随着我国能源转型提速,可再生能源装机规模不断增长。未来,我国电力系统将从以煤电为主体向以新能源为主体转变。与煤电相比,新能源发电单机容量小、数量多、布点分散,具有显著的间歇性、波动性、随机性特点,要建设同等规模的发电站,不仅需要大量土地,所需的电力电子设备也将成倍增长。因此,要“驯服”海量新能源及电力电子设备,离不开数字化技术支撑。那么,构建新型电力系统给电源管理提出了哪些新要求和挑战?数字化技术将发挥哪些作用?本报记者日前就此采访了威胜能源技术股份有限公司(以下简称“威胜能源”)董事长李鸿。
■■■新型电力系统
和数字化融合是趋势
中国能源报:如何看待能源产业数字化转型和构建新型电力系统之间的关系?
李鸿:以新能源为主体的新型电力系统和以物联网为节点的数字化是发展趋势。由于大规模新能源并网和新型用能设备广泛使用,新型电力系统将呈现出高比例可再生能源、高比例电力电子设备的“双高”特征,数字化技术发展为大量电力电子设备协调控制提供了可能。
智能化电力电子设备有机融合了电力电子、先进传感、数字通讯、边缘计算、人工智能等高新技术,为实现新型电力系统与数字化、信息化、智能化技术深度融合,构建可观可测可调可控的电力系统提供了重要支撑。因此,要推动电力系统数字化转型,需加快智能化电力电子设备推广应用,以加强电力系统的调节控制能力,加大采集监测和调控的范围与规模,提升采集监控的实时性、有效性。
此外,数字化转型是能源产业高质量发展的必然选择。随着物联网技术和能源领域深度融合及广泛应用,能源产业数字化、智能化特征日益明显。无论是适应新能源大规模接入和消纳,还是支撑分布式新能源、储能、电动汽车等新型设备广泛接入,都需要以数字化技术为基础,推动传统电力系统向更安全、稳定、高效、智能的新型电力系统转型升级。
可以预见,未来电能一定是最便捷、最广泛使用的能源,而这种特质一定是建立在充分数字化、信息化的基础上。
■■■电网数字化转型是基础
中国能源报:从能源技术企业的角度来看,新型电力系统建设面临哪些困难?
李鸿:新型电力系统建设面临的挑战颇大,主要包括:泛在物联、海量接入,新型电力系统需对海量设备进行监测和控制,且设备类型多、分布范围广,互联互通较为困难;高频采集、高效处理,各环节海量数据的实时采集汇聚和高效分析处理,对系统的感知采集频度、网络通信效率和数据处理能力都提出了更高要求;全网统筹、协同互动,新型电力系统参与协同互动的环节更多,需要统筹汇聚全网各环节数据,保障电网高效运行;源荷波动、随机性强,新型电力系统的电源侧和负荷侧受环境因素影响大,呈现很强的不确定性和随机性,给电网安全稳定运行带来了巨大影响,现有的控制技术和方法需进一步统筹优化。
中国能源报:数字化技术如何助力破解上述难题?
李鸿:推动数字技术与能源技术深度融合和广泛应用,将有助于解决和应对这些问题和挑战。
具体来说,可通过应用物联网技术及数字通信技术,使得海量设备接入、互联互通成为可能,如5G和宽带载波等新一代通信技术极大提升了设备接入能力、通信效率,可实现海量数字化设备接入。可通过采用边缘计算技术扩展系统的全局计算能力,通过全局协同计算和边缘计算支持海量数据就地分析处理和决策。而且,利用云边协同的边缘计算平台,可统一协调全网设备,减少全网数据传输量和数据传输处理时延,提升数据采集效率和处理的及时性。
同时,可利用大数据分析技术,统筹源网荷储各环节的数据资源,可实现电源输出和用电负荷的精准模拟预测。这将有效缓解新能源消纳难题,进一步解决削峰填谷、电力平衡等问题,减少因新能源波动性、随机性带来的设备建设浪费。此外,人工智能给电力系统带来了智能高效的新可能,推动人工智能技术与电网业务深度融合,可实现对全环节海量分散对象的智能协调控制,并支持各类设备即插即用。
电网数字化转型是新型电力系统建设的基础,二者相融并进。为更好地支撑和服务新型电力系统建设,在更大范围、更高频度、更深层次推动数字化资源有效利用,离不开电网数字化转型构建新型电力系统的数字技术支撑体系。
■■■将助力数智城市建设
中国能源报:城市是用能大户,也是碳排放大户,未来城市用能将发生哪些变化?
李鸿:目前城市用能主体是工商业用户,占整体用能总量的70%左右。未来,随着新能源接入增多和电动汽车大规模替代油车,居民用能占比将逐步增大。同时,由于居民用电需求和电动汽车充电需求的时段基本重叠,因此居民用电负荷峰值将大幅提升,负荷峰谷差将进一步增大,电力系统的设备利用率将迎来新考验。随着新型电力系统加快建设,台区智能化改造、有序充电管理、新能源消纳接入、储能技术、虚拟电厂技术等将成为调节电网电力供需平衡的主要技术手段。
可以预见,未来城市将实现发电和用电智慧联动,在电力市场化机制、数字化技术与电网的深度融合下,将有效促进源网荷储资源灵活互动,探索高效互动、协调发展的新业态,提升新能源消纳水平,为用户提供多元化的能源服务,促进商业模式创新,实现分层、分级的供需平衡智能化管理控制,实现能源资源最大化利用和效率最大化。
值得一提的是,数智城市建设依托物联网、大数据、云计算、人工智能等新技术,将实现城市智能化高效运行。同时,数智城市建设形成的大量数据可对城市中的用能行为进行分析,再结合云平台、大数据、人工智能等智能化技术,可在能源规划、用能预测、节能控制、多能联动、能源优化、能耗监管等应用领域为实现“双碳”目标提供支持。
■■■期待“大兵团”
联合开展技术攻关
中国能源报:新型电力系统技术创新联盟成立后,威胜能源将发挥何种作用?
李鸿:未来,威胜能源将继续融入新型电力系统技术创新联盟,大力推进技术攻关发展与产业合作,推动能源数字化技术发展与应用,以“物联网+数字化+芯片”为核心竞争力,坚持科技创新、坚持创新协同,实现与产业链企业联动。
公司将持续加大投入,进行核心技术攻关,重点研发物联网通信、新型电力电子器件及边缘计算智能应用等技术,积极参与标准建设,以示范项目建设为导向,加速突破关键核心技术。新型电力系统技术攻关需“大兵团”联合作战,公司将以“物联世界、芯连未来”为发展战略,与新型电力系统技术创新联盟各单位及高校、科研机构、装备制造企业开展创新协同,联合攻克关键共性技术难题,坚持合作共赢。
同时,我们将加大人工智能技术的研究力度,面向数字电网和数智城市提供更丰富的物联网感知能力,提升系统解决方案的智能化程度,拓宽智能化解决方案的应用场景。聚焦能源互联与能效提升领域的核心技术,特别将能源物联网建设深化到城市、园区、楼宇、企业,实现电力、水务、燃气、供热、用电、充电等城市公共基础设施数字化和低碳运营发展。