“新型的電力系統是實現30、60的前提和基礎,新型電力系統結構由原來穩定的火力發電為主導,轉為受氣象驅動的新能源發電為主導,將面臨顛覆性的挑戰。”上海電力大學副校長黃冬梅在第十五屆(2021)國際太陽能光伏與智慧能源(上海)大會-第五屆能源互聯網技術與應用高峰論壇上的發言。
非常感謝SNEC能源互聯網的主辦方,尤其是林教授,他是在數字中國一個能源互聯網的峰會上聽我的報告,非常熱情的邀請我來,我剛才聽到講石參講到我們能源互聯網已經堅持了15年,15年的堅持我們看到了今天的高度,能源互聯網是能源清潔化、電力數字化最好的結合點,這就是15年堅持迎來了今天的30、60,我們看到的千數、萬數的這樣一個局面的到來。
我今天講的就是聚焦點和落腳點,剛才聆聽了黨中央在各行各業對碳達峰、碳中和一些宏觀上的理念和要求,我的第一個報告就響應主持人的號召,要講每一個人、每一個單位、每一個科研團隊對雙碳目標的實現,我們的貢獻,所以僅僅是跟大家做一些交流。
新型的電力系統是實現30、60的前提和基礎,新型電力系統結構由原來穩定的火力發電為主導,轉為受氣象驅動的新能源發電為主導,將面臨顛覆性的挑戰。不同的氣象條件下電網運行模式差異是巨大的,需要通過數字化、智能化的手段,結合電力時空信息技術進行深度的融合。大數據的分析能夠挖掘多系統、多主體的關聯、因果關系,在信息充分對稱的條件下實現源、網、荷、儲的高度協同。
上海電力大學有很多優秀科研團隊,由于我個人研究的背景所限制,不能很全面的介紹上海電力大學在雙碳的到來的時期,我們眾多的研究成果,因此我只能反映一些我個人領導的團隊聚焦的一些研究的小點。
我本人率領的團隊擁有電氣、海洋、計算機、信息多學科跨領域的交叉團隊,因為我前20年是在上海海洋大學工作,后面是到了上海電力大學做小拊掌,所以天然的優勢,我有20多年在海洋領域大數據信息化的工作經歷,所以到了電力大學以后又把我們的電力和海洋結合,所以也像SNEC能源互聯網這個舉辦方一樣,堅持了15年,我也堅持了20多年。一
在這樣一個背景下,以大數據為媒介,串聯構成能源電力數據鏈,圍繞國家海洋新能源大規模開發利用,以及電網數字化體系構建的重大前景,我們做了一些工作,通過數據的獲取、傳輸、存儲、挖掘與應用,實現電力時空大數據的智能感知與協同處理,將大數據的價值發揮到最大化,應用到電力物聯網,智能微電網以及海島微網的多個場景。
下面介紹一下我們的研究成果,通過多年的研究,我們構建了電力時空大數據感知與協同處理系統,協同非常重要,從國家層面上要協同,因為不同的區域之間,不同的重點行業和領域之間,如果是一窩蜂、一刀切的,雙碳將面臨重大挑戰。所以在推進雙碳過程中不能急推也不能胡推也不能硬推,從國家層面是大的協同,但是從科學研究上也一樣要講究協同,協同就是利用空、天、地、海一體化的側網,實現對配電網以及外部環境進行量測,對電網外部的風、溫、流場的數據進行信息融合、協同繁衍,實現對電網故障的外因建模,借助配電網的測量數據對內因建模,利用多尺度的協同建模與計算,為配電網的安全與運維提供決策支持。
我下面從時空大數據的挖掘、輸電線路規劃、并行計算、仿真平臺,智能微電網示范項目五個方面展開。
針對不同的來源、不同格式、不同分辨率,這是在我們時空大數據中必須要了解的一個數據類型,我們進行時空大數據挖掘和分析的時候必須采用多模態的時空大數據融合方法,我們解決了多模態數據融合時信息會丟失等問題,通過構建多要素的是否序列預測模型,我們解決了海浪要素,從動態、不確定甚至包括相互沖突的數據中整合信息,獲取對復雜情景的深層理解,應用于海洋、新能源、功率預測等方面,我們也取得一系列的成果,有高水平質量的論文、專利,并獲得了國家重大研發的支持。這里我想強調一個故事,我是在數字中國論壇中也去到現場去看了一家海上風電運維的公司,公司老總跟我講,我們的風電現在已經做的非常成熟,但是在發展中遠海風電這塊還是拍腦袋的,我們一定要考慮海底地形以及不同的位置,還有不同的環境要素的影響。但是我們現在基本就是靜岸是多少預算,我們拍腦袋×1.5來進行投入,這樣投入下面就有可能在大批推動的過程中把風電建起來了,但是后面的運維成本以及要收回的成本都沒有考慮,但是如果前期在走向中遠海的時候,我們可能會針對不同的區域、不同的地形、不同的環境科學的預測、科學的選址。
未來的新型電力系統包括了大規模的風電場,海南在大力發展風電的時候他們是不允許發展的時候,他們覺得是影響了海洋的生態,但是現在看來由于前期為了保護而保護,而沒有想到科學開發和合理的保護相結合,可能在雙碳的背景下對海南來說,這么大的海洋資源并沒有做很好的積累。所以我月的我們的研究對這方面來說是一個比較前沿性的先期介入了。
未來的新型電力系統包含了大規模的風電場、光伏電站、海洋能電站等可再生能源電站,地理條件因素的影響逐漸加大,必須需要精細化的建模,建設規劃輸電線路,我們團隊是運用復雜的地理條件下,輸電線路規劃方法,基于GIS對地形、坡度、用電類型、覆冰、災害地理環境因素進行變化,量化了輸電線路路徑規劃過程中復雜的地理信息,構建了輸電線路路徑優化模型。我們在高水平的期刊上發表了多篇的論文,也在科委的項目中得到了支持。
為了提高大尺度的遙感數據分析和處理的服務響應效率,針對時間、高復雜度、空間超大規模計算問題,我們面向CPU+GPU這種異構體系結構的集群,運用適合于超大規模的并行計算,對大容量火力發電機組、核電機組、高電壓等級的輸電等成本高、危險性大的場景進行仿真驗證和動態調度,我們也發表了多篇高水平的論文。在前期的理論研究基礎上,我們還與國網信通產業集團開發了電力時空信息檢測虛擬仿真平臺,為實時的電力調度提供準確的電力時空信息定量化的參數。我們要為國家盡快的提供能夠滿足雙碳需要的新型的人才,這是我們高校不可推卸的責任,如果我們現在在大學里經過四年的本科教育,三年的研究生教育和多年的博士教育,出來以后還是傳統的技術的培養、理論的培養,我們是沒有辦法為國家的雙碳提供新鮮的血液。我在大學里面主要分管人才培養,我個人的科學研究沒有放棄,但是我的主要責任是在人才培養。我們在本科生人才培養方案當中,我們今年年初要求各學院在內涵升級中把雙碳圍繞著需要的新的課程已經納入了我們的培養方案,希望在座的各位企業在招聘上海電力大學學生的時候,要相信我們是與時俱進的,能夠滿足國家對交叉人才的需求,我們是及時的,是匹配的。這個案例現在目前正在申報上海市一流仿真精科,也動員一下我們在座的各位校友各位企業和我們高校多合作,因為把你們的技術,你們的成果應用于我們的人才培養中,就奠定了未來你們潛在的用戶。他們一畢業就知道你們企業,他們一畢業就學會用你們的平臺,所以這樣的一個機會就是國家強調的產教融合的重要性。
我們正在推進的一些工作,針對海洋新能源電站宏觀與微觀選址問題,通過綜合考慮多種海洋要素,多個場景模型,初步劃分為四個層面進行優化,將海洋因素真正融入到新能源發電技術中,以海風電為力,通過選空間立體建模,通過協同分析,運用多目標多層次優化決策的方法進行宏觀的風電場選址與單個風電機組的微觀選址。第二我們正在推進的工作是針對未來風電由岸邊走向海上,由近海走向遠海的發展方式,我們將通過風電機組電氣時空信息與海洋氣象信息融合交叉,對整個風電場進行可靠性評估,制定智能化運維策略,提高風機可靠性和風場發電效應。將對新型電力系統發展帶來的系問題,擬解決沿海特大城市,因為我們的沿海特大城市大部分都是經濟高度發展的城市,所以對于它的預警是必須高度重視,通過特大城市電網氣象災害預警模型,構建天地海一體化電力時空信息獲取與感知系統,將突破低延時、云邊端計算,信息匯聚等關鍵技術,形成具有人工智能計算的時空信息獲取管理與高效能協同計算平臺。第四個方向,針對電力數據海量多元高維并發的特點,我們將解決數據成本高、管理難、易篡改的問題,我們目前我們團隊正在于萬象區塊鏈,這是上海區塊鏈的一個谷,這里面也聚焦了眾多區塊鏈的公司,我們和他們公司進行聯合科技攻關,面向電力數據資產的保證和溯源需求,開展區塊鏈技術驅動下的電力大數據的可信共享,實現數據的可用不可見。第五是聚焦在對電網企業數字化轉型成熟評價,我們將在數字化轉型成熟度評價對于電網企業的重要意義,研究基于電網企業實踐的數字化轉型成熟度評價模型和指標體系與測量機制,這個研究成果將對政府部門、能源行業、電網管理部門的合理配置資源,降低成本以及風險預警具有重要的指導意義。
最后圍繞雙碳戰略,基于時空大數據基礎進行雙碳評價指標體系研究,綜合考慮區域、行業、重點企業對監測對象的碳排放總量,能源消費強度,碳排放強度等因素,深入研究不同類型能源供給碳排放規律,構建電力低碳變化測算模型,實現區域能源碳排放情況的精準刻畫,動態監測和全面分析,助力單個省份和部分區域電力的碳達峰,目標和碳中和的實現。
(發言為北極星電力網根據速記整理,未經本人審核)
責任編輯: 江曉蓓