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劉祥民:智慧能源研究與實踐

時間:[2019-04-16 ] 信息來源:中電新聞網
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  能源是推動人類社會進步的重要物質基礎。歷史上,每一次能源革命都帶動了全球經濟社會的跨越式發展和巨大進步。隨著數字經濟時代的到來,世界各國都已開始搶占新一輪全球能源變革和經濟科技競爭的制高點,采用智慧化應對全球能源挑戰和引領能源發展已成為國際社會共識,全球能源系統正在經歷著一場深刻變革。

 
  一、智慧能源的意義
 
  黨的十九大指出,推進能源生產和消費革命,構建清潔低碳、安全高效的能源體系。改革開放以來,我國能源發展取得了顯著的成績,有力支撐了經濟社會的發展進步。但在落實國家能源戰略的過程中,我們存在一系列需要面對的問題與挑戰。能源系統運行面臨著日益嚴峻的非常規安全,中國已成為全球最大的能源生產和消費國,能源安全關乎國家安全,保障能源安全和能源高質量發展至關重要。能源生產消費帶來的溫室氣體排放和環境污染仍然嚴重。黨的十九大報告提出,推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合,在中高端消費、創新引領等領域培育新增長點、形成新動能。為落實我國能源革命戰略、應對能源發展的問題與挑戰,推進新一代信息技術與各類能源的生產輸送消費深度融合,發展智慧能源是一個戰略性抓手。
 
  智慧能源是優化能源結構,實現清潔低碳發展,提升能源安全保障能力的必然選擇。我國是一個富煤貧油少氣的國家,2018年,我國石油對外依存度接近70%,天然氣對外依存度超過45%,化石能源消耗帶來了嚴重的環境污染、氣候變化問題,能源生產結構調整是構建新的能源體系的基本要求。新一代信息技術的應用,一方面將推動化石能源開采加工輸送應用的智能化,另一方面可大幅降低可再生能源開發成本,提高消納能力,從而優化能源結構,降低化石能源的比重,緩解資源不足的壓力,提高安全保障能力。比如國家電投黃河公司,通過建立水電站與光伏電站的智能調度系統,打造了龍羊峽水光互補電站,有效應對了光伏發電的間歇性、波動性問題,光伏發電得到全額消納。在安全保障方面,通過實施數字化智能化,開展能源運行的監測分析預警,能夠為管理決策提供支持,更好地支撐突發事件應急處置,并有效保障網絡信息安全。
 
  智慧能源是提高能源生產利用效率的關鍵舉措。單一的能源供應和消費形態,其效率相對較低。借助數字化智能化手段,建立多種能源形式智慧集成,提升能源生產、消費智慧化水平,將極大提升能源效率。國家電投開發建設的典型綜合能源項目,利用物聯網、互聯網+分布式控制系統等技術,實現全站運行全時自動化,實現電熱冷氣水一體化供應,平均能源效率達到80%以上(上海前灘項目),節能40%以上,減排溫室氣體接近50%等。從行業來看,智慧能源是全行業全產業鏈價值體系的重構,將目前主要基于化石能源特性完全耦合的既有能源體系,演變成為可再生能源為主體、用戶充分參與、源網荷儲協調發展的現代能源體系。能源的智慧化是支撐現代能源體系建設、重塑能源價值鏈的新動能。
 
  智慧能源是實現能源行業高質量發展的有效途徑。全面推進能源革命,不再是簡單地增加供給、提高利用效率,而是需要全面革命,對能源供給和消費方式進行重構,用開放的思維和創新的形式建立一套全新能源流動體系,重新定義價值鏈,實現基礎設施智能化、生產消費互動化、信息流動充分化。從長遠看,智慧能源將超越技術范疇,成為一種具有超強融合能力的產業生態,可能會顛覆傳統能源行業的產業結構、市場環境、商業模式、技術體系及管理機制,就像淘寶、支付寶、微信一樣給社會生活帶來巨大變革。
 
  推動智慧能源發展己成為全球共識,德國、英國、日本、美國等發達國家在其能源戰略中都提出了智慧能源計劃或解決方案并在加速推進,國際能源企業也在不斷通過推進智慧能源建設實現轉型升級。我們國家已經行動起來,國家出臺了相關政策,多個企業開展了探索和實踐,我們要力爭在這一領域形成更大國際話語權。
 
  二、智慧能源的理解
 
  智慧能源是以電力系統為核心,多種類型能源在物理網絡上互聯互通,充分利用互聯網思維和物聯網技術,實現橫向多能互補,縱向“源網荷儲”協調優化,具備全面互聯、全面感知、全面智能、全面協同等特征的新型能源生態體系。其技術本質是通過信息的充分和自由流動,有效降低能源系統的隨機性,消除不確定性;更好地解決能源安全、清潔低碳、高效便捷三大基本問題。
 
  智慧能源的載體是能源。無論是開發利用技術,還是生產消費制度,我們研究的對象與載體始終都是能源,我們不懈探索的目的也是尋覓更加安全、充足、清潔的能源,從人類社會長運發展的需求來看,可再生能源、氫能、核能將成為人類新一代的能源。適應能源轉型,電力系統就需要從大規模集中單向網絡向與分布式雙向網絡并重的轉型,這一轉型的核心是電力供應從一個基于傳統的基本負荷系統轉向更加靈活的、主要甚至全部由可再生能源驅動的系統轉型。因此,這種轉型和重構,將引發技術創新和投資方向的轉變。作為智慧能源的發展標志,除了清潔低碳、安全高效,還要增加靈活性和經濟性等維度的特征。
 
  智慧能源的動力是創新。蒸汽機與內燃機的科技創新推進了工業文明的進步,智慧能源的發展,更加需要人類智慧來推動。未來,清潔能源成為主力、電力成為核心,我們必須有效解決清潔能源帶來的不確定性問題、源網荷儲耦合利用問題、大規模能量輸送與就地分布式生產使用的協同優化控制和成本問題。數字時代的到來,從物聯網、云計算,到人工智能和實時控制等技術,都將為解決這些問題提供支持。能源系統的物理世界與數字世界高度融合,將迎來能源生產和消費方式的革命性變化。
 
  智慧能源的保障是制度。未來能源系統不再僅僅是發輸變配用的線性關系,還有生產和消費耦合在一起的蜂巢式、模塊化的分布式結構。能源體制上去中心化的變革和能源價值市場化,呼喚電力市場新秩序新制度新標準,加快提升能源的技術效率、管理效率和配置效率。
 
  智慧能源的精髓是智慧。智慧是對事物認識、辨析、判斷處理和發明創造的能力,它超越了程式化的智能行為和技術,具備了自主學習、持續優化的能力;不僅融匯于能源開發利用技術創新中,還體現在能源生產消費制度變革上。通過數據、信息、知識到智慧的不斷上升和聚變,實現技術與制度的匹配,促進生產全要素、全流程、全產業鏈、全生命周期管理的資源配置優化,構建全新產業生態。
 
  三、國家電投的實踐
 
  近幾年來,國家電投按照國務院國資委以信息化推動企業高質量發展的要求,倡導并持續推進智慧能源建設,按照“智慧+N”的總體思路,實現了智慧與安全保障、水、火、風、光、核、氣等業態的深度融合,建成了全球規模最大的龍羊峽水光互補電站,開創了傳統能源與新能源協調運行的先河;圍繞核能研發、設計、驗證、建造、制造、運維六個業務板塊,構建“智慧核能”生態圈;通過清潔燃燒、遠程診斷、智慧運維實現了傳統火電友好運行;通過綜合運用各項先進技術,建設智能水情預報,大壩安全監測,水電遠程集控,實現跨流域電站群智能調度、智能決策;通過融合互聯網和電力氣象技術,建設無人值守的智慧風電、光伏電站,開展運維集控區域維檢,遠程診斷,無人機、機器人巡視、狀態檢修,實現風光資源的高效利用。國家電投智慧能源技術在集團各發電業態的落地實施取得了明顯成效。
 
  國家電投所屬的中電國際聯合清華大學在北科園智慧能源項目中,按照電網支撐、多能互補、電熱協同、移峰填谷、梯級利用、智能控制的原則,將復雜多變的能流轉換成可以度量的數據,進行實時建模和狀態感知,又將數字通過信息技術再次轉化為能源流,充分利用冷熱電氣多能耦合和源網荷儲協同,考慮設備能量轉化效率,設定不同的目標函數,科學制定算法形成智慧能源操作系統,實現了能源效率提升30%的進步。再比如剛才馮總所介紹的,天津分公司基于“大數據+能源”的創新理念,構建了“產品、資源、業務”為一體的商業模式,先后開發了光伏監控及大數據分析平臺、建筑能源管理系統、充電樁服務管理平臺等,促進了清潔能源區域內的消納,為用戶提供了高效、靈活、便捷、經濟的能源供應和增值服務。
 
  同時,國家電投正在上海前灘、福建平潭、珠海橫琴、天津棉三等地推進41個智慧能源項目,這些在“能源數字化、數字能源化”方面的探索與嘗試,是我們推進智慧能源的一個縮影。
 
  目前,國家電投集團在有關部委支持和指導下,正積極推進能源智慧信息平臺建設。通過平臺建設,實現對能源生產消費的監測、分析、預警,為能源管理決策提供技術支持,支撐能源突發事件應急與處置,有效保障信息化條件下的能源網絡安全。通過平臺建設,系統性推進企業智能化建設和改造,提高資源利用效率,培育新業態,形成新動能,促進供給側結構性改革;通過平臺建設,為我國能源裝備設計、制造、運行提供數據支撐,促進兩化深度融合,為推動能源裝備制造業及相關領域高質量發展創造條件。
 
  同時,按照國資委部署,在各相關單位的支持下,組建了中能融合智慧科技有限公司,作為能源智慧信息平臺的承擔載體;并與中電聯共同發起成立了中國智慧能源產業聯盟,以期有效匯聚整合政、產、學、研、用各方資源及優勢,打造貫穿創新鏈、產業鏈、資本鏈的創新系統,為全面提升我國智慧能源產業技術研發、管理水平和國際競爭能力,推動形成涵蓋能源生產、消費、交易、服務等門類齊全、布局合理、結構優化的國家智慧能源產業生態,加快構建清潔低碳、安全高效能源體系,為保障國家能源安全提供支撐。
 
  各位來賓,我們已經站在了能源革命的潮頭。中國作為能源生產和消費大國,大力推進能源革命和能源轉型,努力構建清潔低碳安全高效的能源體系,既是推動能源革命的本質要求,也是經濟社會轉型發展的迫切需要。這就要求我們有領跑者的思維和擔當,提供中國智慧能源解決方案,著力推動能源結構優化和轉型升級,引領全球智慧能源發展。(作者系國家電力投資集團有限公司黨組成員、副總經理)
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