目前，能源行業(yè)存在技術(shù)、體制與市場壁壘，能源供應(yīng)側(cè)、傳輸側(cè)和消費(fèi)側(cè)都存在大量信息不透明、不共享等問題，是能源轉(zhuǎn)型面臨的重要挑戰(zhàn)。因此，亟需以“透明電網(wǎng)”為核心，推動(dòng)能源低碳轉(zhuǎn)型，構(gòu)建安全高效的現(xiàn)代能源體系。

“要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，意味著未來中國的能源結(jié)構(gòu)要以可再生能源為主。到2060年，能源供給側(cè)脫碳，實(shí)現(xiàn)以新能源為主體，消費(fèi)側(cè)以泛電氣化為特征，電成為主力，同時(shí)電力系統(tǒng)與電力電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)深度融合。”中國工程院院士李立浧近日在“第五屆IEEE能源互聯(lián)網(wǎng)與能源系統(tǒng)集成國際會(huì)議”上表示。

基于能源結(jié)構(gòu)調(diào)整大勢和碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，李立浧提出了“透明電網(wǎng)”的構(gòu)想。“打破能源行業(yè)存在的技術(shù)、體制與市場壁壘，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的可見、可知、可控，狀態(tài)透明。未來，能源和電力從生產(chǎn)側(cè)到輸送側(cè)、用戶側(cè)全流程融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)信息透明，用戶能參與到能源電力的發(fā)展過程中。”

能源信息亟需透明和共享

李立浧表示：“預(yù)計(jì)到2060年，供給側(cè)清潔電源將成為主力電源，可再生能源占比或達(dá)90%，光伏、風(fēng)電成為新增能源的主力軍，形成綜合能源系統(tǒng)。消費(fèi)側(cè)方面，電能成為能源消費(fèi)的主流，電能消耗占比從2020年的20%提升至2060年的70%甚至90%（泛電氣化）。用戶體驗(yàn)成為新能源車發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，新能源車實(shí)現(xiàn)全覆蓋。”

“與常規(guī)能源系統(tǒng)以化石能源為主、各類能源獨(dú)立運(yùn)行相比，綜合能源系統(tǒng)中氣、電、冷、熱、蓄、新能源等協(xié)調(diào)互濟(jì)，梯級(jí)應(yīng)用，其復(fù)雜性遠(yuǎn)高于常規(guī)能源系統(tǒng)。”李立浧指出，“屆時(shí)，全國發(fā)電裝機(jī)容量近百億千瓦，而風(fēng)光新能源單機(jī)容量僅兆瓦級(jí)別，數(shù)量龐大的機(jī)組只靠人工調(diào)度不可想象。”

如何解決這一問題？李立浧認(rèn)為，要源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同發(fā)展，要有數(shù)字化、信息化、智能化作支撐。“人工智能等信息化、數(shù)字化、智能化技術(shù)具有巨大的爆發(fā)力，有望成為應(yīng)對(duì)能源電力變革的突破口。目前電力系統(tǒng)特別是電網(wǎng)系統(tǒng)，信息化、數(shù)字化、智能化的步伐還需進(jìn)一步提速，建設(shè)‘透明電網(wǎng)’正是朝著這一目標(biāo)前進(jìn)。”

順應(yīng)數(shù)字化時(shí)代發(fā)展趨勢，積極推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型已成為行業(yè)共識(shí)。李立浧表示，目前能源行業(yè)存在技術(shù)、體制與市場壁壘，能源供應(yīng)側(cè)、傳輸側(cè)和消費(fèi)側(cè)都存在大量信息不透明、不共享等問題，是能源轉(zhuǎn)型面臨的重要挑戰(zhàn)。“當(dāng)前亟需以‘透明電網(wǎng)’為核心，推動(dòng)能源低碳轉(zhuǎn)型，構(gòu)建安全高效的現(xiàn)代能源體系。”

“透明電網(wǎng)”將打破行業(yè)壁壘

何為“透明電網(wǎng)”？

李立浧表示，簡而言之，即以數(shù)字和數(shù)據(jù)為核心，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的可見、可知、可控，狀態(tài)透明。“‘透明電網(wǎng)’是智能電網(wǎng)發(fā)展到極致的表現(xiàn)。未來，電力系統(tǒng)不僅僅是發(fā)電、輸電和用電的關(guān)系，整個(gè)透明化系統(tǒng)讓各方充分融合互動(dòng)。社會(huì)各方能夠廣泛深入?yún)⑴c電力生產(chǎn)、消費(fèi)等各個(gè)環(huán)節(jié)，協(xié)同促進(jìn)能源電力的安全高效、綠色低碳發(fā)展。”

李立浧以交通、農(nóng)業(yè)為例，闡述了“透明電網(wǎng)”理念的由來。“交通導(dǎo)航系統(tǒng)將路況、車況可以清晰透明地展現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上，有助于及時(shí)判斷交通擁堵狀態(tài)、車輛健康狀況、規(guī)劃行車路線等完成自動(dòng)駕駛。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，植物的莖干及葉子上布滿了傳感器，通過數(shù)據(jù)傳輸處理，系統(tǒng)能自動(dòng)判斷澆水施肥的量與時(shí)間，可以節(jié)省15%—30%的水，作物產(chǎn)量能提高20%左右。電力網(wǎng)絡(luò)和交通路網(wǎng)有諸多相似之處，縱橫交織的道路和輸電線路、道路車流與電力潮流均可以類比。那么，電力系統(tǒng)的狀態(tài)為何不能實(shí)時(shí)展現(xiàn)呢？”

在李立浧看來，依托“透明電網(wǎng)”正可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)展現(xiàn)。“受制于現(xiàn)實(shí)條件，長期以來，電力系統(tǒng)的潮流不能直接測量而是需要計(jì)算。而隨著小微智能傳感器的突破和海量應(yīng)用，提供精確的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)將成為可能，電網(wǎng)可以變得透明。”

數(shù)字孿生技術(shù)是關(guān)鍵抓手

如何建設(shè)“透明電網(wǎng)”？

李立浧認(rèn)為，“透明電網(wǎng)”的核心是獲取真實(shí)、即時(shí)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。一方面，需要體積小、能耗小，且能自取能的小微智能傳感器；另一方面，需要智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能化，這些設(shè)備不僅能維持原有功能，還能提供電壓、電流、溫度等實(shí)時(shí)信息。

更關(guān)鍵的是，大量的數(shù)字和數(shù)據(jù)信息如何形成系統(tǒng)、發(fā)揮作用？這就需要類似于交通導(dǎo)航系統(tǒng)的強(qiáng)大軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航運(yùn)行。屆時(shí)，電網(wǎng)管理就能真正體現(xiàn)出數(shù)字化、信息化、智能化。

具體而言，構(gòu)建何種軟件平臺(tái)？李立浧認(rèn)為，構(gòu)建智慧能源生態(tài)系統(tǒng)是我國能源行業(yè)的發(fā)展趨勢，數(shù)字孿生技術(shù)將成為解決當(dāng)前智慧能源發(fā)展面臨問題的關(guān)鍵抓手。

李立浧進(jìn)一步指出，電力系統(tǒng)可以基于程序構(gòu)建數(shù)字孿生的軟件平臺(tái)，對(duì)設(shè)備、潮流等進(jìn)行全自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)透明化。“以軟件定義電力系統(tǒng)，研發(fā)數(shù)字孿生技術(shù)，還有許多工作要做，需要電力系統(tǒng)內(nèi)外的專家共同努力。”

李立浧表示：“我國的數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)制定尚處于起步階段，亟需啟動(dòng)數(shù)字孿生相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。同時(shí)，教育和科研機(jī)構(gòu)盡快制定相關(guān)人才培養(yǎng)方案，鼓勵(lì)相關(guān)資源向智慧能源行業(yè)的數(shù)字孿生技術(shù)方向傾斜，增強(qiáng)技術(shù)推廣過程中的人才培育；以全球視野和格局進(jìn)行人才培養(yǎng)和技術(shù)交流，為實(shí)現(xiàn)我國能源系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，建設(shè)透明電力系統(tǒng)，提供堅(jiān)強(qiáng)支撐。”