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為實現“30•60”目標，國家電投集團已率先在清潔能源和數字化轉型方面同時發力。目前，在國家電投云邊協同工業大數據平臺已上線了九十余項數字化、智能化應用。這些應用以服務清潔能源發展為主，通過數字化、智能化技術，保障了能源安全，提升了能源利用效率。本文結合公司實踐談談個人思考。
（來源：微信公眾號“能源研究俱樂部” ID:nyqbyj 作者：范霽紅 國家電力投資集團公司科技創新總監、國家電投集團中央研究院董事長）
一、發展新能源與數字化技術的內在邏輯
今后清潔能源發展空間最大的是太陽能發電，其次風電。判斷的依據是，太陽能具有非常強的普惠性。普惠性是指，每個地方的太陽能都足夠滿足當地的能源需求，即使是江浙一帶受梅雨季節影響的地方，太陽能年發電利用小時數在1000小時，只要把當地能利用太陽能的地方利用起來一部分，就能滿足當地能源的需求。同時，太陽能發電非常靈活，供能方式多樣。發電技術上，目前不管是晶硅還是薄膜，成本都在快速地降低，性能指標都在快速地上升。所以，太陽能今后有廣闊的發展空間。
但是，太陽能和風能的發展離不開儲能。而且，儲能的發展空間甚至會比太陽能的發展空間更大。我國太陽能資源最好地區的發電利用小時數也只是接近2000小時，在全年8760小時中的占比不到四分之一，剩下的時間要依靠儲能。我認為，氫能是發展比較有前景的儲能方式，既能實現更大容量儲能，也能實現能源更大范圍的時空轉移。
現在新能源發展已實現平價，逐步進入全面平價時代，特別是光伏，2021年被稱為光伏的平價元年，部分地區光伏成本將等于或低于火電。但是，要客觀地評價新能源的成本，就需要考慮新能源間歇性的成本，解決間歇性問題需要儲能，儲能也是新能源的成本。目前，包括間歇性和儲能成本的新能源成本，還是要高于像火電、核電這些常規電源的成本。
要降低新能源和儲能的成本，一方面需要新能源和儲能自身技術的進步，另一方面還依賴于數字化技術構建能源工業互聯網，以促進新能源更多的應用，提高能源效率，并改善能源用戶體驗。我相信，在數字化技術助力下，“新能源+儲能”是未來能源的主導方向。隨著技術的進步，很快就會實現“新能源+儲能”發電成本低于火電、核電發電成本的目標。屆時，新能源會出現爆發式增長。
二、數字化技術助力新能源利用的實踐
1.能源工業互聯網平臺
國家電投正在建設被譽為能源“大腦”的“能源工業互聯網平臺”，這個平臺是由國務院國資委等七部委組織22家能源央企、26個省（區、市）國資委和46家能源國有企業共同推進建設的平臺。該平臺匯聚能源生產、運行、消費、安全等數據，構建可感、可知、可視、可控的數字化平臺，支撐不同能源設備、系統、場站、企業、區域間實時安全感知與協同交互的應用場景，以及常態化平臺運營管理、數據共享交易和生態鏈協同等活動。這個平臺將于2021年底前全面建成，發揮保障國家能源安全功能，為能源行業管理和決策提供支撐，推動能源行業轉型升級和綠色發展。
2.智慧光伏可視化管理云平臺
該平臺以GIS+BIM構建的數字孿生空間為基礎，通過無人機、智能清洗、地面攝像頭等智能傳感器設備實現對光伏電站空地一體化巡檢和監測，結合“云大物移智”等新一代信息技術，構建智慧管控平臺，與現有集控中心運營系統對接，助力打造數字化協同運營平臺，全面支撐電站監管數字化、智能化“1+N”應用。該平臺對智能設備、人員、車輛等進行一體化實時監管；在線監測電站運維信息，對故障精確定位、排除及預警、動態跟蹤；實現電站全空間、全壽期的業務數據共享、管理及應用，并為用戶瀏覽、獲取空間數據和應用服務提供“一站式門戶”。
本成果適用于各種類型新能源電站，可實現光伏電站數字化智能化改造及應用，對運維工作提質增效，實現電站精細化運維和管控，達到提升電量、增加收益的目標。
3.戶用光儲一體化平臺
分布式光伏目前存在“設備與安裝成本高”“產品質量參差不齊”“安裝后運維困難”“用戶積極性不高”等問題。對此，國家電投提出標準化、數字化解決思路。通過打造光儲一體化平臺、建立行業標準化體系，打通產業鏈上下游企業，解決產品與質量參差不齊的問題；優化用戶在線申報安裝、設備采購、售后運維等，提升用戶體驗，解決運維困難問題。
該平臺對助力鄉村振興戰略、提升國家電投分布式光伏電站市場占有率、構建農村能源互聯網有很大裨益，也可適用于小崗村等“美麗鄉村”項目。
4.共享儲能平臺
儲能產業目前主要存在“儲能裝置使用率低”“盈利模式單一”“強制配套抬高新能源電站成本”等痛點。對此，國家電投提出“以共享儲能平臺為支撐，變‘一儲一場’為‘一儲多場’”，提高儲能的使用次數，增加項目收益率。
通過試點項目發現，本模式在“降低新能源電站配套儲能投資壓力，減少棄風棄光；提升電網安全經濟運行水平，提高新能源消納能力”等方面有實效。在“促進儲能產業發展，實現電廠與電網的友好協同，響應國家‘風光水火儲’、‘源網荷儲’兩個一體化要求”方面有很大價值。
5.風功率預測系統
國內普遍由風機廠商或風功率預報服務商提供風功率服務，其技術路線大多為數據單向傳遞，依次經過天氣預報和功率預報兩個轉換和傳輸過程，數據從天氣預報服務商向風電場單向流動，天氣預報系統一般只采用氣象觀測數據進行同化，風電場觀測數據并沒有在預報中同化應用，同時風功率預測誤差未能反饋給天氣預報系統校正。因此，這種技術路線風功率預測準確率不高。
國家電投風功率預測系統采用集合預報技術，通過采用歐洲以及中國不同背景場數據，依托風電大數據中心歸集的風電場運行數據和風電場測風塔實時數據，作為氣象預報的觀測同化數據，作為御風動力降尺度系統的驅動數據，實現高時空分辨率的風功率預報。
本系統運行安全穩定，能夠7×24小時不間斷運行，系統可用性達到99.9%以上，且能靈活適應電網或電場的調整，并在規定的時間內完成調整，還可快速簡易部署，風功率預報誤差比當地電網考核要求的預報誤差水平降低5%或以上。
三、數字化技術助力新能源利用的前景
未來，能源系統將加快向數字化、網絡化、智能化轉型升級，能源生產、消費各環節更加優化高效。根據中國石油經濟技術研究院的預測，智能化技術突破將帶動可再生能源發電成本更快降低，大規模儲能技術將取得重大突破。從供應量看，2025年前，清潔能源貢獻新增發電量的75%；2025～2035年間，貢獻率將進一步提升至89.2%；2035～2050年則不僅滿足新增用電需求，還將對煤電形成1.1萬億千瓦時的替代。清潔能源發電占比將從2019年的35.2%增至2050年的68.4%，成為電力供應主體。規模化生產將進一步提升競爭力，促進新能源裝機規模持續擴大，預計2035年和2050年光、風等非水可再生能源裝機將分別達19億千瓦和35億千瓦。
通過能源工業互聯網實現的全面互聯、全面感知、全面智能、全面協同的智慧能源系統，是實現以上預測目標的手段。智慧能源系統將助力能源資源合理配置、利用效率大幅提高，實現以電力為中心統一優化配置能源資源，使能源發展方式由消耗型向可持續、可再生和更環保的發展軌道過渡，保證我國碳達峰、碳中和目標實現。
原文首發于《電力決策與輿情參考》2021年1月15日第3期
（來源：微信公眾號“能源研究俱樂部” ID:nyqbyj 作者：范霽紅 國家電力投資集團公司科技創新總監、國家電投集團中央研究院董事長）
一、發展新能源與數字化技術的內在邏輯
今后清潔能源發展空間最大的是太陽能發電，其次風電。判斷的依據是，太陽能具有非常強的普惠性。普惠性是指，每個地方的太陽能都足夠滿足當地的能源需求，即使是江浙一帶受梅雨季節影響的地方，太陽能年發電利用小時數在1000小時，只要把當地能利用太陽能的地方利用起來一部分，就能滿足當地能源的需求。同時，太陽能發電非常靈活，供能方式多樣。發電技術上，目前不管是晶硅還是薄膜，成本都在快速地降低，性能指標都在快速地上升。所以，太陽能今后有廣闊的發展空間。
但是，太陽能和風能的發展離不開儲能。而且，儲能的發展空間甚至會比太陽能的發展空間更大。我國太陽能資源最好地區的發電利用小時數也只是接近2000小時，在全年8760小時中的占比不到四分之一，剩下的時間要依靠儲能。我認為，氫能是發展比較有前景的儲能方式，既能實現更大容量儲能，也能實現能源更大范圍的時空轉移。
現在新能源發展已實現平價，逐步進入全面平價時代，特別是光伏，2021年被稱為光伏的平價元年，部分地區光伏成本將等于或低于火電。但是，要客觀地評價新能源的成本，就需要考慮新能源間歇性的成本，解決間歇性問題需要儲能，儲能也是新能源的成本。目前，包括間歇性和儲能成本的新能源成本，還是要高于像火電、核電這些常規電源的成本。
要降低新能源和儲能的成本，一方面需要新能源和儲能自身技術的進步，另一方面還依賴于數字化技術構建能源工業互聯網，以促進新能源更多的應用，提高能源效率，并改善能源用戶體驗。我相信，在數字化技術助力下，“新能源+儲能”是未來能源的主導方向。隨著技術的進步，很快就會實現“新能源+儲能”發電成本低于火電、核電發電成本的目標。屆時，新能源會出現爆發式增長。
二、數字化技術助力新能源利用的實踐
1.能源工業互聯網平臺
國家電投正在建設被譽為能源“大腦”的“能源工業互聯網平臺”，這個平臺是由國務院國資委等七部委組織22家能源央企、26個省（區、市）國資委和46家能源國有企業共同推進建設的平臺。該平臺匯聚能源生產、運行、消費、安全等數據，構建可感、可知、可視、可控的數字化平臺，支撐不同能源設備、系統、場站、企業、區域間實時安全感知與協同交互的應用場景，以及常態化平臺運營管理、數據共享交易和生態鏈協同等活動。這個平臺將于2021年底前全面建成，發揮保障國家能源安全功能，為能源行業管理和決策提供支撐，推動能源行業轉型升級和綠色發展。
2.智慧光伏可視化管理云平臺
該平臺以GIS+BIM構建的數字孿生空間為基礎，通過無人機、智能清洗、地面攝像頭等智能傳感器設備實現對光伏電站空地一體化巡檢和監測，結合“云大物移智”等新一代信息技術，構建智慧管控平臺，與現有集控中心運營系統對接，助力打造數字化協同運營平臺，全面支撐電站監管數字化、智能化“1+N”應用。該平臺對智能設備、人員、車輛等進行一體化實時監管；在線監測電站運維信息，對故障精確定位、排除及預警、動態跟蹤；實現電站全空間、全壽期的業務數據共享、管理及應用，并為用戶瀏覽、獲取空間數據和應用服務提供“一站式門戶”。
本成果適用于各種類型新能源電站，可實現光伏電站數字化智能化改造及應用，對運維工作提質增效，實現電站精細化運維和管控，達到提升電量、增加收益的目標。
3.戶用光儲一體化平臺
分布式光伏目前存在“設備與安裝成本高”“產品質量參差不齊”“安裝后運維困難”“用戶積極性不高”等問題。對此，國家電投提出標準化、數字化解決思路。通過打造光儲一體化平臺、建立行業標準化體系，打通產業鏈上下游企業，解決產品與質量參差不齊的問題；優化用戶在線申報安裝、設備采購、售后運維等，提升用戶體驗，解決運維困難問題。
該平臺對助力鄉村振興戰略、提升國家電投分布式光伏電站市場占有率、構建農村能源互聯網有很大裨益，也可適用于小崗村等“美麗鄉村”項目。
4.共享儲能平臺
儲能產業目前主要存在“儲能裝置使用率低”“盈利模式單一”“強制配套抬高新能源電站成本”等痛點。對此，國家電投提出“以共享儲能平臺為支撐，變‘一儲一場’為‘一儲多場’”，提高儲能的使用次數，增加項目收益率。
通過試點項目發現，本模式在“降低新能源電站配套儲能投資壓力，減少棄風棄光；提升電網安全經濟運行水平，提高新能源消納能力”等方面有實效。在“促進儲能產業發展，實現電廠與電網的友好協同，響應國家‘風光水火儲’、‘源網荷儲’兩個一體化要求”方面有很大價值。
5.風功率預測系統
國內普遍由風機廠商或風功率預報服務商提供風功率服務，其技術路線大多為數據單向傳遞，依次經過天氣預報和功率預報兩個轉換和傳輸過程，數據從天氣預報服務商向風電場單向流動，天氣預報系統一般只采用氣象觀測數據進行同化，風電場觀測數據并沒有在預報中同化應用，同時風功率預測誤差未能反饋給天氣預報系統校正。因此，這種技術路線風功率預測準確率不高。
國家電投風功率預測系統采用集合預報技術，通過采用歐洲以及中國不同背景場數據，依托風電大數據中心歸集的風電場運行數據和風電場測風塔實時數據，作為氣象預報的觀測同化數據，作為御風動力降尺度系統的驅動數據，實現高時空分辨率的風功率預報。
本系統運行安全穩定，能夠7×24小時不間斷運行，系統可用性達到99.9%以上，且能靈活適應電網或電場的調整，并在規定的時間內完成調整，還可快速簡易部署，風功率預報誤差比當地電網考核要求的預報誤差水平降低5%或以上。
三、數字化技術助力新能源利用的前景
未來，能源系統將加快向數字化、網絡化、智能化轉型升級，能源生產、消費各環節更加優化高效。根據中國石油經濟技術研究院的預測，智能化技術突破將帶動可再生能源發電成本更快降低，大規模儲能技術將取得重大突破。從供應量看，2025年前，清潔能源貢獻新增發電量的75%；2025～2035年間，貢獻率將進一步提升至89.2%；2035～2050年則不僅滿足新增用電需求，還將對煤電形成1.1萬億千瓦時的替代。清潔能源發電占比將從2019年的35.2%增至2050年的68.4%，成為電力供應主體。規模化生產將進一步提升競爭力，促進新能源裝機規模持續擴大，預計2035年和2050年光、風等非水可再生能源裝機將分別達19億千瓦和35億千瓦。
通過能源工業互聯網實現的全面互聯、全面感知、全面智能、全面協同的智慧能源系統，是實現以上預測目標的手段。智慧能源系統將助力能源資源合理配置、利用效率大幅提高，實現以電力為中心統一優化配置能源資源，使能源發展方式由消耗型向可持續、可再生和更環保的發展軌道過渡，保證我國碳達峰、碳中和目標實現。
原文首發于《電力決策與輿情參考》2021年1月15日第3期
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