构建能源互联网应促进“两网”融合发展

核心提示 11月15日，国网经济技术研究院、清华大学电机系、清华四川能源互联网研究院在京共同主办经研论电·2019年“三型两网”创新发展研讨会。参会代表围绕“推进能源互联网规划引领 促进‘两网融合’高质量发展”主题碰撞智慧，为“三型两网”建设、电力系统高质量发展和能源转型献计献策。

电力系统是未来能源系统的核心

习近平总书记提出的“四个革命、一个合作”能源安全新战略，引领我国能源发展进入了新时代。推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系，是整个能源行业共同的使命。

当前我国已进入高质量发展阶段，作为关系国计民生的重要基础性产业，能源行业同样面临着如何实现高质量发展的挑战。

结合能源转型的大趋势，国家电网公司2019年年中工作会议明确提出，到2050年我国能源发展将实现“两个50%”，即非化石能源占一次能源消费比重超过50%，电能占终端能源消费比重超过50%。这将对能源电力发展产生深刻影响。

“展望未来，能源系统的核心是电力系统。在能源转型中，电能将占据更加重要的位置。”中国工程院院士、国家电网公司副总工程师郭剑波在经研论电·2019年“三型两网”创新发展研讨会上表示。

国网经济技术研究院董事长、党委书记潘尔生在研讨会上分析，从消费侧看，未来终端能源消费总量预计呈现先增加后减小的趋势，到2050年基本与2018年持平，而终端电能消费占比由2018年的25.5％提升到2050年的超过50％。

从供给侧看，非化石能源消费由2018年的14.3％提升到2050年超过50％，意味着增量消费需全部由非化石能源满足，存量消费中化石能源还要压减30％以上。这也意味着，未来进一步推动能源清洁化，关键要大力发展非化石能源发电。

“‘两个50％’的目标将给电网运行带来巨大挑战。”潘尔生说。未来电力负荷将持续增长，电力供应压力长期存在；具有很强随机性、波动性的新能源大规模并网，转动惯量、电压支撑、波动性、电力电子化等问题逐渐凸显；电网运行效率还面临下降风险。

面对这样的挑战，来自国内能源电力企业和高校的专家和学者，纷纷就能源变革下的电力系统发展提出建议。

郭剑波强调，在能源转型的大趋势下，电力系统更加应当注重转型及规划设计。“电力系统的发展要将新能源集中式和分布式发电并重发展、互为补充，要将远距离国内跨区、洲际输电和柔性直流电网并重，要推动高效率、智能化用电。”他还建议：电力系统规划要考虑系统容量高冗余、辅助服务增加、安全性约束以及市场化改革等因素，同时考虑源荷强时空不确定性引起设备利用率的不确定等；要研究适应能源转型的法律法规、技术规范；要强化国家层面的规划及其强制性作用，采用市场化手段决策。

清华大学副教授张宁表示，未来的能源系统将是对综合能源系统的集成及应用，需要做好建模与规划：“通过气、热等储能形式的引入，可提升电力系统灵活性，消纳更多可再生能源；通过不同品位能源的梯级利用，可提高终端能源利用效率，具有重要的经济价值和社会价值。”

推进“三型两网”建设构建能源互联网

近年来，随着互联网、大数据、智能电网、电动汽车等能源互联网领域的创新日益活跃，能源消费结构得到了持续优化，电力占终端能源能源消费比重持续提升。

今年年初，国家电网公司顺应能源革命和数字革命发展浪潮，提出了“三型两网、世界一流”战略目标，推动坚强智能电网与泛在电力物联网融合发展。

“两网”融合发展是电网转型升级的必由之路，成为研讨会代表们的共识。

“能源互联网是能源与信息技术的深度融合，是推动能源电力高质量发展，实现能源、电力清洁低碳安全高效的重要途径和抓手。”潘尔生说，“泛在电力物联网拥有普遍受益的价值体系，其中促进电网提质增效、推动能源低碳转型的价值追求将有力支撑‘两个50％’目标实现。”

我国能源资源和用能需求呈现逆向分布，大部分风、光等可再生能源资源都集中在西北地区。“要实现非化石能源占一次能源消费比重超过50%的目标，我们西北电网应该是个主战场。预计未来西北新能源装机可能会达到10亿千瓦级，是目前装机的10倍以上。”国网西北分部调控中心系统运行一处副处长霍超说。他表示，随着电力电子化设备规模不断扩大，送端电网元件耦合程度更加复杂、精准感知难度增大、电力平衡难度加大，要求电网必须采用泛在电力物联相关技术，以柔性化的手段应对能源转型的需求。

雄安，正坚持“世界眼光、国际标准、中国特色、高点定位”的规划理念，致力打造未来之城。国家电网公司正在雄安新区稳步推进以绿色引领、智慧共享、安全稳定为愿景的能源互联网建设。

雄安新区供电公司副总经理丁斌在研讨会上介绍了如何基于“三型两网”开展雄安能源互联网规划建设。历经两年，雄安供电公司汇聚了一大批系统内外优势资源，扎实推进能源互联网建设。按照“三型两网”建设思路，该公司以全面信息感知和终端应用便捷灵活为主，实现绿色坚强智能电网和泛在电力物联网“两网”融合；搭建特高压交直流为网架、“北风南水”的供电格局，配电网按照差异化建设原则，实现纵向源网荷储协调、横向多能优化互补。

“能源互联网与雄安智慧城市建设相契合，实现4个方面、16类场景、6大类数据全面感知，对内涵盖企业运行、运营和客户服务3个板块10个业务域，对外涵盖综合能源服务平台等5个业务域……”丁斌介绍，城市智慧能源管控系统（CIEMS）、智慧工地管控系统（EIM）及低压直流生态已经形成系列产品并在雄安落地应用。

拥抱数字化转型推动电力物联网发展

“2018年，中国整体数字经济的规模已经达到近31万亿元，约占GDP的三分之一。同比来看，美国差不多是21%、22％左右，世界平均水平差不多在12％～13%。所以说中国在这个领域已经领先于世界。”华为技术有限公司智能数据与存储领域副总裁董斐在研讨会上说。

董斐表示，拥抱数字化转型已经成为诸多行业的共识，传统行业正在逐步成为数字化主战场。比如在交通、电力领域，随着数字化的不断深入，人们已经意识到数据成为新的生产资料，智能成为新的生产力，越来越多的企业将数据基础设施建设作为数字化、智能化的一个关键。

清华大学教授沈沉表示，在当前能源革命和数字革命的发展浪潮下，探索应用数字孪生技术，将有效助力能源互联网发展。

他介绍，能源互联网是以电力系统为核心，利用可再生能源发电技术、信息技术，融合电力网络、天然气网络、供热/冷网络等多能源网以及电气交通网形成的能源互联共享网络。因构成网络多，特性差异大，不同能源子系统间耦合关系复杂，能源互联网的规划、运行和控制面临大量难题。能源互联网数字孪生是充分利用能源互联网的物理模型、先进计量基础设施提供的在线量测数据、能源互联网的历史运行数据，集成电气、流体、热力、计算机、通信、气候、经济等多学科知识进行的多物理量、多时空尺度、多概率的仿真过程，通过在虚拟空间中完成对能源互联网的映射，反映能源互联网的全生命周期过程。

“能源互联网数字孪生融合了物联网技术、通信技术、大数据分析技术和高性能计算技术，具有可视性、可预测性、可假设性、可解释性和可互动性等特点，有助于解决当前能源互联网发展面临的技术问题。”沈沉说。清华大学电机系和清华四川能源互联网研究院共同针对交直流混联电力系统开发了基于数字孪生技术的全电磁暂态云仿真平台——CloudPSS，针对能源互联网规划设计了能源互联网规划云平台——CloudIEPS。

在研讨会上，还有不少代表围绕电力物联和设计创新展开了丰富对话。会议认为，电力物联是未来电网的发展趋势，设计创新是如今电网的建设要道。多站融合、互联互通、能源互联、协同创新是电力系统发展的基本方向。数据是核心，绿色、融合是导向，开放、共享是目标。

在电力物联技术方面，国网经研院设计中心副主任李本良介绍了基于物联网思维的电力基础设施共享设计技术。在共享型企业建设中，输电线路、变电站作为电力基础设施，都可以与外界共享。比如，输电杆塔可以与气象、消防等行业共享，开展各种气象数据监测、 防火视频监测等，而遍布广泛的变电站也可以成为与储能站、充电站、通信基站、北斗基站等共同建设的共享型变电站。这些都将进一步推动泛在电力物联网发展，广泛连接内外部、上下游资源和需求，助力打造能源互联网生态圈。

在配电网发展建设讨论中，浙江大学教授江道灼分析，我国电力系统面临着日益增长的用电需求和对电能质量的要求，且呈现出非线性化、多样化的负荷特点，规范化配置、区块化分布、微网组合成网是未来的配电网新形态。他和团队构想了一种蜂巢状有源配电网，并正在开展关键技术研究，以期打造坚强的网络架构，让供电可靠性更高、消纳新能源能力更强、扩展灵活性更高，并助力更好地实现电力市场化。