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数字电网助推“先立后破” 优化能源结构

2022-12-02 14:11来源:南方电网报作者:熊洁旖关键词:数字电网新型电力系统南方电网收藏点赞

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党的二十大报告指出,“实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。立足我国能源资源禀赋,坚持先立后破,有计划分步骤实施碳达峰行动。完善能源消耗总量和强度调控,重点控制化石能源消费,逐步转向碳排放总量和强度‘双控’制度。”基于富煤贫油少气的现实国情,实现“双碳”目标,并非期望风电、光伏等新能源在短期内“担大梁”,也不可一味摈弃承担“压舱石”角色的煤炭,而应形成多能互补的能源优化组合,把“先立后破”作为能源结构优化的主要思路与实现路径。

数字电网作为能源革命和数字革命并行背景下电力与算力相互转换的复合产物,以云计算、物联网、人工智能等新一代数字技术为关键支撑,以数据为基础生产要素,是电力基础设施网络化、数字化、智能化的综合形态。数字电网既可以推动新能源的绿色消纳,也可以促进用能端的节能,即从“先立、立新”和“后破、破旧”两方面促进能源结构的逐步优化调整,进而推动能源低碳转型。

推动“立新”:促进新能源消纳

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。”清洁能源、新能源的产生和消纳是驱动形成绿色低碳的生产与生活方式的关键,数字电网可从数据、技术和工具三个层面为新能源的绿色消纳提供支持。

1.数据赋能

依托海量传感设备,数字电网的数据采集具有极高的广泛性和实时性。在能源生产层面,异常指标、供电预测数据等有助于及时掌握设备运行状态,应早尽早做好风险预警;企业运营层面,人员绩效、项目进度、资产管理等数据均为企业效率优化的评估基点和改善目标。数字电网承载的多源异构数据,为风、光等新能源转化为电能的全过程提供了监测、传输与转化利用的基础,通过隐性知识的显性化、显性知识的体系化,将数据转化为信息,信息提炼成知识,最终以知识驱动决策,推动绿色变革。

2.技术赋能

数字技术可用于增强对新能源“可观、可测、可控”的水平,从新能源的接入、传输到消费,智能传感、物联网技术可实现对物理电网的全面感知和广泛连接,是数字电网的基础;云计算能够提供弹性的信息化资源与服务,为数字电网提供强大算力支撑;人工智能技术可持续提升新能源预测水平,运用“云管边端”融合与先进控制技术,增强新能源场站接入电力系统调峰调频的能力。

3.工具赋能

数字化技术支撑了一系列数字工具(平台、系统等)的建设与应用,是新型电力系统建设的必要条件。依托于强大的“算法+算元+算力”工具,新型电力系统将成为具备显著数字化特征的信息物理系统,鉴于其“弱惯性”特征,难以通过常规数学模型来表达,控制保护体系需要高频响应更加短暂的电磁暂态过程,因而电力系统的研究焦点将从传统的设备同步转移至数据同步过程。“南网云”平台和物联网工具,为超大规模的设备连接和信息处理提供了关键基础设施,而“云大脑+边缘节点”融合调控等工具,可以提高“源网荷储”协调互动的能力。

稳步“破旧”:推动平稳降碳减排

党的二十大报告指出,“统筹产业结构调整、污染治理、生态保护、应对气候变化,协同推进降碳、减污、扩绿、增长,推进生态优先、节约集约、绿色低碳发展。”在此过程中,数字电网可通过感知、分析和预测功能促进节能减排和资源优化。

1.高效节约,联动用户释放需求潜能

数字电网融合物联网与区块链技术,从用户端聚合海量可调节资源,通过即时可查、定时反馈与及时预警相结合的数据集成方式(如指标提炼、可视化等向用户展示用电情况),建设虚拟电厂,引导企业与个人用户合理用电,双向联动发电侧与负荷侧,促成“电供荷用,荷随电调”的动态平衡。通过大数据分析工具和手段,电网企业靠近终端用户,数字电网通过构建适应新型电力系统的现代供电服务体系,推进数字技术深入融入用户服务全业务、全流程,实现线上线下服务的无缝对接,提升服务效率和客户体验,支撑业务创新,持续释放需求潜能。

2.结构优化,推动供能降碳

随着新型电力系统的深入演进,电源结构由可控可测、连续出力的煤电装机占主导,逐步转向高不确定性、低可控性出力的新能源发电装机,负荷特性则由传统的刚性、纯消费性向柔性、产消一体性转变。传统化石能源在生产、传输与分配的过程中,也应依循降碳路线,通过数字电网“算力+电力”的工具手段,变革煤、石油、天然气的生产发电环节,及时监测碳排放指标,并开展碳捕获工作。

新能源电力存在能量源稀疏、有效发电时长短、地域分布不均、季节变化差异大、难以应对极端气候等问题。数字电网以广泛部署的微型传感器作为数据源,通过充分挖掘海量非电气参数与电气参数的大数据关联关系,拓展海量分布式主体接入、监视、控制、市场化运作与服务的能力,形成“云大脑+边缘节点”两级协同运作的云边融合新业态,使得新型电力系统拥有更加敏锐的“感官”和更加智慧的“大脑”,基于电网运行大数据,建设覆盖网、省、地三级的人工智能预测算法库,利用人工智能模型实现间歇性分布式电源发电网格预测,保障新能源发电比例的可感知、可控制。

科技演进的过程,是能量利用效率越来越高的过程和不断用信息去代替能量的过程。当电力数据成为能源领域的生产要素,数字电网便能通过助力能源的“先立后破”,在推动“双碳”目标的进程中,发挥着举足轻重的作用。

(作者单位:南网数字集团数字经济研究中心)


原标题:数字电网助推“先立后破” 优化能源结构
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