在全球共同應對氣候變化、中國堅定推進“碳達峰、碳中和”戰略目標的宏大背景下,能源系統的深刻變革已成為時代必然。作為能源體系的核心樞紐,電力系統正面臨著前所未有的轉型升級壓力與機遇。中國電力科學研究院(簡稱“中國電科院”)的專家許海清指出,以“電力物聯網”為代表的先進網絡科技,正是破解當前困局、賦能未來能源體系的關鍵技術引擎,將在推動能源系統清潔低碳、安全高效的轉型升級中扮演至關重要的角色。
一、雙碳目標下的能源系統挑戰與轉型方向
實現“雙碳”目標,本質上是推動經濟社會發展全面綠色轉型。對于能源系統而言,這意味著必須構建以新能源為主體的新型電力系統。風能、太陽能等可再生能源具有顯著的間歇性、波動性和不確定性,其大規模、高比例并網給電網的穩定運行、實時平衡和可靠供電帶來了巨大挑戰。能源消費側也正變得更加多元化、互動化和電氣化,電動汽車、分布式儲能、柔性負荷等新型要素大量涌現。傳統的“源隨荷動”的剛性電力系統,已難以適應這種“源荷雙側隨機波動”的新格局。因此,能源系統轉型升級的核心方向,是提升系統的靈活性、互動性與智能化水平,實現源網荷儲的協同優化與高效互動。
二、電力物聯網:賦能能源系統轉型升級的網絡科技基石
電力物聯網,是物聯網技術在電力系統的深度融合與全面應用。它通過部署在發電、輸電、變電、配電、用電各環節的海量智能傳感設備,依托高速通信網絡,實現電力系統全環節人、機、物的全面感知、互聯互通與智能處理。在許海清看來,電力物聯網并非簡單的技術疊加,而是重構能源系統運行模式、商業模式和價值生態的底層基礎設施。
1. 全面感知與透明化: 電力物聯網通過智能電表、PMU(同步相量測量單元)、智能傳感器等,實現對電網狀態、設備健康、新能源出力、用戶用電行為的毫秒級精準感知與全景監控,讓原本“黑箱”或模糊的系統變得高度透明,為精準調控奠定數據基礎。
2. 高效互聯與協同控制: 借助5G、光纖、電力載波等通信技術,電力物聯網打通了能源生產、傳輸、消費與存儲各環節的信息壁壘,形成高速、可靠、安全的“能源信息高速公路”。這使得分散的海量分布式資源(如屋頂光伏、儲能、電動汽車)能夠被有效聚合、協調控制,成為參與系統調節的“虛擬電廠”或柔性資源,極大提升了系統的靈活性與彈性。
3. 智能分析與優化決策: 基于人工智能、大數據、云計算等數字技術,電力物聯網平臺能夠對海量、多源的能源數據進行深度挖掘與智能分析。這不僅可以實現故障的精準預測與快速自愈,支撐電網安全運行,更能實現超短期新能源功率預測、負荷精準預測、市場交易優化、能效管理與需求側響應,驅動能源系統從“經驗驅動”向“數據驅動”和“智能決策”轉變。
三、實踐路徑與未來展望
許海清及其團隊認為,推動電力物聯網助力能源轉型,需從技術、標準、產業、機制等多維度協同推進:
- 技術攻關與融合創新: 持續突破邊緣計算、端到端安全、海量異構設備接入管理、數字孿生等關鍵技術,促進“云大物移智鏈”等數字技術與電力技術的深度融合。
- 標準體系與安全體系構建: 建立統一、開放的電力物聯網標準體系,確保互聯互通與產業健康發展。將網絡安全提升至與物理安全同等重要的地位,構建縱深防御體系。
- 示范應用與生態培育: 在工業園區、智慧城市、鄉村電氣化等場景開展規模化示范,探索“電力物聯網+綜合能源服務”、“電力物聯網+碳管理”等新模式,培育開放共享的產業生態。
- 市場機制與政策引導: 完善電力市場、碳市場機制,為虛擬電廠、需求響應、輔助服務等基于電力物聯網的新業態提供合理的價值回報渠道,激發市場活力。
以電力物聯網為神經中樞的智慧能源系統,將不再僅僅是電力的傳輸網絡,而是一個廣泛連接、智能互動、價值共享的能源互聯網。它能夠高效集成和消納可再生能源,最大化提升能源綜合利用效率,引導全社會形成綠色低碳的生產生活方式,從而為中國乃至全球“雙碳”目標的實現提供堅實的技術支撐與系統保障。以許海清為代表的中國電科院科研人員,正致力于此,通過持續的網絡科技創新,為這場深刻的能源革命貢獻核心力量。