摘要:4月10日,由全球能源互联网发展合作组织、中国能源报联合主办的数智化坚强电网与新型电力系统研讨会在北京举行。会议围绕新型电力系统与电网数智化关键技术展开深入交流。
4月10日,由全球能源互联网发展合作组织、中国能源报联合主办的数智化坚强电网与新型电力系统研讨会在北京举行。会议围绕新型电力系统与电网数智化关键技术展开深入交流。
高端访谈主持人中国能源汽车传播集团党委副书记、董事兼中国能源报常务副总编辑焦翔,与国家电网有限公司副总工程师兼国网能源研究院有限公司董事欧阳昌裕,华北电力大学副校长房方,中国电力工程顾问集团有限公司副总经理、总工程师彭开军,华为电力数字化军团首席技术官夏文波,阿里云能源行业首席架构师黄振,天津大学APEC可持续能源中心主任助理德斯文,围绕“电网公司如何运用数字赋能、打造数智化坚强电网”等议题展开了讨论。
以下为发言内容整理
国家电网有限公司副总工程师兼国网能源研究院有限公司董事欧阳昌裕:电网公司可从六方面运用数字赋能
中国已步入能源绿色低碳转型阶段,此阶段以构建新型电力系统为中心,呈现出能源电力化、电力能源化以及电力综合化的特征。从构建新型电力系统的层面来看,其本质是九个要素的一体化创新发展。这九个要素分别是源、网、荷、储、碳、数、智、治、链。其中,“数”代表数字化,“智”代表智能化,“治”指治理体系,“链”即产业链。在这九个要素中,源、网、荷、储构成了新型电力系统的物理内核,如今正面临新一代的升级与变革。与20年前或10年前相比,源、网、荷、储这四个要素已发生了根本性变化。“双碳”目标下,“碳”成为必然要求,且正逐渐与源、网、荷、储实现一体化融合,形成紧密相连的结合体。而“数”“智”,即数字化和智能化,作为新型电力系统九个要素中不可或缺的要素,发挥着重大作用。一方面,它驱动着新型电力系统的构建;另一方面,它促进新型电力治理体系的形成,进而推动新型电力系统的建设。此外,以数字化、智能化结合绿色化为导向的科技创新,能够促进创新链、产业链、人才链、资金链的“四链融合”。从这些方面来看,数智化在新型电力系统中的作用便清晰地展现出来。
电网公司在新型能源体系和新型电力系统中作用极为关键,在新型电力系统及新型能源体系里,电网处于枢纽平台位置,起到关键支撑作用。对于未来如何充分运用数智赋能,以及利用人工智能、5G和区块链等技术,可围绕以下六个方面发展。
第一,保供电。确保电力可持续供应是电网人和电力人的固有属性与使命,当前阶段更需要借助数智技术进行赋能与融合。第二,保安全。保障安全是电网企业的重要使命,也是构建新型电力系统的前提与基础。第三,促转型。在促进能源绿色低碳转型、电力转型、电网转型以及电网企业转型等方面,存在广阔的发展空间。第四,促进产业链发展。新型电力系统与以往相比,一个显著特征在于通过构建新型电力系统,实现科技创新与产业创新融合,推动新型电力产业链发展。以数字化、智能化、绿色化为导向的科技创新,既代表未来发展方向,又有很大的发展空间。第五,提服务。电力企业的重要使命包括提供公平无歧视的电网服务以提升电力营商水平,服务党中央国家战略决策,以及为社会大众提供普遍、普惠的服务。第六,提效率。提高电力行业效率,控制电力系统和电网环节成本,提升企业效益,从而为前面五个方面提供更好的支撑。人工智能、5G、区块链等技术围绕这六个方面,将成为未来重要的应用场景。
华北电力大学副校长房方:高校电力学科建设需注入“数智”新动能
数智化坚强电网所发表的重要观点有两个关键词,一是数智,二是韧性。对于数智,可进一步细分为“数”与“智”。数智化电力系统主要由数字化基础设施以及在此设施中流动的数据(如今称之为数据资产)构成。凭借数字化基础设施和数据形成了孪生系统,即存在两个电网,一个是用于物理能量传输的电网,另一个是数据存储的电网,这是两个不同空间、不同维度的电网。要实现二者融合,需借助当下的智能化技术。数字化技术能够让我们对电网的运行状况看得更清晰;若要增强电网的韧性,使其更加坚强可靠,则要依靠人工智能技术。一个很好的应用场景就是通过人工智能这一桥梁,将数智化技术与物理电网进行深度融合,这样不仅能提升电网的坚强韧性,还能在经济性、环保绿色等方面实现协同发展。
智能化技术的应用,除技术层面和管理层面外,电力市场也是一个极为重要的领域。在构建全国统一电力大市场的进程中,涉及诸多信息挖掘工作以及经营模式创新,这都依赖于人工智能技术所具备的处理能力、数据分析能力以及以往不具备的决策能力。这对于未来在新型电力系统中平衡各个环节的收益,实现更公平的交易,具有至关重要的意义。
高校学科建设一方面要服务科学技术发展,另一方面需响应社会、国家和行业需求。新型电力系统在广域规模扩展、微观尺度特点探索、极端条件下运行模式以及学科交叉融合等方面,意味着电力系统发展已进入深水区。电力系统当中最确定的就是不确定,这是当前新型电力系统非常重要的一个特征。
华北电力大学的学科建设始终以服务能源电力为己任。在构建大电力学科体系时,针对特殊深水区问题,进行了体系化谋划。原本大电力学科体系分为三个层次,包括电动优势学科,还有控制、计算机、管理以及物理、化学、数学、人文等学科体系。随着电力系统发展,学校顺应时代需求,新增全国首个氢能学科,建立全国首个可再生能源学科和储能学科。同时,学校不断调整优化学科体系和架构,融入更多新技术,如“人工智能+电力”,将人工智能应用于电力各个方面,以满足行业需求和社会发展。还成立能源交通融合研究院,加强对负荷时空转移特性等相关研究。
在与企业合作交流上,学校采用“一企一策一平台”模式。从今年9月起,针对国家电网专门招收60名高考新生,组成两个班进行特高压人才培养,与南方电网也将建立类似班级,和广核等发电集团设有定制班,在人才培养上进行了有益探索。学校还开展本硕博贯通培养,如智能电网电气、人工智能本硕博贯通,与中科院在能源动力方面也实现体系贯通。此外,学校和国家电网成立能源互联网学院,与华能集团成立智慧能源海上风电联合实验室,与南方电网、三峡集团就沙戈荒基地开展合作。这既需要体系化设计,又要有针对性地提出解决方案,以适应时代发展。
学校承担着人才培养责任。鉴于人工智能人才短缺,2019年成立人工智能学院,且该校的人工智能学院并非纯粹的人工智能专业,而是“人工智能+电力”的模式,以此更好地响应智能化坚强电网建设需求。
未来,学校将持续调整和适应社会发展,进一步优化服务能源电力的能力。例如在人文、社科领域,对马克思主义学院等进行调整。像英语专业、法学专业,考虑到能源电力企业“走出去”参与共建“一带一路”,对涉及涉外能源法律条款以及外籍员工培训等需求进行布局,继续教育学院也开展针对外籍员工的培训。去年4月,学校相关人员访问马来西亚和印尼,走访隆基绿能等新能源企业以及华电集团在海外建设项目,对海外员工进行文化培养,同时开展专业技能培养。由于东南亚国家大多只有弱电专业,缺乏强电专业,在这方面学校还有大量工作有待开展。
中国电力工程顾问集团有限公司副总经理、总工程师彭开军:数字赋能推动电网多元化发展
新型电力系统的提出已经有4年的时间,4年来,能源行业的院士专家做了大量的研究,使我们对新型电力系统的认识逐步清晰,我认为作为承载新型能源体系和新型电力系统的重要枢纽,未来坚强电网呈现出大规模清洁能源配置更广域化、新能源与调节电源多能耦合、源网荷储协同互动、大电网和微电网协同发展、海量电力电子设备友好接入、多学科融合等特征和要求。
电网已从传统的电能传输载体演进为承载能源转型使命的核心枢纽,未来坚强电网将超越传统电网“结构强、可靠性高”的单一维度,呈现出“资源配置广域化、设备形态多元化、多能耦合协同化、供需响应实时化”的新特征。这些特征都需要通过数智赋能来实现,推动能源系统从"经验驱动"向"数据+算法驱动"转型。
针对上述要求,国网和南网都有很多成功的实践经验。
关于典型案例。去年有个项目,我认为对于能源转型和微电网建设很有借鉴意义,也应该是电网发展史上的一个里程碑项目,非常值得推荐分享,就是华为公司在沙特建成投产的“红海新城”项目,是一个典型的通过数字信息技术,实现“构网型”技术的成功案例。
该项目是个新城区的独立微电网项目,建设400MW光伏装机容量与1.3GWh储能,主要负荷有国际机场、50家酒店和超过8000个豪华房间,还包括海水淡化、污水处理和制冷等城市基础设施。这个项目是沙特“2030愿景”计划的关键部分。2023年9月以来,红海100%新能源微网系统已稳定运行满一年多,累计贡献绿色电力超过10多亿度,不仅大幅降低了能源成本,更以每度电成本低于10美分的优异成绩,仅为传统柴油发电成本的约三分之一,为沙特客户提供了极具竞争力的LCOE(平准化度电成本)解决方案。
项目实现全球首个完全依靠100%光伏和储能供电的绿色城市案例,深度融合数字技术、电力电子技术及创新的变流器控制技术(Grid Forming),成功打造出全球领先的构网技术体系,该项目作为全球首个采用构网型储能技术的GW级示范工程,标志着智能组串式构网型储能技术正式迈入规模商业化应用的新阶段,为全球能源结构的绿色转型树立了新的标杆。为能源行业的智能化转型奠定了坚实基础。
华为电力数字化军团首席技术官夏文波:积极打造“六强”数智化坚强电网
作为数字技术与能源转型的深度参与者,华为在170多个国家的实践中深刻认识到,能源转型没有孤岛,电网革命需要全球智慧。
从华为的角度来看,数智化是数字化和智能化的有机融合,就是将5G、物联网、光通信、IPV6+、大数据等与人工智能技术深度融合。具体来说,数智化不仅仅是将传统业务流程进行数字化改造,而是进一步通过智能化技术实现业务的优化和创新。以下是华为对数智化的几个关键理解:
数字化是数智化的前提,通过“云大物移智”等技术,通过数据采集、传送、处理和分析,实现业务的透明化和数字化。在数字化的基础上,应用自然语言、机器学习、多模态、科学计算等人工智能技术,实现智能化决策和自动化操作。数字化和智能化技术的结合,形成一个闭环的数字孪生智能系统,在“清洁化、电气化、网络化、普惠化、数智化”五化方面发挥关键作用,建设具有“气候弹性强、安全韧性强、调节柔性强、保障能力强、智慧互动强、互联融合强”的“六强”数智化坚强电网。
为实现气候弹性强,在调度领域可利用“昇腾+盘古+DeepSeek”技术进行气象数据分析,从“两个预测、两个计算”即“功率预测、负荷预测,潮流计算、暂态计算”开展AI4S科学计算工作,再结合DeepSeek开展内容生成、任务规划、交互优化、决策辅助等工作。提前预测极端天气事件,为电网调度提供科学依据,减少自然灾害对电网的影响,提升调度人员的决策能力;为实现安全韧性强,利用AI4S分析设备运行数据,预测设备故障,开展预测性维护,减少停机时间和事故风险,提升电力可靠性;为实现调节柔性强,利用“两个预测、两个计算”的成果,结合DeepSeek等大模型打“组合拳”,优化电网调度策略,实现电力供需的动态平衡,提高电网的灵活性和响应速度;为实现保障能力强,利用无人机和机器人进行电网巡检,提高巡检效率和准确性,确保电网设备的正常运行;为实现智慧互动强,在鸿蒙统一物联系统下,通过智能家居设备和智能电表,实现用户用电的精细化管理,提高用户体验;为实现互联融合强,通过AI技术实现多种综合能源的协同优化,提高能源利用效率。利用5G和物联网技术,实现不同国家、区域电网之间的协同调度,提高整体电网的稳定性和效率。
阿里云能源行业首席架构师黄振:要像看待生命体一去看待电力系统
电力系统复杂度高,解决系统问题不能从单点发力,而是要像看待一个生命体一样去看待电力系统,输送的电力就像血液,数据是神经系统,而智能化设备则是大脑。虽然没有神经和大脑的植物也是生命体,就像传统的电力系统并不涉及数字化,但其只能在低扰动的环境下稳定运行。而当前电力系统所处的环境在变化,波动时刻存在,因此电力系统需要依靠神经网络和大脑,实现适应能力的提升。近年来AI的迅速发展为电力系统智能化建设带来新机遇,近期已有电力企业布局AI应用,但其推广利用仍需解决多种问题。
首先,要解决不确定性。以前电力系统就像高铁,虽然庞大,但依然能准时准点。而现在的电力系统更像是城市交通,很多车流量难以确定,电网作为“交通指挥”和“车路协同”的基础设施,需要越来越智能,不再是通过控制“红绿灯”疏导交通,而是根据车流量进行实时优化。
其次,要沉淀隐藏的知识。电网的长期运行,培育了大批优秀的电网维护工作者,他们掌握的经验知识需要积累下来。用数据训练的大模型在电力系统中的应用效果整体依然不如人工,这是由于工作人员的脑中有很多电力方面的隐藏经验和知识,这些内容仍需沉淀,才能被大模型习得。
最后,是解决规模化的问题。小模型应用需要从0到1开发,而近年通用大模型的发展,为庞大的电网提供了低成本的算力利用机遇。大模型是一头“大象”,利用不该是“盲人摸象”式的,一套全面驾驭的工具必不可少,仍需各方增进合作,推进研发。
不久前,国家电网发布国内首个千亿级多模态电力行业大模型——光明电力大模型,体现出大模型为电网赋能的潜力,通用化、专业化成为模型的亮点。通用化可以改善大模型的底层逻辑,让人—机语言统一,更利于知识沉淀、提高工作效率。而在电力专业方面,大模型拥有推理、强化学习技能,后训练潜力丰富。通过不断学习电力专业知识,大模型可以越来越接近真实的工作状态。时序大模型还能强化机器间的交互和预测,解决以前不能辨识的诸多问题,有望在电力交易系统建设、电力预测方面发挥作用。
未来,AI将逐步发展为智能体。对于应用者来说,AI不再是工具,而是具备知识、需要微调和培训的“员工”。目前,光明大模型还只是场景化应用、系统化应用,用智能体能改变电力系统的物理世界是一个全面的过程,电力行业和AI的结合也只是刚刚开始,仍有很大发展空间。
天津大学APEC可持续能源中心主任助理德斯文:能源可持续发展离不开中国经验
能源发展是APEC(亚太经济合作组织)持续关注的议题。早在2010年,APEC就决定设立智能能源共同体,分享各国在这一领域的经验做法。
要实现可持续发展,数智化、碳中和、电气化需同步推进。三者协同发展背景下,能源安全保障能力也需同步强化。这不仅需要足够的装机容量和储能设备,可再生能源的消纳也需要高效的输电设施。APEC在2024年推动新加坡和澳大利亚的海底电缆项目建设,促进了大洲间电力的互联互通,类似项目值得进一步推广。此外,伴随分布式新能源不断发展,能源消费者和生产者的界限逐渐模糊,要求电力生产和使用监测更灵敏、更智能,让每个人都能实时关注到自己的用电、发电和储电状态,以及相关财务数据变化。
近年来,中国在推动可再生能源发展、智能电网建设和气候变化应对方面发挥了重要作用。特别是中国在光伏方面做出大量创新,成为全球光伏发电降本的重要推动者。中国光伏发电成本不断降低,降本增效优势也延伸到电池产业。通常的观点认为,新能源成本更高,能源转型意味着生活成本的上升。而中国经验证明,新能源具有很高性价比,是化解能源转型和生活质量矛盾的有力方案。中国电池产业的降本增效,也做低了电动汽车成本,加之不断完善的配套基础设施建设,有力撬动了电动汽车及其配套产业发展。
但同时,中国在可持续发展方面也面临一定挑战。首先,在现有的采暖和制冷体系下,如何通过热泵和其他手段来降低碳排放,是需要探索的课题。这需要市政规划的进一步优化,促进运营主体减排的有效性和低成本性。此外,市政数据相关性和数据采集可持续性也有待加强,这需要市政管理系统优化自身的易读性和可交互性。
文丨本报记者 杨梓 杨沐岩/整理
编辑 | 闫志强
来源:中国能源报一点号