智慧能源 数字电网

智慧能源 数字电网

吴张建/中国电力建设股份有限公司信息化管理部主任

当前，能源革命和数字革命在加快演进和融合发展，世界各国都开始抢占新一轮全球能源变革和经济科技竞争的制高点，世界能源生产供应及利益格局正在发生深刻的调整和变化。采用智慧化应对全球能源挑战和引领能源发展已成为国际共识，美国、日本等国在其能源战略中都提出了智慧能源解决方案并在加速推进，国际能源企业也在不断通过推进智慧能源建设实现转型升级。从长远看，智慧能源将超越技术范畴，成为一种具有超强融合能力的产业生态，可能会颠覆传统能源行业的产业结构、市场环境、商业模式、技术体系及管理机制，就像淘宝、支付宝、微信一样给社会生活带来巨大变革。

智慧能源作为能源革命的重要组成部分，是推动能源革命的战略性抓手。全面推进能源革命，不再是简单地增加供给、提供利用效率，而是需要全面革命，用全新的思维和创新的形式建立一套全新能源流动体系，建成一个基础设施智能化、生产消费互动化、信息流动充分化的创新平台。将有效汇聚整合政、产、学、研、用各方资源及优势，打造贯穿创新链、产业链、资本链的创新系统，为全面提升我国智慧能源产业技术研发、管理水平和国际竞争能力，推动形成涵盖能源生产、消费、交易、服务等门类齐全、布局合理、结构优化的国家智慧能源产业生态，加快构建清洁低碳、安全高效能源体系，保障国家能源安全提供有力支撑。

未来是“数字化+新能源”时代，要为可再生能源的消纳、新型智能配网（适应电源基地集约开发和新能源、分布式能源、储能、交互式用能设施等大规模并网接入，多“源”和多类型用户协调发展）、综合能源利用等；为大电网（智能电网）和微电网（智能配网）协调发展和运行等；为引领能源清洁低碳转型（多能协同、综合能源、电能替代等）等；为供应端（多源协同、替代化石能源等）和消费段（发供用协同、电能替代等）协同发展等；为用户电、气、冷、热等不同品质能量综合利用等；为分布式清洁绿色电源就近分散化生产、市场化消费等；为新一代电网分区就近平衡、逐级平衡等，提供系统性解决方案，带动整个行业上台阶，实现新能源工业生态体系。

中央企业是中国特色社会主义的重要物质基础和政治基础，应该在中央的重大战略实施中发挥基础性、先导性、示范性的作用。能源央企要共同打造“国家能源大脑”，使之成为国家牢牢把控、央企主导运行、自我循环发展的国家能源大数据服务平台、智慧能源技术的创新高地和智慧能源产业生态的推动者和倡导者，不断提升能源资源配置能力和智能化水平，为全社会能源利用提供新业务、新业态、新模式，满足人民群众日益多样化的服务需求。从“数字电网”开始，引领能源行业发展。让“智慧能源、数字电网”成为“数字中国、智慧社会”的重要组成部分，成为重要的社会管理基础设施。

愿景：以数字技术推动能源变革和能源综合利用。

在确保能源安全的前提下，为不同的用户提供灵活、高效、低碳、低成本的能源供给方案，降低整个社会能源消耗和碳排放。

方法：数据逻辑集中，保证看问题的全面性；流程信息化独自开发，保留各自管理的个性化。

一、建立“能源互联网”，实现全息“感知”。能源互联网是跟随电网，如影随形的第二张网，是跟随实体电网的神经网络体系。

1、建立标准和编码体系，实现能源体系的设备、系统、组织、人等全部符号化，一切行为可以计算机识别和利用。

2、建立物联网采集工具。能运用卫星、有线、无线等固定或移动物联网传感器进行自动或人工采集。一切数据都可采集。

3、建立“泛在能源互联网”。链接无所不在（泛在），能够适应不断变化和延伸的覆盖全部（电网、组织、员工等）、沟通相关（政府、行业、用户、供应商等相关方）的信息物流泛在互联网体系，实现互联互通，一切信息都能实现相互流动起来。

建立“数字化影子电网”，创建新型管理体系：建立两个世界，重点是建立虚拟世界。一个是实体工业体系（电网），一个虚拟影子世界（数字电网）（数字孪生双胞胎，如影随形），实现实体和影子两个世界共生的万物互联、动态感知、人机协同的新的生态体系，信息高效处理、应用便捷灵活。未来“数字电网（能源）”成为新型电网（能源）工业生态的重要基础设施。在安全上边界清晰，在使用上互相链接。

二、建立“数字能源”。建立相互分工又逻辑集中的数字能源大数据体系。一切行为可以量化。

1、实现能源的生产和管理等基本全面信息化，规范管理各个环节的行为。

2、建立逻辑集中的分工合作、共享共用的能源大数据体系。保证各级人员能够灵活应用各类数据的存储、备份等数据化基础设施体系，招之能来，来之能用，放之能回，回能复原。

建立能源工业云服务平台，整合共享能源企业IT资源（数据中心、网络、安全边界等），充分利用能源行业各家IT资源，实现任何时间、任何地点、任何人、任何物之间的互联互通、共享共用。

3、 建立可视化的时空大数据表达平台。数据的可视化应是数据想要表达结果的可视化。

建立能源工业三维虚拟空间：（雄安电网数字化平台为例）统一架构，多层空间，全面协同，简化应用：

SIM+CIM+BIM+EIM+GIS+GRP-ERP-PRP+IoT平台
SIM+：社会信息模型（人的活动）
CIM+：城乡信息模型（活动空间）
BIM+：建筑信息模型（个体空间）
EIM+：能源信息模型（工业体系）
GIS+：位置信息系统（位移信息）
GRP-ERP-PRP+：业务及数据应用系统（信息管理）
IoT ：物联网互联网体系（信息采集）

三、建立能源行业“超强大脑”。实现能源各种行为的自动化、智能化、智慧化，一切行为可以感知、判断和运作，牢牢把控能源安全。

1、建立基于云的能源工业互联网大数据操作系统。建立分级分层分类分阶段的数据分析应用体系，开放共享，建立“能源数据库”，“能源行业知识库”，“国家能源智库”，把更全面的数据归拢到平台，用更全面的数据提供服务。

2、建立能源工业人工智能建模及共享平台。经验沉淀模型，平台共享知识，多方参与、合作共赢，实现日常数据备份，特征数据共享，分析模型共建，电源、电网、负荷、储能等一体化分析，带动行业协同化快速发展。

3、建立各种机器人。能够按照思想、要求，快速反馈信息，调整行为。

「问题」

1、黄金美元，石油美元，纸币下一个锚是黄金锚、高科技锚、资源锚，还是可能新能源锚？

2、可再生能源替代化石能源的革命，必将引起传统电网的深刻变革，这是毋容置疑的，但怎样变？如何变？人们至今没有取得共识。

3、2016年2月24日国家发改委、国家能源局和工信部联合下发了《关于推进互联网智慧能源发展的指导意见》，是否已经形成行业发展共识？有没有新的共识？

4、习近平总书记强调要推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳，安全高效的能源体系，是一个怎么样的体系？认识？路径？方法？

「如何再认识电网？」

不忘初心，回归本源；
面向国家，安全为要；
面向用户，经济高效。

能源行业关系国家安全和国民经济命脉，是确保经济社会持续健康发展的重要基础性产业。如果说央企是共和国的长子，是党的执政基础，那某种程度上上，能源可能是其中的老大，关键中关键。一切改革的前提和方向，首先是想方设法确保能源安全。

从能源种类看，煤炭、石油、天然气等都能变成电，或者说他们的大部分作用，电都可以替代他们，但是他们却替代不了电。

电的发输变配用过程实时化，安全稳定非常重要。从发输变配用过程看，中间的电网安全稳定是整体关键所在。

电力的市场化改革是方向，方便应用，降低成本，提高质量。但也要看到有些东西靠市场资源优化配置利益驱动是解决不了的，比如面向国家资源配置特点的电网安全结构性配置，比如面向战争的电网结构优化，这些从利益层面市场是看不到的。能源安全靠市场是解决不了，必须靠投入；能源效率靠管控是很难解决的，必须靠市场倒逼。如何解决安全与效率的关系与平衡需要智慧。

从能源互联网发展看，阿里巴巴解决了中小企业的问题，电网现在要解决大量的不稳定中小新能源发电厂站问题，阿里巴巴当初解决中小企业的网上虚拟交易，中间最大的问题是信任信用问题，我卖出，他会不会不给钱，我给钱，他会不会给我发一个次品，能源互联网也存在一个信任信用问题，如此大量的不稳定厂站接人与电网的稳定安全问题，接进来没有人用，有人用他接不进来，最大的信任危机是，还没有接进来我要用，大量接进来，却有大用户退出不用，解决这个稳态暂态转换信用问题，关键的几种方法是，电网要足够大，承受能力强，但能力赶不上发展；电源配比合理，但现在环境要求改变了配比方式；电网数字化自动化调节能力强，但悠不够大量的涌入和退出；要大量基础备用性容量的产生 与市场利益调节相违不挣钱。要解决大量中小不稳定厂站的接人，就要有大容量信得过的信任产品出生，未来期待是电池的革命，现在应该大力发展抽水蓄能，把零散不稳定的能力进行收集，形成规模化的可调节的能力，发挥其快速即起即停即调作用，同时还能保持电网足够的旋转备用，增加其稳定性（电网陀螺仪），但这需要机制的建立，现在做得还不够，这是必要的成本，但市场化难以解决。

1、能源安全事关国家安全，电力安全首当其冲，一切改革的前提首要条件是确保能源安全。

2、没有能源革命就没有工业化，网络化、信息化、数字化、智慧化的全社会创新应用有赖于电的有效支撑，5G依靠电，数据中心高耗能，自动化必须靠电推动，煤石油天然气替代不了。

3、在“信息化企业、数字化电网”下，基于国家能源安全约束的电网改革应该有新的路径可供选择，在超大电网的实时安全要求和交易公平之间做出新的方式，因为信息化数字化后的电网可以有充分的透明性。

发输变配用一体实时化的特点，电网作为中间环节，承上启下，肩但两头，居中交易，责任重大，利益复杂，唯有透明管理，才能让多方利益感觉到公平所在，数字电网的本质就是要解决这个问题。

电力实时公平交易的前提是电网实时安全稳定，离开了安全稳定，实时公平交易失去基础，公平交易可以通过交易规则公平、交易过程透明来解决，可以更好的选择市场管理主体。

4、电网工作高度重复性，其标准化程度高，标准化程度高的企业应该通过信息化、流程化，来精准投送我们的数据、信息、知识、智慧，让每一个节点的工作更加优秀更加高效。

5、能源互联网：需要回答清楚几个问题，什么是能源？为什么要互联？都互联什么？电网互联只是一个方面，煤、石油、天然气和电等，所有能源实时互联平衡才是根本，满足日常、发展、战备、战时需求才是之要。

6、大数据中心：定位应该是信息中心、情报中心 ，数据中心是基础。首先是大数据的中心（情报中心），然后才是大的数据中心（IT技术）。功能应该是：对内信息中心，要能提供各单位企业运营情况分析和设备运维情况分析，提供世界同行的对比分析，对外提供信息情报增值服务。先内后外，内是基础（国外的信息中心，早已不是IT技术中心，而是真正的企业各类信息分析情报中心，IT技术只是他的手段而已），做好内才能产生外。总体它是提供粮草情报zidan的重要支撑单位。

「创建“新型能源”建设（新基建）」

融我们所有形成的能源数据，集所有我们积累的能源建设能力，创新能源、创新建设、创新管理。实现水、火、核、可再生、抽水蓄能等综合平衡发展，提供智能管理。在选点规划、工程策划、设计施工、运营维护等方面提供全新的支持模式，实现智慧能源、综合能源管理。

「数字化新基建」

支持数字化的新型IT基础设施：五个平台或者叫五层分布。

1、多维度数据采集平台，含物联网、互联网、5G、北斗等，建立全面的感知网络，能把数据采集回来。具备“多维”“高频”“高精度”采集和传输数据的能力，实现更加全面的数据采集。多维度、高频度、高精度的时空数据，才能支持精细化建模和相对准确的短期预测推演。

2、融合的一体化数据库平台，能把不同类型的数据存好。数据越全，智能化、智慧化越可能实现。智能化的前提，是对事物相关数据的全面感知。

3、可视化的数据管理平台，基于物理对象辨识的数据管理，基于GIS+BIM的时空大数据，活灵活现的展示数据和数据关系，上下左右，过去、今天和未来，在物理空间三维重现，看懂数据才能应用数据。平台是事物数字孪生的表现形式，也是全面采集和分析数据的重要前提，实现对事物的空间实时、动态、全面、精细的数字化呈现。在BIM+GIS基础上，嵌入物联网数据，增加了对“流”、“场”等动态空间的描述和计算能力，同时，大大提升了数据空间和时间粒度的细化程度。

4、多层多模的数据分析平台，灵活的、能全面调用、能加载模型的数据开发平台，数据中台，数据加工中心（中央厨房）。

5、多场景数据应用平台，大屏，计算机，手机，应用系统、APP等等。