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近(jin)日全(quan)國各地暴雨、高(gao)溫、冰雹、洪澇(lao)等(deng)異常氣(qi)象頻(pin)繁在(zai)不(bu)同(tong)地域上演(yan)。時間(jian)線拉長來看，近(jin)20年(nian)，全(quan)球(qiu)變暖、冰川融化(hua)(hua)、海(hai)平(ping)面(mian)上升等(deng)溫室效應帶來的氣(qi)候變化(hua)(hua)正嚴重影響著我們的生(sheng)存環境。隨著世界各國對全(quan)球(qiu)氣(qi)候變化(hua)(hua)的逐漸重視，碳(tan)達峰(feng)、碳(tan)中和等(deng)一系列碳(tan)排(pai)放規劃逐步落地。

數據顯示，在我(wo)國(guo)的碳(tan)(tan)排(pai)(pai)(pai)放中(zhong)，能源(yuan)燃燒是(shi)中(zhong)國(guo)主要的二氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)排(pai)(pai)(pai)放源(yuan)，占(zhan)全部二氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)排(pai)(pai)(pai)放的88%左右(you)。而(er)能源(yuan)燃燒的用途主要是(shi)用來發電，數據顯示，2019年電力(li)碳(tan)(tan)排(pai)(pai)(pai)放42.27億噸，占(zhan)全社會(hui)排(pai)(pai)(pai)放總量的43%。能源(yuan)系(xi)統(tong)脫碳(tan)(tan)是(shi)實現(xian)碳(tan)(tan)中(zhong)和目標的關鍵，而(er)電力(li)行業的脫碳(tan)(tan)是(shi)重(zhong)中(zhong)之(zhi)重(zhong)。

那么問題來(lai)了(le)：電(dian)力行業(ye)在助益實現(xian)碳中和(he)的路徑(jing)都有哪些？電(dian)力行業(ye)的數字化轉(zhuan)型(xing)又是如何(he)支持能源系統的碳中和(he)轉(zhuan)型(xing)之(zhi)路？

脫碳之路

日常生活(huo)中，有無處(chu)不在的電源(yuan)插頭(tou)，插上電源(yuan)線撥動開(kai)關(guan)，空調(diao)、冰箱(xiang)、電腦等(deng)電器就開(kai)始運轉(zhuan)(zhuan)；在工廠(chang)中，自動化(hua)的機(ji)器運轉(zhuan)(zhuan)也離不開(kai)電力(li)的支持，小(xiao)小(xiao)的開(kai)關(guan)背后，是龐(pang)大精密復雜的電力(li)系統(tong)。

電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)行業背后的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)系(xi)統(tong)(tong)，由發電(dian)(dian)(dian)(dian)、變電(dian)(dian)(dian)(dian)、輸電(dian)(dian)(dian)(dian)、配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)和(he)用(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)等環節組(zu)成(cheng)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)能生產與消費系(xi)統(tong)(tong)。電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)行業的(de)(de)脫(tuo)碳(tan)之路(lu)主要也是圍繞著(zhu)這(zhe)些關鍵(jian)的(de)(de)環節展開.

1.在(zai)發(fa)電(dian)(dian)(dian)環節，火(huo)(huo)力(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)是主(zhu)要(yao)的(de)電(dian)(dian)(dian)力(li)來(lai)源。據(ju)國(guo)家統計局數(shu)(shu)據(ju)顯示，以燃(ran)(ran)煤發(fa)電(dian)(dian)(dian)為主(zhu)的(de)火(huo)(huo)力(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)量(liang)，占(zhan)全國(guo)發(fa)電(dian)(dian)(dian)量(liang)比(bi)例(li)為71.19%。其次是水(shui)力(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)，占(zhan)比(bi)達到16.37%，然后是風力(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)、核(he)能。最(zui)后是太陽能發(fa)電(dian)(dian)(dian)，比(bi)重僅為1.92%。存量(liang)的(de)火(huo)(huo)力(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)行(xing)業中，運用各類凈煤技術(shu)來(lai)改(gai)造(zao)火(huo)(huo)力(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)的(de)燃(ran)(ran)燒(shao)效率(lv)減少碳排，比(bi)如運用AI離線(xian)強化(hua)學習技術(shu)，用數(shu)(shu)據(ju)驅動優(you)(you)化(hua)火(huo)(huo)電(dian)(dian)(dian)廠燃(ran)(ran)燒(shao)系統環節，通過AI技術(shu)對(dui)火(huo)(huo)力(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)組的(de)燃(ran)(ran)燒(shao)過程控制優(you)(you)化(hua)提升機(ji)組燃(ran)(ran)燒(shao)的(de)效率(lv)。

除了火電(dian)能源(yuan)(yuan)供應外，風(feng)電(dian)、光(guang)(guang)(guang)伏(fu)(fu)發電(dian)規(gui)(gui)模(mo)不斷(duan)增(zeng)加。西(xi)南(nan)地區水(shui)力資源(yuan)(yuan)豐富(fu)，大(da)型水(shui)電(dian)基(ji)地建設正在有序推進。西(xi)北則以風(feng)力發電(dian)、光(guang)(guang)(guang)伏(fu)(fu)發電(dian)為(wei)主。如光(guang)(guang)(guang)伏(fu)(fu)發電(dian)，國(guo)(guo)家能源(yuan)(yuan)局數據顯示，截至 2021 年(nian)(nian)，國(guo)(guo)內光(guang)(guang)(guang)伏(fu)(fu)累計(ji)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)規(gui)(gui)模(mo)達 305.99GW， 同(tong)比增(zeng)長(chang) 21.86%，太(tai)陽能發電(dian)在全部(bu)電(dian)源(yuan)(yuan)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)規(gui)(gui)模(mo)中占比為(wei) 12.90%，2021年(nian)(nian)國(guo)(guo)內新增(zeng)光(guang)(guang)(guang)伏(fu)(fu)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)規(gui)(gui)模(mo) 54.88GW，2016-2021 年(nian)(nian)期間，國(guo)(guo)內光(guang)(guang)(guang)伏(fu)(fu)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)規(gui)(gui)模(mo)的(de)年(nian)(nian)復合增(zeng)長(chang)率(lv)為(wei) 32.31%，呈快(kuai)速增(zeng)長(chang)態勢(shi)。

2.在變(bian)(bian)電(dian)(dian)環節(jie)，變(bian)(bian)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)被譽(yu)為電(dian)(dian)力系(xi)統的(de)(de)(de)神經(jing)中樞，起變(bian)(bian)換、分配、控(kong)制、監測電(dian)(dian)能(neng)(neng)等作用。變(bian)(bian)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)在工作階段也會(hui)消(xiao)耗電(dian)(dian)能(neng)(neng)，據估計，我國變(bian)(bian)壓器的(de)(de)(de)總(zong)損耗占發電(dian)(dian)量的(de)(de)(de)10%左右。這部分的(de)(de)(de)碳排也不可忽視。變(bian)(bian)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)會(hui)嵌入一些智能(neng)(neng)設(she)備(bei)來感知控(kong)制設(she)備(bei)運行的(de)(de)(de)狀態，科(ke)學優化運營(ying)策(ce)略，提升(sheng)變(bian)(bian)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)整體的(de)(de)(de)能(neng)(neng)效水(shui)平，促進節(jie)能(neng)(neng)減排。

3.在(zai)輸電配電等環(huan)(huan)節，依賴(lai)電網(wang)的調度系統，保持發電與(yu)(yu)負荷的系統平(ping)(ping)衡(heng)。通過建設先進智能(neng)(neng)配電網(wang)，提高(gao)資源優化(hua)配置(zhi)能(neng)(neng)力。智能(neng)(neng)電網(wang)推(tui)(tui)進已經(jing)近十(shi)年(nian)，各環(huan)(huan)節的自動(dong)化(hua)水平(ping)(ping)已經(jing)占據前列，數字化(hua)智能(neng)(neng)化(hua)技術與(yu)(yu)措施正在(zai)推(tui)(tui)進，以推(tui)(tui)動(dong)源網(wang)荷高(gao)效(xiao)協(xie)同提高(gao)系統調節能(neng)(neng)力，提升(sheng)電力需求側響應水平(ping)(ping)。

當然(ran)，在這些路徑外也有補充的措(cuo)施(shi)，比如解決電(dian)(dian)網(wang)并網(wang)過程中間歇性(xing)、波(bo)動大的安全隱患(huan)措(cuo)施(shi)，包含各類(lei)的物理、化學儲(chu)能(neng)(neng)方式(shi)，如抽水蓄能(neng)(neng)、壓縮空氣、電(dian)(dian)池(chi)儲(chu)能(neng)(neng)等儲(chu)能(neng)(neng)技(ji)術，以解決清潔能(neng)(neng)源并網(wang)使用的困境(jing)，促進(jin)低(di)碳清潔發(fa)電(dian)(dian)技(ji)術廣泛應用與智能(neng)(neng)電(dian)(dian)網(wang)技(ji)術迭代升(sheng)級。

數字技術(shu)在電(dian)(dian)力(li)行(xing)(xing)業的脫碳(tan)道路(lu)中，與傳統的電(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)子(zi)技術(shu)相(xiang)結(jie)合(he)，通(tong)過智能化(hua)(hua)(hua)的協調或優化(hua)(hua)(hua)各環節，以驅動電(dian)(dian)力(li)行(xing)(xing)業的碳(tan)排之路(lu)加速實現碳(tan)中和。電(dian)(dian)力(li)行(xing)(xing)業的數字化(hua)(hua)(hua)轉型，典型應用是在新型的電(dian)(dian)網系統中。

數字化轉型的障礙

如果對(dui)電(dian)力(li)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統行(xing)業有過了解的(de)讀者可(ke)能(neng)知道，傳統電(dian)力(li)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統采取的(de)生產模(mo)式是“源(yuan)隨荷(he)動”。什么意思呢？傳統的(de)電(dian)力(li)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)用電(dian)側的(de)負荷(he)來(lai)調整電(dian)源(yuan)的(de)發電(dian)量，用可(ke)控(kong)的(de)發電(dian)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統去匹配(pei)波(bo)動幅度(du)不大可(ke)測(ce)的(de)用電(dian)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統，在運行(xing)過程(cheng)中(zhong)滾動調節，從而實現(xian)電(dian)力(li)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)統安(an)全(quan)可(ke)靠運行(xing)。

隨(sui)著可再生(sheng)(sheng)的(de)清潔能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)規(gui)模(mo)增加，新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)力(li)并入(ru)大(da)電(dian)(dian)(dian)網，將改(gai)變(bian)這一模(mo)式。風能(neng)(neng)(neng)、太陽能(neng)(neng)(neng)等新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)易受氣候(hou)影響，電(dian)(dian)(dian)力(li)的(de)生(sheng)(sheng)產具有(you)隨(sui)機性和波動性，而電(dian)(dian)(dian)網中的(de)發(fa)電(dian)(dian)(dian)和負荷要時刻保持電(dian)(dian)(dian)力(li)平衡，這也對(dui)電(dian)(dian)(dian)網的(de)安全穩定(ding)性提出(chu)了挑戰。而大(da)規(gui)模(mo)儲能(neng)(neng)(neng)技術的(de)研發(fa)和廣泛應用(yong)是改(gai)善可再生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發(fa)電(dian)(dian)(dian)間歇(xie)性和波動性的(de)保障，能(neng)(neng)(neng)夠(gou)顯(xian)著提高風、光等可再生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)的(de)消納水平，是推動能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)結構(gou)轉變(bian)的(de)關鍵。

無(wu)論是(shi)適應新能(neng)(neng)(neng)源(yuan)大規模高比例并網(wang)(wang)或消納要(yao)求(qiu)，還是(shi)支撐儲能(neng)(neng)(neng)等(deng)分布式能(neng)(neng)(neng)源(yuan)設施廣泛(fan)接入，都需要(yao)以(yi)數(shu)字技術為電(dian)網(wang)(wang)賦(fu)能(neng)(neng)(neng)，以(yi)促(cu)進(jin)源(yuan)網(wang)(wang)荷(he)儲協調互(hu)動，推動新型電(dian)網(wang)(wang)向更加智慧、更加泛(fan)在的能(neng)(neng)(neng)源(yuan)互(hu)聯網(wang)(wang)升級。

新(xin)型電(dian)(dian)力系(xi)(xi)統(tong)電(dian)(dian)網(wang)的數(shu)(shu)字(zi)化轉型，需要云計算、大數(shu)(shu)據、物聯網(wang)、人工智能等新(xin)一代數(shu)(shu)字(zi)技術(shu)對傳統(tong)電(dian)(dian)網(wang)進行數(shu)(shu)字(zi)化改造，支撐(cheng)電(dian)(dian)力系(xi)(xi)統(tong)的綠色經濟(ji)轉型。不過數(shu)(shu)字(zi)技術(shu)在賦能電(dian)(dian)網(wang)智能綠色轉型的過程(cheng)中，面(mian)臨的阻(zu)礙不少。

現階(jie)段電(dian)力(li)行(xing)業自動化程度高、信息化基礎系統(tong)完備，因此(ci)電(dian)力(li)企業在(zai)數字化轉型上，更(geng)加關注物聯網(wang)(wang)、大(da)數據、人(ren)工(gong)智能(neng)等新技術的應用。新技術在(zai)電(dian)網(wang)(wang)中對于數據驅(qu)動決(jue)策的智能(neng)系統(tong)模(mo)型的建立并(bing)不成熟；在(zai)新能(neng)源(yuan)電(dian)力(li)的并(bing)網(wang)(wang)中，數字技術驅(qu)動的電(dian)網(wang)(wang)預測發(fa)電(dian)功率并(bing)不準確，電(dian)網(wang)(wang)電(dian)壓電(dian)流的調(diao)節能(neng)力(li)有限(xian)，系統(tong)的穩定(ding)安全無(wu)法(fa)完全保障(zhang)，電(dian)網(wang)(wang)的控(kong)制難度大(da)，棄電(dian)情(qing)形高居不下。

與此同時，數(shu)(shu)字(zi)技(ji)術(shu)賦能下的(de)(de)電網設備(bei)關聯的(de)(de)數(shu)(shu)據龐大(da)，大(da)量的(de)(de)生產經營數(shu)(shu)據信(xin)息割裂，沒有(you)統(tong)一的(de)(de)管理平(ping)臺將各(ge)類信(xin)息較(jiao)好地(di)融合，各(ge)類信(xin)息在各(ge)自的(de)(de)平(ping)臺上處于(yu)孤島狀態，無法發揮數(shu)(shu)據的(de)(de)協同效用。并且這些數(shu)(shu)據關系著國民與資源的(de)(de)敏感數(shu)(shu)據，對(dui)網絡安全也(ye)提出了較(jiao)高的(de)(de)要求，構筑(zhu)安全的(de)(de)數(shu)(shu)據防護體系也(ye)成為考驗。

電網的數字(zi)化綠色(se)轉型處于(yu)發展的初始階(jie)段，這(zhe)些問(wen)(wen)題與挑戰需要時(shi)間與技術(shu)的迭代磨合(he)，電力行(xing)業的碳中和之路(lu)，是能源系統結(jie)構調(diao)整的關鍵部分，這(zhe)是個復雜的系統問(wen)(wen)題，并不(bu)會簡(jian)單到(dao)一蹴而就能夠(gou)達成。

不可逆的大勢與突破

電(dian)(dian)力(li)(li)行(xing)業(ye)數(shu)字化的(de)轉(zhuan)型瞄準的(de)也是電(dian)(dian)網(wang)系(xi)統綠改中的(de)核心(xin)痛點入手(shou)，在電(dian)(dian)力(li)(li)行(xing)業(ye)中，數(shu)字技術除(chu)了在電(dian)(dian)網(wang)系(xi)統的(de)各類關鍵環節發力(li)(li)外，也有以集成的(de)形態如工業(ye)互聯網(wang)平(ping)臺來提升對數(shu)據(ju)的(de)采集、分析、和應(ying)用。

目前電(dian)力(li)設備制造商、大數(shu)據AI技術服務商與(yu)電(dian)力(li)企(qi)業開展(zhan)合作(zuo)，通(tong)過技術平臺接入源(yuan)、網(wang)、荷實時數(shu)據，利用AI、物(wu)聯網(wang)、大數(shu)據分析建模，開展(zhan)系統的(de)調(diao)度、管控服務。一方面通(tong)過支持(chi)新能(neng)源(yuan)實現(xian)無人值(zhi)班、少人值(zhi)守(shou)、區域化檢(jian)修(xiu)模式等提高運(yun)營的(de)效率(lv)，另一方面則是提高電(dian)網(wang)系統本身的(de)新能(neng)源(yuan)電(dian)力(li)并網(wang)效率(lv)與(yu)整體用電(dian)效率(lv)，減少能(neng)源(yuan)損耗，支持(chi)電(dian)力(li)電(dian)網(wang)能(neng)源(yuan)資源(yuan)的(de)優化配置(zhi)，促進能(neng)源(yuan)綠色(se)生產和消(xiao)費，最終支撐(cheng)“雙碳”目標實現(xian)。

電(dian)(dian)(dian)力企業的碳中(zhong)和之路是(shi)個(ge)復(fu)雜的系(xi)統(tong)工程，涉及的環(huan)節眾多，電(dian)(dian)(dian)網系(xi)統(tong)的綠(lv)色(se)改(gai)革(ge)、運行控(kong)制、安(an)全防護等變得更加復(fu)雜，隨著(zhu)常規火電(dian)(dian)(dian)機組的有序(xu)退網和大(da)規模新能源電(dian)(dian)(dian)源的并網，電(dian)(dian)(dian)力電(dian)(dian)(dian)子技術與(yu)設備的投入，帶給整個(ge)電(dian)(dian)(dian)網系(xi)統(tong)較大(da)的波動性(xing)，雖然(ran)改(gai)革(ge)困難，但電(dian)(dian)(dian)網系(xi)統(tong)的碳中(zhong)和之路趨勢(shi)不(bu)可逆。

雖然(ran)清潔(jie)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)會帶來(lai)挑(tiao)戰(zhan)，但不斷發(fa)展(zhan)的(de)氫能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)、儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)、可(ke)控核聚變等新(xin)(xin)(xin)(xin)技術有可(ke)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)實現技術突(tu)破(po)，并達到(dao)商(shang)用化程(cheng)度，也會給電(dian)力結構的(de)轉型(xing)帶來(lai)突(tu)破(po)。我(wo)們在各類新(xin)(xin)(xin)(xin)聞中，總會看到(dao)在新(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)汽(qi)車中，快充電(dian)池、儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)池屢(lv)屢(lv)突(tu)破(po)的(de)新(xin)(xin)(xin)(xin)聞，鋰電(dian)池技術的(de)革(ge)新(xin)(xin)(xin)(xin)，對電(dian)力系統帶來(lai)顛(dian)覆性(xing)的(de)革(ge)新(xin)(xin)(xin)(xin)，將很大程(cheng)度上(shang)解決(jue)超(chao)高比例新(xin)(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)接入給電(dian)力系統帶來(lai)的(de)挑(tiao)戰(zhan)。不過儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)技術從實驗室到(dao)商(shang)用仍然(ran)需要(yao)很長的(de)一段路(lu)需要(yao)走，這種不確定性(xing)，給其(qi)他技術的(de)發(fa)展(zhan)帶來(lai)空間。

無(wu)論是(shi)氫能、儲能、還(huan)是(shi)可控核聚變等技術，暫時都不能完全地解決電(dian)網系統(tong)的(de)問題，仍處在探索與(yu)發展(zhan)的(de)初始階(jie)段，面臨的(de)曲折不少。不過(guo)從長(chang)期來(lai)看，碳中和目標要求電(dian)力(li)(li)系統(tong)演(yan)化為“零碳電(dian)力(li)(li)系統(tong)”，電(dian)力(li)(li)電(dian)網的(de)平衡需借(jie)助數字技術、新興技術的(de)突破來(lai)實現，結構性的(de)深化與(yu)改革，也孕育著新一(yi)輪的(de)科技革新與(yu)機遇。

不僅(jin)僅(jin)是意味著踩(cai)上了發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)東風(feng)，也能(neng)夠(gou)讓技(ji)術服務提供(gong)商們(men)能(neng)夠(gou)搶占數(shu)字(zi)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)高地，提高競爭力。如果將這些(xie)復雜系(xi)統中(zhong)的(de)(de)(de)(de)數(shu)字(zi)能(neng)力輻(fu)射到其他類似場景的(de)(de)(de)(de)變革中(zhong)，也會為更(geng)多的(de)(de)(de)(de)行業帶來效率的(de)(de)(de)(de)提升，在實現碳(tan)中(zhong)和的(de)(de)(de)(de)路途中(zhong)，拓展(zhan)到更(geng)廣闊的(de)(de)(de)(de)行業中(zhong)，創造更(geng)大的(de)(de)(de)(de)社(she)會價值。