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專訪中國工程院院士、南方電網公司專家委員會主任委員李立浧:數字電網是構建新型電力系統的核心技術方向

信息來源:南方電網報  發布時間2021-05-26

  李立浧向記者展示微型智能傳感器。 南網傳媒全媒體記者 賴增鵬 攝

 

  “數字電網是構建以新能源為主體的新型電力系統的核心技術方向。”近日,中國工程院院士、南方電網公司專家委員會主任委員李立浧接受南網傳媒全媒體記者專訪,圍繞構建新型電力系統,暢談數字電網建設、基礎設施升級、體制機制建設等內容,呼吁全社會參與進來,共同推動實現碳達峰、碳中和目標。

  記者:您提出實現“無條件”接受新能源是新型電力系統的目標,這個系統具備怎樣的能力才能“無條件”接受?

  李立浧:實現碳中和、碳達峰目標過程中,高比例新能源的接入將深刻改變傳統電力系統的形態、特性和機理,實現“無條件”接受新能源是構建新型電力系統的目標,同時也是一種能力。這對新能源本身和電力系統都提出了新的更高要求。

  對于新能源來說,通過技術進步,其本身的狀態、品質能夠符合上網條件,和電力系統的變革相輔相成。比如,新能源要不斷提升自動控制能力和故障穿越水平,同時逐步構建新能源自治系統,讓波動性、間歇性自動平抑。風機的葉輪自動調整和控制,以應對不同風速;光伏發電系統能夠充分提升光的捕捉能力,在弱光線下也能有相當的出力等等,這些都是新能源需要注意和研究的地方。

  對于電力系統來說,電網形態將發展為“大電網+主動配電網+微電網”的柔性互聯形態,具有分布式特征,電力系統柔性可控。所以,要發展數字電網技術,從時間、空間尺度上實現更大范圍、更快速的調節平衡,才能更好地適應高滲透率新能源接入電力系統。

  記者:請您形象地講講數字電網能解決哪些關鍵問題。

  李立浧:數字電網是構建以新能源為主體的新型電力系統的核心技術方向。傳統電力系統主要依靠物理系統進行平衡,新型電力系統是在物理系統的基礎上,由信息和數字驅動系統平衡,它的動態特性和安全穩定理論有別于傳統電力系統基于機電特性和轉動慣量理論,具有弱慣性/無慣性特點,波動性和隨機性強。基于“電力+算力”的系統平衡理論是新型電力系統的理論基礎。

  新型電力系統將呈現高比例新能源與高度電力電子化特征,他們轉動慣量非常小,甚至趨于零,怎么能夠依靠物理系統的慣量平衡和穩定?所以我提出,未來的電力系統是以數字化和信息化為主體,實現瞬時平衡,它的控制能力非常強,不依靠轉動慣量來保持穩定,而是依靠供需瞬時維持平衡的一種系統平衡理論。

  所以,這個時候數字技術非常重要,需要我們以數字數據為基礎,構建強大的軟件系統,把信息化、數字化、智能化集中到一起,能夠體現高度智能的一種平衡系統。這能讓我們的系統安全穩定運行,能夠抵御系統故障,一旦一個地方出現故障有很多手段進行調節和補充,系統將更加安全可靠。

  記者:圍繞數字電網有很多前端基礎設施和后臺軟件都需要進行大的升級。

  李立浧:是的,今后的設備不僅是功能性的,而是具備數字數據采集和信息傳輸功能的智能化設備。未來電力系統的計算不是靠傳統的公式計算,而是通過傳感器、智能設備的數字數據直接反映出系統狀態,然后按照物理規律形成強大的軟件系統。形象地講,這個軟件系統不似AlphaGo,而是類比于Alpha Zero,不是依靠經驗和深度學習來獲取很強的能力,而是能根據事物本身的規律進行自我訓練、自我優化、智能控制。

  我們現在開發的微型智能傳感器,是從技術理論方面就開始研究的,與基于電磁場、線圈纏繞的傳統設備的基礎理論不同,我們依靠巨磁阻現象,利用巨磁阻材料對于磁場的敏感性,通過測量磁場的變化來測量電流的大小。這種微型智能傳感器具備體積小、精度高、成本低、可集成度高等特點。目前推廣應用效果不錯。未來,通過這種傳感器,就像是給電網裝上了很多CT機,設備狀態一目了然,實現新型電力系統“可見、可知、可控”的狀態透明。

  記者:除了技術層面,在體制機制等方面還有什么需要特別關注的嗎?

  李立浧:實現碳達峰、碳中和是黨中央一項重大決策部署。這里面,包括構建以新能源為主體的新型電力系統、構建清潔低碳安全高效的能源體系等,轉型的核心是技術,但并不是完全依靠技術就能夠馬上實現,和我們的體制機制有很大的關系。國家加快研究推出實現碳達峰、碳中和目標的時間表、路線圖、施工圖,就是要解決體制機制等問題。

  我舉幾個例子。現在我們國家的能源消耗量大、能源利用效率還不高,如何在發展經濟、推動城鎮化過程中做到節約能源、提高能效,體制機制一定要發揮作用。比如去打造一個零碳產品,我們現在談初始投資,怎么省錢怎么建,但是要放在全生命周期來看,這種初始投資肯定是要高的,這些都要具備一定條件。比如地方政府如何推動新能源發展,都應該明確相應的政策舉措,涉及到土地資源、環境資源等方方面面。再比如,電動汽車數量龐大,未來將成為一個巨大的儲能系統,如何利用好這樣的儲能系統讓它和電網友好互動,需要深入研究政策、標準,特別是市場機制。

  未來,我們的新能源發展起來,不僅助力解決能源安全問題,同時也提高了人民生活水平,在西部新能源發展過程中提供了工作崗位和資金積累,改善了人們的工作和生活環境。這是一項偉大的工程,需要全社會參與進來、共同推動,需要解決的問題還很多,需要走的路還很長。(完)

  南網傳媒全媒體記者 孫維鋒

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