數(shù)字智慧助力提高終端能效
——訪全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織發(fā)展局研究員袁圓

本刊記者 王睿佳/ 編輯 劉光林

近日，國家能源局印發(fā)《關于加快推進能源數(shù)字化智能化發(fā)展的若干意見》（以下簡稱《意見》），就加快能源產(chǎn)業(yè)與數(shù)字技術融合發(fā)展提出了具體要求，強調應積極開展終端用能等領域設備設施、工藝流程的智能化建設，提高能源系統(tǒng)靈活感知和高效生產(chǎn)運行能力，促進源網(wǎng)荷互動、多能協(xié)同互補。本刊記者就如何通過數(shù)字化智能化加快能源消費節(jié)能提效、如何提升源網(wǎng)荷儲協(xié)調互動水平等問題采訪了全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織發(fā)展局研究員袁圓。

《中國電業(yè)與能源》：《意見》指出，以提高終端能源利用效能為目標，推進多能互補集成供能基礎設施建設。請您談談當前我國終端用能領域智能化的現(xiàn)狀。

袁圓：目前我國推進以特高壓電網(wǎng)為骨干、各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的堅強智能電網(wǎng)的建設，智能終端用能是一個重要組成部分。我國當前終端用能領域智能化發(fā)展呈現(xiàn)以下特征：

一是終端能源裝備蓬勃發(fā)展。如智能傳感與量測技術的進步，使面向海量終端的多傳感協(xié)同感知、數(shù)據(jù)實時采集和精準計量監(jiān)測水平大幅提升，推動了能源裝備感知終端的集成應用。電能表、電量變送器、指示儀表及各類采樣設備都向多參數(shù)智能信息采樣終端方向發(fā)展，智能終端將集中信息采樣、統(tǒng)一調用、分布式處理等功能，按需傳輸、存儲與顯示，并具有即插即用與自適應功能。

二是能源基礎設施終端智能化提升。如基于人工智能的能源狀態(tài)識別、可靠性評估及故障診斷等技術以及應用于復雜環(huán)境檢測的智能機器人、無人機等實體終端的發(fā)展，大幅提升了遠程設備操控、智能巡檢、智能運維、故障診斷、應急救援工作的數(shù)字化、智能化水平。未來，人工智能將在能源領域發(fā)揮更大作用，例如創(chuàng)建自主機器人，可以在危險情況下取代人類，執(zhí)行諸如勘測高壓電力線路，以及在海底、地下、強輻射等復雜危險環(huán)境下的勘探檢測等任務。

三是逐步形成綠色能源消費新模式。隨著數(shù)字化智能化技術與能源產(chǎn)業(yè)的深度融合，綜合性智慧能源項目逐漸增多，如應用于智慧城鎮(zhèn)、集群樓宇、產(chǎn)業(yè)園區(qū)，打造出一批高效節(jié)能的示范區(qū)。同時，終端智能化發(fā)展也有助于改變能源消費模式。例如，在用戶側安裝智能電表，提供有關個人能源消耗的各項數(shù)據(jù)，相關機構可以使用這些數(shù)據(jù)更好地預測未來能耗水平，用戶也能夠通過這些數(shù)據(jù)更好地管理能耗。

《中國電業(yè)與能源》：當前，以產(chǎn)業(yè)園區(qū)、新能源汽車等用能需求為代表的終端用能領域不斷發(fā)展壯大，如何通過數(shù)字化智能化加快能源消費節(jié)能提效？

袁圓：《意見》明確提出，以數(shù)字化智能化用能加快能源消費環(huán)節(jié)節(jié)能提效，以新模式新業(yè)態(tài)促進數(shù)字能源生態(tài)構建。這從政策導向方面給予了大力支持。

數(shù)字化智能化技術加快能源消費節(jié)能提效的關鍵在于其主動性、可控性，這其實是互聯(lián)網(wǎng)技術與能源體系相結合的產(chǎn)物，大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、云計算等技術，與能源、建筑、交通、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等結合，成為節(jié)能的有力手段。例如產(chǎn)業(yè)園區(qū)、企業(yè)等可進行能源數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)能源消耗可視化，真正做到對電、水、氣、熱等設備運行狀態(tài)無盲區(qū)、全參數(shù)實時監(jiān)測。當前，一些企業(yè)通過數(shù)字化智能化技術在加快消費節(jié)能提效方面已取得一些成果，把智慧能源作為重要發(fā)力點、創(chuàng)新點和增長極，積極向智慧城鎮(zhèn)、集群樓宇、產(chǎn)業(yè)園區(qū)及終端用戶拓展。

值得一提的是，新能源汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展促進了動力電池、驅動電機、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等技術的突破。預計到2030 年，我國新能源汽車產(chǎn)量將超過1500 萬輛，保有量達到1億輛。今后，車網(wǎng)互動尤其是規(guī)?；嚲W(wǎng)互動，能夠促進電動汽車以更加靈活可調度的移動儲能單元參與電網(wǎng)，充分發(fā)揮新能源汽車的負荷調節(jié)潛力，幫助加快實現(xiàn)能源消費節(jié)能提效。

另外，隨著人工智能驅動的智能家居的逐步推廣，智能設備也將更加普及，這些設備與其他家用設備通信能夠識別能源浪費問題，從而改善用戶用能習慣。例如用戶能夠通過智能設備找出最經(jīng)濟時段為車充電或用電洗衣服做飯等?；诖?，在用電、用能場景下，利用數(shù)字化手段，全面挖掘數(shù)據(jù)價值，從而實現(xiàn)合理用能和節(jié)能提效。

《中國電業(yè)與能源》：在大力推進以數(shù)字化智能化支撐新型電力系統(tǒng)建設的背景下，應如何提升源網(wǎng)荷儲協(xié)調互動水平？

袁圓：在能源數(shù)字化智能化發(fā)展進程中，要不斷深化能源科技與數(shù)字化技術的交互融合，加速推進源網(wǎng)荷儲一體化發(fā)展。

一是利用建設規(guī)劃、實時運行、日常管理、天氣溫度等大數(shù)據(jù)，通過數(shù)字化技術對負荷需求、運營效率、輸電能力等進行精準預測，從而在宏觀上制定基礎設施建設規(guī)劃。

二是通過廣泛運用數(shù)字化技術，構建電力系統(tǒng)大規(guī)模模型，結合彈性輸電技術和多端直流網(wǎng)進行多種能源的快速功率互補及調配，利用不同地區(qū)氣候差異、不同類型能源發(fā)電特征差異，在更大范圍內實現(xiàn)多能互補，降低波動性隨機性的影響。

三是利用新一代數(shù)字技術突破新能源技術瓶頸，在高負荷地區(qū)加快構建綜合智慧零碳電廠，增強新能源消納能力。積極推進綠能交通、綠電轉換產(chǎn)業(yè)落地。

四是基于多層次、多尺度、高維度的數(shù)據(jù)挖掘，實現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的分層分域分權協(xié)同管理，構建電網(wǎng)精準仿真的智能數(shù)據(jù)管理平臺，動態(tài)調配優(yōu)化各能源基地外送通道的輸電潛力。

五是充分運用數(shù)字化智能化技術優(yōu)化儲能發(fā)展方式。充分發(fā)揮儲電、儲熱、儲氣、儲冷在規(guī)模、效率和成本方面的各自優(yōu)勢，實現(xiàn)多類儲能的有機結合。利用先進數(shù)字技術推進儲能聚合、儲能共享等新興業(yè)態(tài)，最大化利用儲能資源，充分發(fā)揮儲能的調峰、調頻和備用等多重效益。

《中國電業(yè)與能源》：圍繞發(fā)電企業(yè)、新型儲能、虛擬電廠等電力市場主體發(fā)展需要，在數(shù)字能源生態(tài)構建中都有哪些新模式、新業(yè)態(tài)？

袁圓：數(shù)字能源生態(tài)的形成，需要運用數(shù)字化手段將發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)公司、金融機構以及用戶等各個市場主體有機融合，從而形成源網(wǎng)荷儲一體化的智慧能源系統(tǒng)，這一過程將不斷催生新模式、新業(yè)態(tài)。

一是“源”方面的“新能源+儲能”模式。在數(shù)字能源生態(tài)中，清潔化是對“源”的首要要求，隨著新能源大量并網(wǎng)，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定受到威脅，儲能就成為不可或缺的關鍵性資源。通過數(shù)字化技術與風光儲能的深度融合，不僅能夠更快推進相關儲能技術的發(fā)展，而且能夠推動發(fā)電端的科學規(guī)劃調控。當前我國已經(jīng)出現(xiàn)了集中式“新能源+儲能”的新型源網(wǎng)荷儲一體化發(fā)展模式，能夠有效提升新能源發(fā)電收益與電力系統(tǒng)輸出功率的穩(wěn)定性。

二是“網(wǎng)”方面的分布式能源耦合。數(shù)字能源生態(tài)背景下，通過充分利用數(shù)字技術及智能化調控手段，能夠將分布式能源、閑置儲能、可控負荷等資源充分耦合，實現(xiàn)與電力系統(tǒng)的雙向供電，保障電力市場供需平衡，從而形成“虛擬電廠”“共享儲能”等全新業(yè)態(tài)。例如，深圳虛擬電廠管理中心通過與36家虛擬電廠聚合商企業(yè)簽約，將全市5G 通信基站儲能統(tǒng)一并網(wǎng)，為保障能源電力系統(tǒng)安全提供超過20萬千瓦的快速、靈活調節(jié)能力。

三是在“荷”方面，滿足用戶智能交互需求。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，用戶智能交互需求突出，新型數(shù)字技術賦能電力系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)對用戶側海量信息全面動態(tài)分析整合，快速響應個性化需求，支撐數(shù)字能源生態(tài)在用戶側的落地實現(xiàn)。例如廈門積極發(fā)展新能源汽車反向充電的新業(yè)態(tài)，通過安裝60千瓦直流V2G充電樁，車載動力電池能夠通過充電樁向電網(wǎng)反向充電，使用戶獲取峰谷價差套利，同時保證電力穩(wěn)定供應，實現(xiàn)用戶、電網(wǎng)和發(fā)電企業(yè)的互利共贏。

《中國電業(yè)與能源》：請談談如何通過基礎設施、工藝流程的數(shù)字化智能化發(fā)展，提高能源系統(tǒng)靈活感知和高效生產(chǎn)運行能力。

袁圓：通過推進數(shù)字技術與風光儲等的深度融合，有助于加快電力數(shù)字化、綠色化協(xié)同發(fā)展，提升能源系統(tǒng)智能感知、靈活控制、智能協(xié)調能力，提高發(fā)電、變電、調度、配網(wǎng)等環(huán)節(jié)運營效率。

一是充分利用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新一代數(shù)字技術為電力系統(tǒng)賦能，著力推動智能化能源系統(tǒng)數(shù)字技術支撐體系構建，加快配電網(wǎng)改造及數(shù)字化升級，全面提升能源系統(tǒng)電力監(jiān)測、預測與協(xié)調消納能力。

二是集中力量在智能化關鍵核心技術方面取得突破，以重點示范項目為依托，運用數(shù)字技術加快柔性直流輸配電、新型電力系統(tǒng)仿真及調度運行等技術的研發(fā)、示范以及推廣應用，逐步形成能源系統(tǒng)智能感知及調控體系。

三是推進第五代通信技術、先進算力算法、智慧城市、智慧交通等與儲能技術的深度融合，提升數(shù)字化能源產(chǎn)品在5G基站、新能源汽車充電樁等新型基礎設施領域的應用水平，逐步構建自平衡、自運行、自處理的源網(wǎng)荷儲一體化智慧能源系統(tǒng)。