近期,國家能源局、科學技術部印發《“十四五”能源領域科技創新規劃》(以下(xià)簡稱《規劃》)。其中(zhōng),能源系統數字化智能化技術作爲一(yī)項重點任務,首次在科技規劃中(zhōng)系統和完整地提出。該部分(fēn)單獨成章、層次分(fēn)明,明确了“十四五”期間能源系統與新一(yī)代信息技術的融合發展目标、主要任務和技術布局,爲能源系統數字化智能化發展指明了方向。
明确“十四五”能源領域數字化、智能化發展目标和技術路線圖,有效推動構建能源發展新模式、新業态
歐美國家能源數字化、智能化方興未艾。近年來,美、歐、日等主要發達國家在能源交叉融合技術方面開(kāi)展了大(dà)量有益探索和實踐。新型電力系統是清潔、低碳、安全、高效的能源系統。西門子通過數字化、大(dà)數據、人工(gōng)智能、雲邊協同等技術将能源網與工(gōng)業互聯網融合,實現設備的數字化、業務的數字化以及數字的業務化,從而落實電網的數字化、智能化,提升新能源電力的穩定性和可靠性。施耐德電氣基于EcoStruxure架構,以可靠互聯的設備爲基礎,以高效智能的系統方案爲條件,輔以數據優化、智慧運維、資(zī)産增值的閉環管理,爲新能源行業應用的實時控制、可靠運行、高效運維保駕護航,從而帶動從發電到并網全鏈路價值提升。
我(wǒ)國能源數字化、智能化蔚然成風,新模式、新業态持續湧現。傳統能源行業僅關注瓦特流,“發—輸—配—儲—用”節點之間彼此孤立,難以協同,導緻電力生(shēng)産效率低,且全鏈路存在大(dà)量“啞設備”,依靠人工(gōng)維護,運維效率低。而能源數字化可以引入人工(gōng)智能、大(dà)數據、物(wù)聯網等數字化技術,将電力電子技術與數字技術創新融合,在瓦特流基礎上加入比特流,用比特管理瓦特,實現全鏈路數字化和智能化,讓電力生(shēng)産效率、運維效率、能源效率最大(dà)化。
能源數字化、智能化是産業鏈高端發展的重要基石。《規劃》明确提出了促進能源産業數字化智能化升級,先進信息技術與能源産業深度融合,電力、煤炭、油氣等領域數字化、智能化升級示範有序推進。在能源生(shēng)産消費(fèi)各環節呈現全新應用場景,并将對未來能源供需方式、産業形态帶來根本性變革。基于數字化、智能化發展體(tǐ)系下(xià)的綜合智慧能源服務、虛拟電廠、供需互動等能源發展新模式、新業态,這些都将在未來成爲我(wǒ)國能源産業新的增長極,也将是傳統能源産業鏈高端化發展的重要支點。
構建适用于能源行業的數字化、智能化共性關鍵技術體(tǐ)系,補齊能源領域數字化基礎“短闆”
數字化、智能化需打破信息孤島的壁壘。數字化轉型還面臨數據孤島、信息孤島以及數據标準不統一(yī)等問題,數據價值無法充分(fēn)發揮。我(wǒ)國僅變電站就有4萬多座,輸電線路近200萬千米、電表5.1億隻,數字化賦能的難度大(dà)。而面對這些複雜(zá)場景的挑戰,電力企業通過信息化建設,構建了一(yī)系列信息系統,但各場站分(fēn)開(kāi)建設,各系統獨立運行,資(zī)源及各系統數據不共享,存在大(dà)量數據孤島,同時系統運維管理複雜(zá),難以做到一(yī)體(tǐ)化協同。
能源數字化、智能化共性技術推動從“大(dà)量的數據”到“大(dà)數據”的價值提升。能源領域存在很多數據管理的需求,伴随未來具有随機性、間歇性、波動性特征的分(fēn)布式能源比例将快速增長,資(zī)源數據、設備數據、運維數據等也将相應呈指數級增長态勢。《規劃》提出了智能傳感與智能量測、特種智能機器人、能源裝備數字孿生(shēng)、人工(gōng)智能與區塊鏈、能源大(dà)數據與雲計算、能源物(wù)聯網技術等6種共性關鍵技術,旨在通過技術革新增強數據的獲取、分(fēn)析和處理水平,真正釋放(fàng)海量數據無窮的數字能量。《規劃》将大(dà)數據處理技術作爲補齊數字化基礎短闆的共性技術之一(yī),對于打破多元異構數據壁壘實現融合,進一(yī)步開(kāi)展高端數字化應用具有重要意義。
積極構建數字化、智能化與能源行業深度融合的發展體(tǐ)系,提升全産業鏈總體(tǐ)資(zī)源配置效率
數字化、智能化技術爲能源轉型注入新動能。《規劃》在數字化技術上的布局,以促進能源全産業鏈數據融通爲目标,着力推進開(kāi)展平台能力提升、數據挖掘應用、系統安全防護等研究的開(kāi)展。已有的成果表明,數字化是能源電力系統轉型升級的可行重要發力方向,比如,青海省經試點推廣“基于工(gōng)業互聯網的新能源行業數字化轉型升級解決方案”,實現省内67座電站進入“無人值班,少人值守”模式,降低企業運營成本40%以上,單個新能源電站年節約運營成本約30萬元,有力推動新能源企業數字化、智能化轉型,助力企業降本增效。
數字技術助力電網實現“量”的增加和“質”的變革。“十四五”期間我(wǒ)國電力系統将向高比例新能源接入、高比例電力電子裝備接入的結構形态轉變,系統規模和複雜(zá)度大(dà)幅增加,對電網調度、控制、運維、規劃、營銷等方面提出了新的挑戰,然而作爲電力系統的重要一(yī)環,電網不僅要有“量”的增加,還要有“質”的變革,需要更好推進數字化、智能化,适應變化、實現轉型。《規劃》提出應用新一(yī)代數字技術對傳統電網進行數字化改造,以數據流引領和優化能量流、業務流,增強電網的靈活性、開(kāi)放(fàng)性、交互性、經濟性、共享性,賦予電網更多的新特征和新應用場景。
發展智慧能源與綜合能源服務技術,用數字化手段賦能傳統産業鏈高端化發展
數字化手段是賦能傳統産業鏈高端化發展的重要途徑。《規劃》提出以先進信息技術與能源生(shēng)産、傳輸、存儲、消費(fèi)以及能源市場等環節深度融合,持續催生(shēng)基于數字化、智能化發展體(tǐ)系下(xià)的綜合智慧能源服務、虛拟電廠、供需互動等能源發展新模式、新業态。已有的實踐經驗表明,這些新業态将在未來成爲我(wǒ)國能源産業新的增長極,也将是傳統能源産業鏈高端化發展的重要支點,比如國網綜合能源服務集團有限公司于2019年正式投入運營的虛拟電廠,截至目前已累計對接篩查負荷20餘萬千瓦,成功接入可調負荷10萬千瓦,按照當前接入水平計算,該虛拟電廠每天可創造23萬千瓦時的新能源電量消納空間;國家電網公司在浙江台州大(dà)陳島的氫綜合利用工(gōng)程示範應用,不僅可實現新能源就地消納、長時備電等應用,還可實現電、熱、氫、氧的清潔供應,滿足島内用戶多種用能需求,綜合成效顯著。
以高端化、數字化、智能化爲方向推動産業鏈試點示範場景建設。《規劃》提出要通過試驗示範開(kāi)展區域綜合智慧能源系統關鍵技術研究,重點開(kāi)展典型場景下(xià)綜合智慧能源系統集成示範,推動形成各類主體(tǐ)深度參與、高效協同、共建共治共享的智慧能源服務生(shēng)态,到2023年,完成區域智慧能源服務平台和服務生(shēng)态的示範項目建設,在“十四五”後期進行應用推廣;提出建立多元可調負荷與智能電網良性互動機制,開(kāi)展電動汽車(chē)有序充放(fàng)電控制、開(kāi)展省級大(dà)規模可調資(zī)源聚合調控、台區用能優化示範驗證,促進清潔能源消納和削峰填谷,到2025年,實現大(dà)規模可調資(zī)源聚合調控示範。(電規總院供稿)