打造“透明電網” 支援新型電力系統建設

——專訪中國工程院院士李立浧

實現“雙碳”目標，意味著未來我國的能源建設要以可再生能源為主，形成綜合能源系統。氣、電、冷、熱、蓄、新能源等協調互濟、梯級應用的綜合能源系統，其複雜性遠高於常規能源系統。

“助推建立以新能源為主體的新型電力系統，建議以‘透明電網’為核心，推動能源低碳轉型，構建安全高效的現代能源體系。”在2021年燃煤電站生產運營管理第五十屆年會暨能效管理對標釋出會上，中國工程院院士李立浧提出以上觀點。

電力系統應加速數字化、資訊化、智慧化建設

在綠色發展的大前提下

2060年以新能源為主體的新型電力系統會是什麼狀態？

李立浧認為，2060年電力消費佔比將升至70%，如果考慮泛電氣化的影響，有可能到90%。

該如何理解泛電氣化？“我所說的泛電氣化就是除了以電能作為直接能源外，目前尚未使用或者大規模使用電力的工業等領域將廣泛使用電能。例如，電解水制氫，氫可用來制甲醇等；鐵路電氣化水平提高；電動汽車普及，並作為靈活儲能系統；電爐鍊鋼等等。所以到那個時候電能可能要佔到90%。”李立浧認為，達成這一目標的關鍵是要實現數字化、透明化。

“我們的電力系統，特別是電網系統，資訊化、數字化的步伐邁得沒有其他行業步伐大。”李立浧坦言，因為面臨保障供電可靠性及安全性的問題。“所以要把我們電網企業的數字化、資訊化、智慧化水平快速提升，建設‘透明電網’。”

李立浧認為，透明電網應該是基於資訊化的計算科學，未來走到透明階段主要是依靠計算科學，要靠數字、資料來進行科學計算，透過科學計算發現規律。“‘透明電網’可讓電力系統的穩定性大大提升，並提高電力系統的執行效率。”

“透明電網”是智慧電網發展的極致體現

各方可廣泛參與電力系統各環

“透明電網”的構想，來自智慧交通系統和以色列農業的啟示。

李立浧說，交通系統的路況、車況可以清晰透明地展現在網路上，及時判斷交通擁堵狀態、車輛健康狀況，規劃行車路線，完成自動駕駛等等，是一個基本透明的交通系統。“那麼電力系統的狀態為什麼不能隨時展現？”

以色列農業運用了大量的資訊科技、資料通訊技術、感測器技術、人工智慧等提高農業資訊化智慧化水平。“以色列是科學家在種田，而中國是農民在種田。現在電網管理水平是怎樣的呢？未來電網要體現科學家來管理，也應運用到上述一系列技術。”

基於這兩個領域的觀察與思考，李立浧認為，智慧電網發展到極致，將實現電網全面可見、可知、可控，電網形態將發展成為“透明電網”。實現“透明電網”的方式即把現代資訊通訊技術與電網相結合，在電網上安裝小微智慧感測器，讓電力系統的各個環節展示出來，包括電源資訊透明、網路資訊透明、市場資訊透明、裝置狀態透明、執行狀態透明、交易狀態透明等等，最終實現自由資料採集、自由資料儲存、自由資料獲取、自由智慧分析。

“它可以讓社會各方廣泛深入參與電力生產、傳輸、消費等各環節，協同促進能源電力的清潔低碳、安全高效發展。”

資料採集為關鍵

小微智慧感測器研發獲進展

如何建成透明電力系統？

這需要弄清楚“透明電網”的要素是什麼。

李立浧表示，打造“透明電網”的關鍵是資料，是透明電網的基礎。那麼怎樣獲取資料？首先是感測技術的應用。目前電網中使用的感測器存在尺寸大、安裝不便、校準困難、價格高等問題，難以滿足電網資訊化、智慧化、透明化的發展需求。

“‘透明電網’資料採集是依靠‘火柴盒’大小甚至‘硬幣’大小的小微智慧感測器。它不僅個頭小、安裝維護便利，還具有自組網功能，收集到的電網資料更充分、更可靠，是‘透明電網’的基礎。”李立浧說。

據李立浧介紹，小微智慧感測器有三層涵義：

一是

小微感測器，透過採用晶片、微機械電子等技術，實現感測器小型化、微型化；

二是

智慧感測器，攜帶微處理器，兼有資訊檢測、處理、記憶與邏輯判斷功能；

三是

無線感測器網路，即有強大通訊功能，由大量感測器以自組織和多跳的方式構成，協作採集、處理和傳輸網路覆蓋地域內感知物件的監測資訊，三者協同合作，缺一不可。

在會議現場，李立浧展示了質量分別為72克和11。5克的兩種小微智慧感測器。記者獲悉，目前，貼上型微型智慧電流感測器研發取得突破進展，已有卡扣式和抱箍式兩種型號投入工業生產。

李立浧表示，透明是新型電力系統的主要特徵。透明電網的理念的實現，為構建新型電力系統開拓了一條路。“新型電力系統將是：柔性可控，大電網+主動配電網+微電網，配電網與分散式電源協同；可以‘無條件’接受新能源，系統有‘無限大’的功率、‘無限多’的能量；系統的安全穩定依靠功率的動態平衡、能量的動態平衡，猶如現在的配電網系統。”

作者：莫非