11月15日，國網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院、清華大學(xué)電機系、清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院在京共同主辦經(jīng)研論電·2019年“三型兩網(wǎng)”創(chuàng)新發(fā)展研討會。參會代表圍繞“推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃引領(lǐng) 促進(jìn)‘兩網(wǎng)融合’高質(zhì)量發(fā)展”主題碰撞智慧，為“三型兩網(wǎng)”建設(shè)、電力系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型獻(xiàn)計獻(xiàn)策。
電力系統(tǒng)是
未來能源系統(tǒng)的核心
習(xí)近平總書記提出的“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，引領(lǐng)我國能源發(fā)展進(jìn)入了新時代。推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，是整個能源行業(yè)共同的使命。
當(dāng)前我國已進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，作為關(guān)系國計民生的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，能源行業(yè)同樣面臨著如何實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的挑戰(zhàn)。
結(jié)合能源轉(zhuǎn)型的大趨勢，國家電網(wǎng)公司2019年年中工作會議明確提出，到2050年我國能源發(fā)展將實現(xiàn)“兩個50%”，即非化石能源占一次能源消費比重超過50%，電能占終端能源消費比重超過50%。這將對能源電力發(fā)展產(chǎn)生深刻影響。
“展望未來，能源系統(tǒng)的核心是電力系統(tǒng)。在能源轉(zhuǎn)型中，電能將占據(jù)更加重要的位置。”中國工程院院士、國家電網(wǎng)公司副總工程師郭劍波在經(jīng)研論電·2019年“三型兩網(wǎng)”創(chuàng)新發(fā)展研討會上表示。
國網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院董事長、黨委書記潘爾生在研討會上分析，從消費側(cè)看，未來終端能源消費總量預(yù)計呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，到2050年基本與2018年持平，而終端電能消費占比由2018年的25.5％提升到2050年的超過50％。
從供給側(cè)看，非化石能源消費由2018年的14.3％提升到2050年超過50％，意味著增量消費需全部由非化石能源滿足，存量消費中化石能源還要壓減30％以上。這也意味著，未來進(jìn)一步推動能源清潔化，關(guān)鍵要大力發(fā)展非化石能源發(fā)電。
“‘兩個50％’的目標(biāo)將給電網(wǎng)運行帶來巨大挑戰(zhàn)?！迸藸柹f。未來電力負(fù)荷將持續(xù)增長，電力供應(yīng)壓力長期存在；具有很強隨機性、波動性的新能源大規(guī)模并網(wǎng)，轉(zhuǎn)動慣量、電壓支撐、波動性、電力電子化等問題逐漸凸顯；電網(wǎng)運行效率還面臨下降風(fēng)險。
面對這樣的挑戰(zhàn)，來自國內(nèi)能源電力企業(yè)和高校的專家和學(xué)者，紛紛就能源變革下的電力系統(tǒng)發(fā)展提出建議。
郭劍波強調(diào)，在能源轉(zhuǎn)型的大趨勢下，電力系統(tǒng)更加應(yīng)當(dāng)注重轉(zhuǎn)型及規(guī)劃設(shè)計?！半娏ο到y(tǒng)的發(fā)展要將新能源集中式和分布式發(fā)電并重發(fā)展、互為補充，要將遠(yuǎn)距離國內(nèi)跨區(qū)、洲際輸電和柔性直流電網(wǎng)并重，要推動高效率、智能化用電。”他還建議：電力系統(tǒng)規(guī)劃要考慮系統(tǒng)容量高冗余、輔助服務(wù)增加、安全性約束以及市場化改革等因素，同時考慮源荷強時空不確定性引起設(shè)備利用率的不確定等；要研究適應(yīng)能源轉(zhuǎn)型的法律法規(guī)、技術(shù)規(guī)范；要強化國家層面的規(guī)劃及其強制性作用，采用市場化手段決策。
清華大學(xué)副教授張寧表示，未來的能源系統(tǒng)將是對綜合能源系統(tǒng)的集成及應(yīng)用，需要做好建模與規(guī)劃：“通過氣、熱等儲能形式的引入，可提升電力系統(tǒng)靈活性，消納更多可再生能源；通過不同品位能源的梯級利用，可提高終端能源利用效率，具有重要的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值?！?
推進(jìn)“三型兩網(wǎng)”建設(shè)
構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)
近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能電網(wǎng)、電動汽車等能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的創(chuàng)新日益活躍，能源消費結(jié)構(gòu)得到了持續(xù)優(yōu)化，電力占終端能源能源消費比重持續(xù)提升。
今年年初，國家電網(wǎng)公司順應(yīng)能源革命和數(shù)字革命發(fā)展浪潮，提出了“三型兩網(wǎng)、世界一流”戰(zhàn)略目標(biāo)，推動堅強智能電網(wǎng)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展。
“兩網(wǎng)”融合發(fā)展是電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級的必由之路，成為研討會代表們的共識。
“能源互聯(lián)網(wǎng)是能源與信息技術(shù)的深度融合，是推動能源電力高質(zhì)量發(fā)展，實現(xiàn)能源、電力清潔低碳安全高效的重要途徑和抓手?！迸藸柹f，“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)擁有普遍受益的價值體系，其中促進(jìn)電網(wǎng)提質(zhì)增效、推動能源低碳轉(zhuǎn)型的價值追求將有力支撐‘兩個50％’目標(biāo)實現(xiàn)?！?
我國能源資源和用能需求呈現(xiàn)逆向分布，大部分風(fēng)、光等可再生能源資源都集中在西北地區(qū)?！耙獙崿F(xiàn)非化石能源占一次能源消費比重超過50%的目標(biāo)，我們西北電網(wǎng)應(yīng)該是個主戰(zhàn)場。預(yù)計未來西北新能源裝機可能會達(dá)到10億千瓦級，是目前裝機的10倍以上?！眹W(wǎng)西北分部調(diào)控中心系統(tǒng)運行一處副處長霍超說。他表示，隨著電力電子化設(shè)備規(guī)模不斷擴大，送端電網(wǎng)元件耦合程度更加復(fù)雜、精準(zhǔn)感知難度增大、電力平衡難度加大，要求電網(wǎng)必須采用泛在電力物聯(lián)相關(guān)技術(shù)，以柔性化的手段應(yīng)對能源轉(zhuǎn)型的需求。
雄安，正堅持“世界眼光、國際標(biāo)準(zhǔn)、中國特色、高點定位”的規(guī)劃理念，致力打造未來之城。國家電網(wǎng)公司正在雄安新區(qū)穩(wěn)步推進(jìn)以綠色引領(lǐng)、智慧共享、安全穩(wěn)定為愿景的能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。
雄安新區(qū)供電公司副總經(jīng)理丁斌在研討會上介紹了如何基于“三型兩網(wǎng)”開展雄安能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)。歷經(jīng)兩年，雄安供電公司匯聚了一大批系統(tǒng)內(nèi)外優(yōu)勢資源，扎實推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。按照“三型兩網(wǎng)”建設(shè)思路，該公司以全面信息感知和終端應(yīng)用便捷靈活為主，實現(xiàn)綠色堅強智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)“兩網(wǎng)”融合；搭建特高壓交直流為網(wǎng)架、“北風(fēng)南水”的供電格局，配電網(wǎng)按照差異化建設(shè)原則，實現(xiàn)縱向源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)、橫向多能優(yōu)化互補。
“能源互聯(lián)網(wǎng)與雄安智慧城市建設(shè)相契合，實現(xiàn)4個方面、16類場景、6大類數(shù)據(jù)全面感知，對內(nèi)涵蓋企業(yè)運行、運營和客戶服務(wù)3個板塊10個業(yè)務(wù)域，對外涵蓋綜合能源服務(wù)平臺等5個業(yè)務(wù)域……”丁斌介紹，城市智慧能源管控系統(tǒng)（CIEMS）、智慧工地管控系統(tǒng)（EIM）及低壓直流生態(tài)已經(jīng)形成系列產(chǎn)品并在雄安落地應(yīng)用。
擁抱數(shù)字化轉(zhuǎn)型
推動電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
“2018年，中國整體數(shù)字經(jīng)濟(jì)的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到近31萬億元，約占GDP的三分之一。同比來看，美國差不多是21%、22％左右，世界平均水平差不多在12％～13%。所以說中國在這個領(lǐng)域已經(jīng)領(lǐng)先于世界。”華為技術(shù)有限公司智能數(shù)據(jù)與存儲領(lǐng)域副總裁董斐在研討會上說。
董斐表示，擁抱數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為諸多行業(yè)的共識，傳統(tǒng)行業(yè)正在逐步成為數(shù)字化主戰(zhàn)場。比如在交通、電力領(lǐng)域，隨著數(shù)字化的不斷深入，人們已經(jīng)意識到數(shù)據(jù)成為新的生產(chǎn)資料，智能成為新的生產(chǎn)力，越來越多的企業(yè)將數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為數(shù)字化、智能化的一個關(guān)鍵。
清華大學(xué)教授沈沉表示，在當(dāng)前能源革命和數(shù)字革命的發(fā)展浪潮下，探索應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，將有效助力能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。
他介紹，能源互聯(lián)網(wǎng)是以電力系統(tǒng)為核心，利用可再生能源發(fā)電技術(shù)、信息技術(shù)，融合電力網(wǎng)絡(luò)、天然氣網(wǎng)絡(luò)、供熱/冷網(wǎng)絡(luò)等多能源網(wǎng)以及電氣交通網(wǎng)形成的能源互聯(lián)共享網(wǎng)絡(luò)。因構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)多，特性差異大，不同能源子系統(tǒng)間耦合關(guān)系復(fù)雜，能源互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃、運行和控制面臨大量難題。能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生是充分利用能源互聯(lián)網(wǎng)的物理模型、先進(jìn)計量基礎(chǔ)設(shè)施提供的在線量測數(shù)據(jù)、能源互聯(lián)網(wǎng)的歷史運行數(shù)據(jù)，集成電氣、流體、熱力、計算機、通信、氣候、經(jīng)濟(jì)等多學(xué)科知識進(jìn)行的多物理量、多時空尺度、多概率的仿真過程，通過在虛擬空間中完成對能源互聯(lián)網(wǎng)的映射，反映能源互聯(lián)網(wǎng)的全生命周期過程。
“能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生融合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和高性能計算技術(shù)，具有可視性、可預(yù)測性、可假設(shè)性、可解釋性和可互動性等特點，有助于解決當(dāng)前能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的技術(shù)問題?！鄙虺琳f。清華大學(xué)電機系和清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院共同針對交直流混聯(lián)電力系統(tǒng)開發(fā)了基于數(shù)字孿生技術(shù)的全電磁暫態(tài)云仿真平臺——CloudPSS，針對能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計了能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃云平臺——CloudIEPS。
在研討會上，還有不少代表圍繞電力物聯(lián)和設(shè)計創(chuàng)新展開了豐富對話。會議認(rèn)為，電力物聯(lián)是未來電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，設(shè)計創(chuàng)新是如今電網(wǎng)的建設(shè)要道。多站融合、互聯(lián)互通、能源互聯(lián)、協(xié)同創(chuàng)新是電力系統(tǒng)發(fā)展的基本方向。數(shù)據(jù)是核心，綠色、融合是導(dǎo)向，開放、共享是目標(biāo)。
在電力物聯(lián)技術(shù)方面，國網(wǎng)經(jīng)研院設(shè)計中心副主任李本良介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)思維的電力基礎(chǔ)設(shè)施共享設(shè)計技術(shù)。在共享型企業(yè)建設(shè)中，輸電線路、變電站作為電力基礎(chǔ)設(shè)施，都可以與外界共享。比如，輸電桿塔可以與氣象、消防等行業(yè)共享，開展各種氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測、 防火視頻監(jiān)測等，而遍布廣泛的變電站也可以成為與儲能站、充電站、通信基站、北斗基站等共同建設(shè)的共享型變電站。這些都將進(jìn)一步推動泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，廣泛連接內(nèi)外部、上下游資源和需求，助力打造能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。
在配電網(wǎng)發(fā)展建設(shè)討論中，浙江大學(xué)教授江道灼分析，我國電力系統(tǒng)面臨著日益增長的用電需求和對電能質(zhì)量的要求，且呈現(xiàn)出非線性化、多樣化的負(fù)荷特點，規(guī)范化配置、區(qū)塊化分布、微網(wǎng)組合成網(wǎng)是未來的配電網(wǎng)新形態(tài)。他和團(tuán)隊構(gòu)想了一種蜂巢狀有源配電網(wǎng)，并正在開展關(guān)鍵技術(shù)研究，以期打造堅強的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，讓供電可靠性更高、消納新能源能力更強、擴展靈活性更高，并助力更好地實現(xiàn)電力市場化。
