中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)融媒體記者 杜壯
需求驅(qū)動(dòng)，綠電進(jìn)駐交易市場
新能源在多年來“政策驅(qū)動(dòng)”下經(jīng)歷了大發(fā)展階段，走向了“需求驅(qū)動(dòng)”的新起點(diǎn)。在當(dāng)前電力市場建設(shè)成果基礎(chǔ)上，試點(diǎn)開展綠電交易，著眼綠色能源生產(chǎn)消費(fèi)市場體系和長效機(jī)制構(gòu)建，是電力行業(yè)助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要舉措。從綠證交易到綠電交易，如何精準(zhǔn)匹配發(fā)電方和用戶的需求？綠電交易市場的建立意義何在，如何推行？能否以市場化為抓手，促進(jìn)電價(jià)合理波動(dòng)？數(shù)字化技術(shù)對助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)有何啟發(fā)？本期專題，將與您一起探討綠電進(jìn)駐交易市場將面臨的風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)。
瓦特是功率單位，在電力行業(yè)中隨處可見，比特是信息量單位，是數(shù)字時(shí)代的象征。在眾多的數(shù)字技術(shù)中，數(shù)字孿生成為電網(wǎng)數(shù)字化的重點(diǎn)技術(shù)之一。電網(wǎng)企業(yè)直指數(shù)字化在電網(wǎng)“新基建”中的核心地位，瞄準(zhǔn)“數(shù)字新基建”。
2020年我國能源消費(fèi)產(chǎn)生的二氧化碳排放中，電力行業(yè)占能源行業(yè)二氧化碳排放總量的42.5%左右，電力行業(yè)的碳達(dá)峰、碳中和進(jìn)度影響著整個(gè)“碳中和、碳達(dá)峰”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的進(jìn)程。在新型電力系統(tǒng)中，電源、電網(wǎng)、儲(chǔ)能、負(fù)荷（源網(wǎng)儲(chǔ)荷）各個(gè)環(huán)節(jié)相互耦合，使得電力系統(tǒng)的分析必須由過去孤立分析方式，向各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同分析轉(zhuǎn)變，構(gòu)建數(shù)字電網(wǎng)變得更為迫切。
瓦特是功率單位，在電力行業(yè)中隨處可見，比特是信息量單位，是數(shù)字時(shí)代的象征。數(shù)字孿生等技術(shù)的應(yīng)用，讓數(shù)字電網(wǎng)“比特”和“瓦特”走向了深度融合。
讓電網(wǎng)變得更“聰明”
能源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)和動(dòng)力，在“雙碳”背景下，我國能源行業(yè)走上數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源具有隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性特征，電力系統(tǒng)“雙高”“雙峰”的特性明顯，伴隨“碳中和、碳達(dá)峰”目標(biāo)帶來的更大規(guī)模并網(wǎng)，電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和電力電量平衡面臨極大考驗(yàn)。為了有效保障在新能源大規(guī)模并網(wǎng)后的電網(wǎng)運(yùn)行安全，能源使用效率的提高變得更為重要。
通過App報(bào)裝90千伏安的制造業(yè)普通工業(yè)用電，從提出申請到完成接電，只需要一天半的時(shí)間；原本10天才能完成的高壓輸電線路巡檢工作，現(xiàn)在兩個(gè)小時(shí)就可以完成；曾經(jīng)工人無論嚴(yán)寒酷暑都要進(jìn)行大量設(shè)備的巡視、操作，如今靠機(jī)器人就可以代為完成……讓電網(wǎng)變得更“聰明”，少不了數(shù)字電網(wǎng)的身影。
南方電網(wǎng)發(fā)布的《數(shù)字電網(wǎng)白皮書》指出，數(shù)字電網(wǎng)是以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代數(shù)字技術(shù)為核心驅(qū)動(dòng)力，以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵生產(chǎn)要素，以現(xiàn)代電力能源網(wǎng)絡(luò)與新一代信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，通過數(shù)字技術(shù)與能源企業(yè)業(yè)務(wù)、管理深度融合，不斷提高數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，而形成的新型能源生態(tài)系統(tǒng)，具有靈活性、開放性、交互性、經(jīng)濟(jì)性、共享性等特性，使電網(wǎng)更加智能、安全、可靠、綠色、高效。
世界經(jīng)濟(jì)論壇數(shù)據(jù)顯示，到2030年，各行業(yè)受益于信息和通信技術(shù)減少的碳排放量將達(dá)121億噸，其中能源領(lǐng)域超過18億噸。
從發(fā)電行業(yè)來看，國際能源署預(yù)測，采用數(shù)字化技術(shù)，可使2016-2040年的年發(fā)電成本降低800億美元，相當(dāng)于全球發(fā)電總成本的5%。
中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)數(shù)字經(jīng)濟(jì)研究院執(zhí)行院長盤和林表示，數(shù)字電網(wǎng)所形成的不僅僅是一個(gè)智慧的、高效的輸電網(wǎng)絡(luò)，而是一個(gè)從能源結(jié)構(gòu)、輸電方式等各個(gè)方面都有所變革的電力能源生態(tài)，借助數(shù)字技術(shù)，數(shù)字電網(wǎng)所拓展的電力能源智慧服務(wù)體系可以聯(lián)動(dòng)能源上下游產(chǎn)業(yè)以及數(shù)字技術(shù)服務(wù)商。
數(shù)字孿生：提升能源使用效率的有效途徑
目前，通過數(shù)字孿生、智慧中臺(tái)、區(qū)塊鏈、邊緣智能等關(guān)鍵數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用提升能源使用效率，成為大多數(shù)行業(yè)、企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的有效途徑。一方面，國家電網(wǎng)有限公司、國家電力投資集團(tuán)有限公司、中國華電集團(tuán)有限公司等能源企業(yè)加速擁抱數(shù)字技術(shù)，另一方面，阿里巴巴、騰訊、百度等互聯(lián)網(wǎng)科技企業(yè)密集布局能源行業(yè)。
在眾多的數(shù)字技術(shù)中，數(shù)字孿生成為電網(wǎng)數(shù)字化的重點(diǎn)技術(shù)之一。IDC預(yù)測，投資于數(shù)字孿生技術(shù)的公司的關(guān)鍵流程的周期時(shí)間將縮短30%。
數(shù)字孿生技術(shù)能夠通過大數(shù)據(jù)采集和數(shù)字化模型構(gòu)建，對物理世界進(jìn)行精準(zhǔn)“映射”，實(shí)現(xiàn)透明的數(shù)據(jù)可視化；其更重要的價(jià)值在于，它能夠利用這些大數(shù)據(jù)，超越物理世界的局限，對工藝、操作流程和運(yùn)維過程進(jìn)行仿真和預(yù)測，并實(shí)現(xiàn)快速驗(yàn)證，從而為規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)實(shí)施、運(yùn)維服務(wù)等全生命周期內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)帶來回饋價(jià)值。從電網(wǎng)行業(yè)來看，過去，在電網(wǎng)行業(yè)數(shù)字轉(zhuǎn)型過程中，各系統(tǒng)、部門的數(shù)據(jù)信息獨(dú)立分散，形成了數(shù)據(jù)孤島。另外，由于數(shù)據(jù)來源多樣化，數(shù)據(jù)形式不同，標(biāo)準(zhǔn)化不足，融合利用不方便，數(shù)據(jù)表現(xiàn)力不足，數(shù)據(jù)交互不足，難以恢復(fù)真實(shí)場景等頑固的疾病也存在。
以施耐德電氣和雙數(shù)技術(shù)成功實(shí)施的變電站智能運(yùn)輸項(xiàng)目為例，改造前，該變電站采用的傳統(tǒng)2D運(yùn)輸平臺(tái)，不直觀，設(shè)備種類、數(shù)量復(fù)雜，無法統(tǒng)一管理，多種數(shù)據(jù)類型也無法在統(tǒng)一平臺(tái)上整合，運(yùn)輸人員無法預(yù)測可能發(fā)生的故障和事故。
實(shí)施改造后，數(shù)字孿生解決方案提供了配電站全場景三維建模復(fù)原、全站設(shè)備內(nèi)外結(jié)構(gòu)可視化展示、運(yùn)輸模擬數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取、設(shè)備賬戶實(shí)時(shí)查看、故障模擬預(yù)測等一系列功能，為變電站的運(yùn)輸維護(hù)帶來了點(diǎn)石成金的效果和體驗(yàn)。和改造前相比，節(jié)省了大量時(shí)間、財(cái)力成本，大幅提升了運(yùn)維效率，此外還有效縮減了配電站的效能損耗。
工業(yè)4.0研究院院長胡權(quán)表示：“通過引入數(shù)字孿生體技術(shù)，可大幅降低電力行業(yè)企業(yè)開發(fā)的難度和成本，快速推進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，滿足電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需要?！睋?jù)了解，目前工業(yè)4.0研究院提出了從1.0到3.0的演進(jìn)路徑，預(yù)計(jì)經(jīng)過十年左右的時(shí)間，數(shù)字孿生電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)全局和全生命周期生產(chǎn)運(yùn)行需要，達(dá)到源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化等管理目標(biāo)，形成相對完善的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。
逐步提升數(shù)字化技術(shù)的覆蓋面
近年來，5G、人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)飛速發(fā)展，深刻改變了電力、制造等行業(yè)的格局，電網(wǎng)企業(yè)直指數(shù)字化在電網(wǎng)“新基建”中的核心地位，瞄準(zhǔn)“數(shù)字新基建”。
國家電網(wǎng)公司發(fā)布的“數(shù)字新基建”十大重點(diǎn)建設(shè)任務(wù)，聚焦大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等領(lǐng)域。據(jù)了解，2020年總體投資約247億元，預(yù)計(jì)拉動(dòng)社會(huì)投資約1000億元，將帶動(dòng)上下游企業(yè)共同發(fā)展。
在中國科學(xué)院院士周孝信看來，要通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)新一代輸配電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，適應(yīng)高比例可再生能源電力消納，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
“當(dāng)前，中國電網(wǎng)數(shù)字化率（包括電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全等）在全球范圍內(nèi)已處于領(lǐng)先水平，但大量城市的配網(wǎng)系統(tǒng)、用戶系統(tǒng)接入并非數(shù)字化連接?！笔┠偷码姎庵袊鴧^(qū)能效管理中壓業(yè)務(wù)，市場與戰(zhàn)略副總裁薛毅認(rèn)為，今后很長一段時(shí)間內(nèi)中國電網(wǎng)的當(dāng)務(wù)之急是要逐步提升數(shù)字化技術(shù)的覆蓋面及普及率。
數(shù)字電網(wǎng)在快速發(fā)展的過程中，也存在著一些問題。過去，電網(wǎng)應(yīng)用信息化、自動(dòng)化手段較少時(shí)，保障的僅是物理電網(wǎng)本身的運(yùn)行安全，而現(xiàn)在的電網(wǎng)安全則是更多面臨著來自外部的挑戰(zhàn)。
國網(wǎng)能源研究院電網(wǎng)發(fā)展研究所所長韓新陽認(rèn)為，與過去相比，一方面，各種智能家電接入電網(wǎng)、大量數(shù)字化手段在電網(wǎng)中得到應(yīng)用，電網(wǎng)安全的邊界不斷延伸；另一方面，黑客攻擊、網(wǎng)絡(luò)襲擊等風(fēng)險(xiǎn)加大，使得電網(wǎng)安全需要應(yīng)對的場景更加復(fù)雜，研究表明，隨著能源行業(yè)信息化程度快速提升，能源電力部門已成為網(wǎng)絡(luò)攻擊的重要目標(biāo)。
韓新陽指出，要解決數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，應(yīng)持續(xù)優(yōu)化完善數(shù)據(jù)質(zhì)量相關(guān)模型、規(guī)則，通過強(qiáng)化統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型完善應(yīng)用，夯實(shí)電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理能力基礎(chǔ)。依托完善數(shù)據(jù)錄入核查相關(guān)規(guī)則，提升源端數(shù)據(jù)質(zhì)量在線核查能力。與此同時(shí)，不斷加強(qiáng)對大數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等相關(guān)技術(shù)手段的應(yīng)用。推動(dòng)大數(shù)據(jù)挖掘、人工智能分析、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)異常檢測等技術(shù)研究，通過技術(shù)手段開展數(shù)據(jù)質(zhì)量評估、在線稽查等，提升異常數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)核查與分析能力。
