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建设数字电网 突破能源“不可能三角”

信息来源:南方电网报  发布时间2022-11-22

  能源是经济发展的基石。党的二十大报告中能源领域的相关论述,为新时代我国能源发展提出基本要求并指明方向。当今全球陷入能源危机、粮食危机,可持续发展需求迫切,绿色低碳发展成为全球共识,多国瞄准碳中和目标,构建绿色低碳循环经济体系。

  我国能源对外依存度较高,大力发展新能源和可再生能源,尽力摆脱能源发展中的外部约束,事关国家能源安全的大局。绿色低碳发展,能源是主战。缌κ侵髁,电网是排头兵。电网在能源系统中居于枢纽位置,为能源输送、转化和服务提供最重要的平台。数字电网作为数字经济时代能源发展的新引擎,以电力流、数据流、算力流推动能源行业变革,促进能源行业高质量发展,缓解能源绿色、安全、经济的“不可能三角”矛盾。

  绿色:助力能源清洁绿色

  党的二十大报告指出,“加快发展方式绿色转型。推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节。加快推动产业结构、能源结构、交通运输结构等调整优化”。随着新型电力系统建设进程的不断加速,能源系统“源网荷储”各环节形态发生巨大变革,呈现“多能协同互补、多网融合互联、源网荷储互动”三大特征,数字电网作为新型电力系统的关键载体,是能源系统绿色低碳转型的有效支撑。

  数字电网消纳多种能源,提高能源系统绿色消纳能力。在发电侧,面临风电、光伏新能源接入比例越来越高,新能源集中式与分布式并重。数字电网以先进数字技术支撑大规模可再生能源协同优化调度,发挥不同能源品种的特点和优势,最大限度消纳清洁能源。

  数字电网高效接入多元主体,提高能源系统灵活调节能力。目前,各类分布式能源、电动汽车、产消兼具型用户、虚拟聚合体等主体并存,同时规模化储能增加,新储能形式不断涌现。数字电网以“数据+算力+算法”形成可观、可测、可控的数字化平台,实时掌握电网运行全生命周期信息,并能够快速、及时作出反。旄玫芈愣嘣谐≈魈宀煌嫠咔,提升能源系统利用效率。

  数字电网广泛连接“源网荷储”各环节,促进能源系统节能减碳。数字电网以电力和碳排放数据为纽带实现“源网荷储”各环节紧密耦合,开展多环节碳监测、碳追踪、碳计量、碳认证,建立完整准确的全口径电—碳模型,并据此进行碳排放趋势分析,挖掘电力系统和相关方的减碳潜力,对促进全社会节能减排发挥重要的作用。

  安全:保障能源系统安全稳定

  党的二十大报告指出,“加强重点领域安全能力建设,确保粮食、能源资源、重要产业链供应链安全”。新型电力系统运行存在随机性、波动性、复杂性、脆弱性等特征,数字电网以全面感知能力、超强算力和智能决策能力,保障能源系统的安全稳定。

  数字电网以全面感知能力应对新型电力系统随机性波动性。传统的测量控制体系和系统难以全面实时准确地捕捉新型电力系统状态,导致出现观测“盲区”。数字电网通过在端侧部署低成本、高精度、小型化、轻量级的传感装置和数字化控制终端,在云侧部署云边协同全域物联网,全方位增强电力系统的全面感知和保护控制能力。

  数字电网以超强计算能力处理新型电力系统动态行为复杂性。传统的基于电路方程的解析算法,面临新型电力系统复杂的动态行为时,可能产生维数和算力灾难。数字电网从数据层面实现多源数据融合与提炼,同时依托云计算、大数据等技术,形成对巨量数据的高效计算和处理能力。数字电网以公共数据资源和强大算力服务各层级系统的全栈式需求,以此支撑电力系统的运行分析、预测判断和决策支持。

  数字电网以智能决策能力破解新型电力系统全局寻优困难。新型电力系统是多元融合的复杂大系统,多目标条件下的寻优问题亟待破解。数字电网将在复杂非线性大系统计算理论、高性能求解算法、强解析的大数据方法、数字孪生建模与反演、人机交互技术等方面实现重大突破,以智能决策能力支撑新型电力系统全局寻优。

  经济:提升能源系统经济性

  党的二十大报告指出,“加快实现高水平科技自立自强。以国家战略需求为导向,集聚力量进行原创性引领性科技攻关,坚决打赢关键核心技术攻坚战”。数字电网带动产业链上下游协同攻关,助力核心技术创新,以高水平科技提升能源系统经济性。

  数字电网推动产业链协同创新,助力核心科技攻关。数字电网是典型的多领域融合型基础设施,其技术装备涵盖云、管、边、端、芯等环节。数字电网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”创新生态。数字电网将成为技术创新“领头雁”,带动产业链上下游协同攻关,加快芯片、操作系统、数字工具软件等“卡脖子”关键技术突破和国产化替代,打破电力工业“缺芯少魂”局面。

  数字电网发挥统一平台资源配置作用,优化资源配置效率。数字电网发展带来的本质变化是实现电力能源生产全流程、全产业链、全生命周期管理数据的可获取、可分析、可执行,促进数据的融合共享和开发利用。数字电网基于云和大数据等数字技术,构建“稳态+敏态”的数字化平台,基于电力数据,以信息流带动能量流、资金流、技术流、人才流、物资流,发挥统一平台资源配置作用,提升整个生态系统的资源配置效率,从而提升能源系统经济性。

  数字电网以高水平科技降低各环节成本,提升能源系统经济性。在输配电环节,数字电网通过先进设备的感知控制能力和智能算法的运算效率,一方面更高效、迅速、精确地作出反应,降低电能损耗;另一方面更及时、全面地获取设备数据,分析设备状态,从而大幅降低运维成本、延长设备使用寿命。在用电环节,数字电网通过虚拟电厂、电能替代等方式促进电能就地消纳,减少电能因远距离输送而带来的损耗。

  总之,数字电网建设是构建高效电力能源体系的关键环节,是突破能源“不可能三角”的关键手段,是能源行业高质量发展的必由之路。数字电网以数字化、智能化支撑绿色化,从而深入推进能源革命,加快建设能源强国。

  周思敏

  (作者单位:南网数字集团数字经济研究中心)

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