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近日全(quan)(quan)国各(ge)地(di)(di)暴雨、高温、冰雹、洪涝(lao)等(deng)异常(chang)气(qi)象频繁在不同地(di)(di)域上演(yan)。时间线拉(la)长来(lai)(lai)看，近20年，全(quan)(quan)球(qiu)变(bian)暖、冰川融(rong)化、海平面上升等(deng)温室(shi)效应带(dai)来(lai)(lai)的(de)气(qi)候(hou)变(bian)化正严(yan)重(zhong)影响着我(wo)们的(de)生存环(huan)境。随着世(shi)界(jie)各(ge)国对全(quan)(quan)球(qiu)气(qi)候(hou)变(bian)化的(de)逐渐重(zhong)视，碳(tan)(tan)达峰、碳(tan)(tan)中和等(deng)一系(xi)列碳(tan)(tan)排放规划逐步落地(di)(di)。

数(shu)据显示，在(zai)我国的碳排(pai)(pai)放中(zhong)，能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)燃烧是中(zhong)国主要的二氧(yang)化碳排(pai)(pai)放源(yuan)(yuan)，占全部(bu)二氧(yang)化碳排(pai)(pai)放的88%左右。而(er)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)燃烧的用途主要是用来发电，数(shu)据显示，2019年电力碳排(pai)(pai)放42.27亿吨，占全社会排(pai)(pai)放总量的43%。能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)系统脱碳是实现碳中(zhong)和(he)目标的关(guan)键，而(er)电力行业的脱碳是重中(zhong)之重。

那么问题(ti)来了：电(dian)力(li)行业(ye)在(zai)助益实现碳中(zhong)和的路径都有哪些？电(dian)力(li)行业(ye)的数字化转(zhuan)型又是(shi)如(ru)何(he)支持能源系统的碳中(zhong)和转(zhuan)型之路？

脱碳之路

日常(chang)生活(huo)中，有无处(chu)不在的(de)电(dian)源插头，插上电(dian)源线拨动开关，空调(diao)、冰箱、电(dian)脑等电(dian)器就开始运转；在工厂(chang)中，自(zi)动化的(de)机器运转也离不开电(dian)力的(de)支持(chi)，小小的(de)开关背(bei)后(hou)，是庞大精(jing)密(mi)复杂的(de)电(dian)力系统(tong)。

电(dian)力(li)行业(ye)背(bei)后(hou)的(de)(de)电(dian)力(li)系(xi)统，由发电(dian)、变电(dian)、输电(dian)、配电(dian)和用电(dian)等环节(jie)组成的(de)(de)电(dian)能生产与消费(fei)系(xi)统。电(dian)力(li)行业(ye)的(de)(de)脱碳之路(lu)主要也是围(wei)绕着(zhe)这些关(guan)键(jian)的(de)(de)环节(jie)展开.

1.在发(fa)(fa)电(dian)(dian)环节(jie)，火(huo)力(li)(li)发(fa)(fa)电(dian)(dian)是(shi)主要的电(dian)(dian)力(li)(li)来(lai)源。据国家统(tong)计局(ju)数据显(xian)示，以(yi)燃(ran)(ran)煤发(fa)(fa)电(dian)(dian)为主的火(huo)力(li)(li)发(fa)(fa)电(dian)(dian)量(liang)，占(zhan)全国发(fa)(fa)电(dian)(dian)量(liang)比(bi)例为71.19%。其次是(shi)水(shui)力(li)(li)发(fa)(fa)电(dian)(dian)，占(zhan)比(bi)达到16.37%，然后(hou)是(shi)风(feng)力(li)(li)发(fa)(fa)电(dian)(dian)、核能(neng)。最后(hou)是(shi)太阳能(neng)发(fa)(fa)电(dian)(dian)，比(bi)重仅为1.92%。存量(liang)的火(huo)力(li)(li)发(fa)(fa)电(dian)(dian)行业中，运用各类净煤技(ji)术来(lai)改(gai)造火(huo)力(li)(li)发(fa)(fa)电(dian)(dian)的燃(ran)(ran)烧(shao)(shao)效率(lv)减少碳排，比(bi)如运用AI离线强化(hua)(hua)学习(xi)技(ji)术，用数据驱动优化(hua)(hua)火(huo)电(dian)(dian)厂燃(ran)(ran)烧(shao)(shao)系统(tong)环节(jie)，通过AI技(ji)术对火(huo)力(li)(li)发(fa)(fa)电(dian)(dian)机(ji)组的燃(ran)(ran)烧(shao)(shao)过程控制优化(hua)(hua)提升(sheng)机(ji)组燃(ran)(ran)烧(shao)(shao)的效率(lv)。

除了火电(dian)(dian)(dian)能(neng)源供应外，风(feng)电(dian)(dian)(dian)、光伏(fu)发电(dian)(dian)(dian)规(gui)模(mo)不断增(zeng)(zeng)加(jia)。西南地区水力(li)资源丰富(fu)，大型水电(dian)(dian)(dian)基地建设正(zheng)在有序推进。西北(bei)则以风(feng)力(li)发电(dian)(dian)(dian)、光伏(fu)发电(dian)(dian)(dian)为(wei)主。如光伏(fu)发电(dian)(dian)(dian)，国(guo)家能(neng)源局数据(ju)显(xian)示(shi)，截至(zhi) 2021 年(nian)(nian)，国(guo)内光伏(fu)累计装机(ji)规(gui)模(mo)达 305.99GW， 同比(bi)增(zeng)(zeng)长 21.86%，太阳能(neng)发电(dian)(dian)(dian)在全部电(dian)(dian)(dian)源装机(ji)规(gui)模(mo)中占比(bi)为(wei) 12.90%，2021年(nian)(nian)国(guo)内新(xin)增(zeng)(zeng)光伏(fu)装机(ji)规(gui)模(mo) 54.88GW，2016-2021 年(nian)(nian)期间，国(guo)内光伏(fu)装机(ji)规(gui)模(mo)的(de)年(nian)(nian)复合(he)增(zeng)(zeng)长率(lv)为(wei) 32.31%，呈快速增(zeng)(zeng)长态势。

2.在(zai)变电环节，变电站(zhan)被誉(yu)为电力系(xi)统的(de)神经中(zhong)枢，起变换、分配、控制(zhi)、监(jian)测电能(neng)等作(zuo)用(yong)。变电站(zhan)在(zai)工作(zuo)阶(jie)段也(ye)会消耗(hao)电能(neng)，据(ju)估计，我(wo)国(guo)变压器的(de)总损耗(hao)占(zhan)发电量的(de)10%左(zuo)右(you)。这部分的(de)碳排(pai)也(ye)不(bu)可忽视。变电站(zhan)会嵌入一(yi)些智能(neng)设(she)(she)备(bei)来感知控制(zhi)设(she)(she)备(bei)运行的(de)状态，科学优化运营策略(lve)，提升变电站(zhan)整体(ti)的(de)能(neng)效水平，促(cu)进节能(neng)减排(pai)。

3.在输电(dian)(dian)(dian)配(pei)(pei)电(dian)(dian)(dian)等环(huan)节(jie)，依(yi)赖电(dian)(dian)(dian)网的(de)调度系统(tong)，保持发电(dian)(dian)(dian)与负(fu)荷的(de)系统(tong)平衡。通过建(jian)设先进(jin)(jin)智能配(pei)(pei)电(dian)(dian)(dian)网，提(ti)高资源(yuan)优化配(pei)(pei)置能力。智能电(dian)(dian)(dian)网推进(jin)(jin)已经近十年，各环(huan)节(jie)的(de)自(zi)动化水(shui)平已经占(zhan)据(ju)前(qian)列(lie)，数字化智能化技(ji)术与措施正在推进(jin)(jin)，以推动源(yuan)网荷高效协(xie)同提(ti)高系统(tong)调节(jie)能力，提(ti)升电(dian)(dian)(dian)力需求侧响应水(shui)平。

当然，在这些路径(jing)外(wai)也有补充(chong)的(de)(de)措(cuo)施，比如解(jie)决电(dian)网并网过程中(zhong)间歇性、波动大(da)的(de)(de)安全隐患措(cuo)施，包含各类的(de)(de)物(wu)理、化(hua)学储(chu)能(neng)(neng)方式，如抽(chou)水蓄能(neng)(neng)、压缩(suo)空(kong)气、电(dian)池储(chu)能(neng)(neng)等储(chu)能(neng)(neng)技术(shu)，以解(jie)决清洁能(neng)(neng)源(yuan)并网使用(yong)的(de)(de)困境，促进低碳清洁发电(dian)技术(shu)广(guang)泛应用(yong)与智能(neng)(neng)电(dian)网技术(shu)迭代升级(ji)。

数字(zi)技术在(zai)(zai)电力(li)行(xing)业的脱碳道路中(zhong)，与传统的电力(li)电子技术相结合(he)，通过智能化(hua)的协调(diao)或优化(hua)各环节，以驱动(dong)电力(li)行(xing)业的碳排之路加速实(shi)现碳中(zhong)和。电力(li)行(xing)业的数字(zi)化(hua)转型(xing)(xing)，典型(xing)(xing)应用(yong)是(shi)在(zai)(zai)新型(xing)(xing)的电网系(xi)统中(zhong)。

数字化转型的障碍

如果(guo)对电(dian)力(li)系(xi)(xi)(xi)统行(xing)业有过了解(jie)的(de)读者可(ke)(ke)(ke)能(neng)知道，传(chuan)统电(dian)力(li)系(xi)(xi)(xi)统采取的(de)生产模式是“源随(sui)荷动(dong)”。什么(me)意思呢？传(chuan)统的(de)电(dian)力(li)系(xi)(xi)(xi)统可(ke)(ke)(ke)以根据用(yong)电(dian)侧的(de)负(fu)荷来(lai)调(diao)整电(dian)源的(de)发电(dian)量，用(yong)可(ke)(ke)(ke)控的(de)发电(dian)系(xi)(xi)(xi)统去匹(pi)配波动(dong)幅度不大可(ke)(ke)(ke)测的(de)用(yong)电(dian)系(xi)(xi)(xi)统，在运(yun)行(xing)过程中滚动(dong)调(diao)节，从而实现电(dian)力(li)系(xi)(xi)(xi)统安全可(ke)(ke)(ke)靠运(yun)行(xing)。

随着可(ke)(ke)再生的清洁能源规模增加，新(xin)能源电(dian)(dian)(dian)力并入大电(dian)(dian)(dian)网，将(jiang)改变(bian)这(zhei)(zhei)一模式。风能、太(tai)阳能等(deng)(deng)新(xin)能源易受气(qi)候影响，电(dian)(dian)(dian)力的生产具有随机性(xing)和(he)(he)波动(dong)性(xing)，而电(dian)(dian)(dian)网中的发电(dian)(dian)(dian)和(he)(he)负荷要时刻(ke)保持电(dian)(dian)(dian)力平衡，这(zhei)(zhei)也对电(dian)(dian)(dian)网的安全稳定性(xing)提(ti)出(chu)了挑战(zhan)。而大规模储能技术的研发和(he)(he)广泛(fan)应用是改善(shan)可(ke)(ke)再生能源发电(dian)(dian)(dian)间歇性(xing)和(he)(he)波动(dong)性(xing)的保障，能够显著提(ti)高风、光等(deng)(deng)可(ke)(ke)再生能源的消纳水平，是推(tui)动(dong)能源结构转变(bian)的关键。

无(wu)论是适应(ying)新(xin)能(neng)源(yuan)大规模高比例并(bing)网(wang)或消纳(na)要求(qiu)，还是支撑(cheng)储(chu)能(neng)等分布式(shi)能(neng)源(yuan)设施广(guang)泛接入，都(dou)需要以(yi)数字技术为电(dian)网(wang)赋能(neng)，以(yi)促进(jin)源(yuan)网(wang)荷储(chu)协调(diao)互动，推动新(xin)型电(dian)网(wang)向(xiang)更加智(zhi)慧(hui)、更加泛在的能(neng)源(yuan)互联(lian)网(wang)升级(ji)。

新型(xing)电力系统电网的数(shu)(shu)字化转型(xing)，需要(yao)云计算、大数(shu)(shu)据、物联网、人工智能(neng)(neng)等新一代数(shu)(shu)字技术对传统电网进行数(shu)(shu)字化改造，支撑电力系统的绿(lv)色(se)经济转型(xing)。不过数(shu)(shu)字技术在(zai)赋能(neng)(neng)电网智能(neng)(neng)绿(lv)色(se)转型(xing)的过程中，面临的阻碍不少。

现阶段电(dian)(dian)力行业(ye)自动(dong)化(hua)程度高(gao)、信息化(hua)基础(chu)系(xi)统完(wan)备，因(yin)此电(dian)(dian)力企(qi)业(ye)在数字化(hua)转型上，更加关注物联(lian)网(wang)、大(da)数据、人工智能(neng)等(deng)新(xin)技(ji)术(shu)的(de)(de)应用。新(xin)技(ji)术(shu)在电(dian)(dian)网(wang)中对(dui)于数据驱动(dong)决(jue)策的(de)(de)智能(neng)系(xi)统模型的(de)(de)建立(li)并不(bu)成(cheng)熟；在新(xin)能(neng)源电(dian)(dian)力的(de)(de)并网(wang)中，数字技(ji)术(shu)驱动(dong)的(de)(de)电(dian)(dian)网(wang)预测发电(dian)(dian)功率并不(bu)准确，电(dian)(dian)网(wang)电(dian)(dian)压电(dian)(dian)流的(de)(de)调节能(neng)力有限，系(xi)统的(de)(de)稳定安全无法完(wan)全保障，电(dian)(dian)网(wang)的(de)(de)控(kong)制(zhi)难(nan)度大(da)，弃电(dian)(dian)情形(xing)高(gao)居不(bu)下。

与此同时(shi)，数(shu)(shu)(shu)字技术赋能(neng)下的(de)(de)电网(wang)设备关(guan)联的(de)(de)数(shu)(shu)(shu)据庞大(da)，大(da)量的(de)(de)生产经营数(shu)(shu)(shu)据信息割裂(lie)，没有统一的(de)(de)管理(li)平台将(jiang)各(ge)类信息较好地融合，各(ge)类信息在各(ge)自(zi)的(de)(de)平台上处(chu)于(yu)孤岛状(zhuang)态(tai)，无法发挥数(shu)(shu)(shu)据的(de)(de)协同效用。并且这些数(shu)(shu)(shu)据关(guan)系(xi)着国民与资(zi)源的(de)(de)敏(min)感数(shu)(shu)(shu)据，对网(wang)络安(an)全(quan)(quan)也(ye)提出了较高的(de)(de)要(yao)求，构筑安(an)全(quan)(quan)的(de)(de)数(shu)(shu)(shu)据防(fang)护体系(xi)也(ye)成(cheng)为(wei)考验。

电(dian)网的(de)数(shu)字化绿色转型处于发(fa)展的(de)初始(shi)阶(jie)段，这(zhei)些问题与挑战需(xu)要时间(jian)与技术的(de)迭代磨合，电(dian)力行业(ye)的(de)碳中和之(zhi)路，是(shi)能(neng)源系统结构调整(zheng)的(de)关键部(bu)分，这(zhei)是(shi)个(ge)复杂的(de)系统问题，并不会简(jian)单(dan)到(dao)一蹴(cu)而就(jiu)能(neng)够达成。

不可逆的大势与突破

电(dian)(dian)力(li)行业数(shu)(shu)字(zi)化的(de)转型瞄准的(de)也是电(dian)(dian)网系统(tong)绿(lv)改中的(de)核心(xin)痛点入手，在电(dian)(dian)力(li)行业中，数(shu)(shu)字(zi)技术除了在电(dian)(dian)网系统(tong)的(de)各类关键环节发力(li)外，也有以集成的(de)形(xing)态如工业互联网平(ping)台(tai)来提升对数(shu)(shu)据(ju)的(de)采(cai)集、分析(xi)、和应用。

目前电(dian)力(li)设备(bei)制造商、大(da)数据(ju)AI技(ji)(ji)术(shu)服务商与(yu)电(dian)力(li)企业开展合作，通过(guo)技(ji)(ji)术(shu)平台接入(ru)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、网(wang)(wang)、荷实时数据(ju)，利用(yong)AI、物联网(wang)(wang)、大(da)数据(ju)分析(xi)建模(mo)，开展系统(tong)的(de)调度(du)、管控服务。一方面通过(guo)支(zhi)持新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)实现无人值班、少(shao)人值守、区域化检修(xiu)模(mo)式等(deng)提(ti)高(gao)运(yun)营的(de)效率(lv)，另一方面则是提(ti)高(gao)电(dian)网(wang)(wang)系统(tong)本身的(de)新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)电(dian)力(li)并网(wang)(wang)效率(lv)与(yu)整体用(yong)电(dian)效率(lv)，减少(shao)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)损(sun)耗，支(zhi)持电(dian)力(li)电(dian)网(wang)(wang)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)资源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)的(de)优化配置(zhi)，促(cu)进能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)绿色(se)生产(chan)和消费，最终支(zhi)撑(cheng)“双碳”目标实现。

电(dian)(dian)力企(qi)业的(de)(de)(de)碳中和之(zhi)路(lu)是个复杂(za)的(de)(de)(de)系统(tong)工(gong)程，涉及的(de)(de)(de)环节众多，电(dian)(dian)网系统(tong)的(de)(de)(de)绿(lv)色改(gai)革、运行(xing)控制、安(an)全防护(hu)等(deng)变得更加复杂(za)，随着(zhe)常规火电(dian)(dian)机组的(de)(de)(de)有序退网和大规模新能源(yuan)电(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)(de)并网，电(dian)(dian)力电(dian)(dian)子技术与(yu)设(she)备的(de)(de)(de)投入，带给整个电(dian)(dian)网系统(tong)较大的(de)(de)(de)波(bo)动性，虽然(ran)改(gai)革困难，但电(dian)(dian)网系统(tong)的(de)(de)(de)碳中和之(zhi)路(lu)趋势不可逆。

虽然清洁能源(yuan)会(hui)带(dai)来(lai)(lai)挑(tiao)战(zhan)，但不断发(fa)展(zhan)的氢能、储能、可(ke)控核聚变等新(xin)技(ji)术有可(ke)能实现技(ji)术突破(po)(po)，并(bing)达(da)到商用化程(cheng)度，也会(hui)给电力结构的转型带(dai)来(lai)(lai)突破(po)(po)。我们在(zai)(zai)各(ge)类新(xin)闻中，总会(hui)看到在(zai)(zai)新(xin)能源(yuan)汽(qi)车(che)中，快充(chong)电池、储能电池屡屡突破(po)(po)的新(xin)闻，锂电池技(ji)术的革新(xin)，对电力系统(tong)带(dai)来(lai)(lai)颠覆性的革新(xin)，将很大程(cheng)度上解(jie)决超高比例新(xin)能源(yuan)接入给电力系统(tong)带(dai)来(lai)(lai)的挑(tiao)战(zhan)。不过储能技(ji)术从实验室到商用仍然需(xu)要(yao)很长的一(yi)段路(lu)需(xu)要(yao)走，这种不确定性，给其(qi)他技(ji)术的发(fa)展(zhan)带(dai)来(lai)(lai)空间。

无论是氢能(neng)、储(chu)能(neng)、还是可控核(he)聚变等技(ji)术(shu)，暂时都(dou)不(bu)(bu)(bu)能(neng)完全地解决电(dian)(dian)(dian)网系(xi)统(tong)的(de)问题，仍处在探索(suo)与发(fa)展的(de)初(chu)始阶段，面临(lin)的(de)曲折(zhe)不(bu)(bu)(bu)少。不(bu)(bu)(bu)过从长(zhang)期来看，碳中(zhong)和目标要求电(dian)(dian)(dian)力系(xi)统(tong)演化为(wei)“零碳电(dian)(dian)(dian)力系(xi)统(tong)”，电(dian)(dian)(dian)力电(dian)(dian)(dian)网的(de)平衡需借助(zhu)数字(zi)技(ji)术(shu)、新(xin)兴技(ji)术(shu)的(de)突破来实现，结构性的(de)深化与改革，也孕育(yu)着新(xin)一轮的(de)科技(ji)革新(xin)与机(ji)遇。

不(bu)仅仅是意味(wei)着踩(cai)上了(le)发展的(de)(de)(de)东风，也能(neng)够(gou)让技(ji)术服务提供(gong)商们能(neng)够(gou)抢占数字(zi)技(ji)术的(de)(de)(de)高地，提高竞争(zheng)力。如果将这些复杂系统(tong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)数字(zi)能(neng)力辐(fu)射(she)到其他(ta)类(lei)似(si)场景(jing)的(de)(de)(de)变革中(zhong)(zhong)，也会(hui)(hui)为更(geng)(geng)多的(de)(de)(de)行业带来(lai)效率的(de)(de)(de)提升(sheng)，在实现碳中(zhong)(zhong)和的(de)(de)(de)路(lu)途中(zhong)(zhong)，拓展到更(geng)(geng)广阔的(de)(de)(de)行业中(zhong)(zhong)，创造更(geng)(geng)大(da)的(de)(de)(de)社会(hui)(hui)价值。