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

“要實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，意味著未來中國的能源結構要以可再生能源為主。到2060年，能源供給側脫碳，實現(xiàn)以新能源為主體，消費側以泛電氣化為特征，電成為主力，同時電力系統(tǒng)與電力電子技術、數(shù)字技術深度融合。”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)集成國際會議”上表示。

基于能源結構調整大勢和碳達峰、碳中和目標，李立浧提出了“透明電網(wǎng)”的構想。“打破能源行業(yè)存在的技術、體制與市場壁壘，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的可見、可知、可控，狀態(tài)透明。未來，能源和電力從生產側到輸送側、用戶側全流程融合發(fā)展，實現(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：“預計到2060年，供給側清潔電源將成為主力電源，可再生能源占比或達90%，光伏、風電成為新增能源的主力軍，形成綜合能源系統(tǒng)。消費側方面，電能成為能源消費的主流，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）。用戶體驗成為新能源車發(fā)展的關鍵驅動力，新能源車實現(xiàn)全覆蓋。”

“與常規(guī)能源系統(tǒng)以化石能源為主、各類能源獨立運行相比，綜合能源系統(tǒng)中氣、電、冷、熱、蓄、新能源等協(xié)調互濟，梯級應用，其復雜性遠高于常規(guī)能源系統(tǒng)。”李立浧指出，“屆時，全國發(fā)電裝機容量近百億千瓦，而風光新能源單機容量僅兆瓦級別，數(shù)量龐大的機組只靠人工調度不可想象。”

如何解決這一問題？李立浧認為，要源網(wǎng)荷儲協(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、智能化技術具有巨大的爆發(fā)力，有望成為應對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一步提速，建設‘透明電網(wǎng)’正是朝著這一目標前進。”

順應數(shù)字化時代發(fā)展趨勢，積極推動能源轉型已成為行業(yè)共識。李立浧表示，目前能源行業(yè)存在技術、體制與市場壁壘，能源供應側、傳輸側和消費側都存在大量信息不透明、不共享等問題，是能源轉型面臨的重要挑戰(zhàn)。“當前亟需以‘透明電網(wǎng)’為核心，推動能源低碳轉型，構建安全高效的現(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、輸電和用電的關系，整個透明化系統(tǒng)讓各方充分融合互動。社會各方能夠廣泛深入?yún)⑴c電力生產、消費等各個環(huán)節(jié)，協(xié)同促進能源電力的安全高效、綠色低碳發(fā)展。”

李立浧以交通、農業(yè)為例，闡述了“透明電網(wǎng)”理念的由來。“交通導航系統(tǒng)將路況、車況可以清晰透明地展現(xiàn)在網(wǎng)絡上，有助于及時判斷交通擁堵狀態(tài)、車輛健康狀況、規(guī)劃行車路線等完成自動駕駛。現(xiàn)代農業(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)能自動判斷澆水施肥的量與時間，可以節(jié)省15%—30%的水，作物產量能提高20%左右。電力網(wǎng)絡和交通路網(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)為何不能實時展現(xiàn)呢？”

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

數(shù)字孿生技術是關鍵抓手

如何建設“透明電網(wǎng)”？

李立浧認為，“透明電網(wǎng)”的核心是獲取真實、即時的數(shù)字數(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，需要智能設備，實現(xiàn)設備智能化，這些設備不僅能維持原有功能，還能提供電壓、電流、溫度等實時信息。

更關鍵的是，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航系統(tǒng)的強大軟件平臺，實現(xiàn)導航運行。屆時，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，構建何種軟件平臺？李立浧認為，構建智慧能源生態(tài)系統(tǒng)是我國能源行業(yè)的發(fā)展趨勢，數(shù)字孿生技術將成為解決當前智慧能源發(fā)展面臨問題的關鍵抓手。

李立浧進一步指出，電力系統(tǒng)可以基于程序構建數(shù)字孿生的軟件平臺，對設備、潮流等進行全自動實時監(jiān)測和管理，實現(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，還有許多工作要做，需要電力系統(tǒng)內外的專家共同努力。”

李立浧表示：“我國的數(shù)字孿生標準制定尚處于起步階段，亟需啟動數(shù)字孿生相關標準的制定。同時，教育和科研機構盡快制定相關人才培養(yǎng)方案，鼓勵相關資源向智慧能源行業(yè)的數(shù)字孿生技術方向傾斜，增強技術推廣過程中的人才培育；以全球視野和格局進行人才培養(yǎng)和技術交流，為實現(xiàn)我國能源系統(tǒng)的數(shù)字化轉型，建設透明電力系統(tǒng)，提供堅強支撐。”