他电力企业,跳出企业看企业,站在国家看行业,站在行业看企业,建设多级能源转型战略决策平台,以数字为抓手,促进合作共享,创新能源生态。

高峰表示,希望国家电网公司能够牵头打造能源互联网的数字孪生中台。需要深入认识和理解数字孪生的本质与机理,数字孪生不仅仅是一个技术应用,而是涉及到能源互联网、工业互联网、数字中国建设核心“卡脖子”问题。2020年6月,哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学被美国政府禁止使用Mathworks公司的软件MATLAB。而其在工业领域的数值仿真、数据可视化、数据分析以及算法开发等方面鲜有替代尤其是国产替代,更不用说涉及到电子电路、机械制造的重量级工业互联网软件如EDA、AutoCAD、ANSYS以及诸多工控软件等。工业互联网的软件需要大量的投入、持续的完善,需要海量基础模型库、算法库的积累,需要行业专家和IT专家共同努力。一般的企业难以进行大力度的持续深入开发和投入,而国家电网拥有着充足优质的人才团队和科研资源,可以解决“卡脖子”技术,为国家工业互联网基础能力建设作出贡献。

通过打造能源互联网数字孪生中台,纵向可以向下带动能源传感器、通信技术的发展,向上带动能源大数据、人工智能的发展;横向可以带动规划、设计、建造、运行、管理等各参与主体,形成1+N能源互联网数字孪生创新生态。首先可以和电力设备制造商共同建设“数字孪生中台+电力设备数字孪生应用”,促进电力设备的智能制造水平。其次,可以和电力设计院共同建设“数字孪生中台+电力设计数字孪生应用”,整合电力设计BIM等软件,促进电力设计的数字化转型,实现新型电力规划和设计。

构建新型电力系统应以科技创新为引领。党的十九届五中全会提出,坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。希望也相信国家电网公司能够充分发挥自身优势,体现中国特色的央企担当,通过“技术+机制”,推动能源互联网的发展,引领构建新型电力系统。


原标题:电力系统上新 | 清华大学高峰:以系统性思维、数字化技术破解“能源不可能三角”

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