中能观察丨孙宏斌：推动综合能源系统“看得清、算得准、调得动、管得住”

（来源：中国电力新闻网）

转自：中国电力新闻网

推动综合能源系统“看得清、算得准、调得动、管得住”

——访中国科学院院士、太原理工大学校长孙宏斌

　　中国能源新闻网讯(记者孔德琳 实习记者王雪聪）当前，全球能源格局正经历深刻变革，清洁能源替代加速推进、能源互联强势发展，在各国加快探索安全、高效、低碳的能源发展路径同时，我国以新型电力系统建设为抓手，持续推进能源转型向纵深发展，全力筑牢能源强国建设坚实根基，积极应对全球气候治理，保障国家能源安全，推动实现高质量发展。

　　近日,在“新型电力系统数智孪生创新发展”学术论坛期间，孙宏斌院士围绕能源互联网与新型能源体系关键技术接受了中国能源新闻网专访。

　中国能源新闻网：您所牵头研制的“多能流综合能量管理系统（IEMS）”与提出的“统一能路”理论，如何破解我国风光等可再生能源消纳难题、统筹电网安全与能源高效利用？如何对接全球能源转型趋势，为我国新型能源体系建设赋能？

　　孙宏斌：新型电力系统建设的核心，不仅是把更多风电、光伏接入电网，更重要的是要把一个以化石能源为主体、相对单一的能源系统，逐步转变为清洁低碳、安全高效、多能协同的能源互联网。而风光等新能源具有波动性、随机性和不确定性，传统以“源随荷动”为主要特征的运行方式，已经难以适应高比例新能源接入后的系统调控需求。

　　我们提出“统一能路”理论和研制多能流综合能量管理系统，实际上就是想回答一个问题。当电、热、冷、气、氢等多种能源深度耦合以后，如何把它们作为一个整体来理解建模、分析和调控？过去电力系统有成熟的电路理论和潮流分析方法，但在综合能源系统里面，不同能量流的物理规律、时间尺度、传输特性差异很大，电是秒级甚至毫秒级的，热和气有明显惯性，氢能又兼具能源转换和储能属性。如果仍沿用分系统、分环节独立建模与调控的传统思路，就难以充分发挥多能互补和协同优化的整体效能，出现“综合有余、智慧不足”的问题。

　　“统一能路”理论的意义，就是把传统电路分析思想拓展到多种异质能源网络中来，尽可能用统一的数学模型描述电、气、热、冷、氢等能源流的传输和耦合关系。这样多能系统就不再是简单的设备拼接，而是形成一种可计算、可优化、可控制的统一系统。IEMS的关键作用，就是把过去主要面向电力系统的能量管理，进一步拓展到电、热、冷、气、氢等多种能源流的统一感知、协同优化和闭环控制，使综合能源系统真正具备“看得清、算得准、调得动、管得住”的能力。通过IEMS，我们可以把热网的蓄热能力、气网的管存能力、氢能的长周期储能能力、电池的快速响应能力，以及用户侧的柔性负荷调动起来，让新能源不再只是“看天吃饭”，而是进入一个多能互补、源网荷储协同的体系中。

　　从全球趋势看，能源转型正在从“单点技术突破”走向“系统性重构”。风电、光伏、储能、氢能、数字技术都很重要，但更重要的是要把它们组织成一个开放、互联、共享、协同的能源生态。我们过去讲能源互联网，就是要打破看得见的物理之墙，也要打破看不见的机制之墙、市场之墙、学科之墙。对中国来说，新型电力系统是能源强国建设的重要支撑，而“统一能路”理论和IEMS的作用，就是为这个系统提供底层理论、核心算法和工程化平台，使新能源“发得出、送得走、用得好、管得住”，最终服务于国家能源安全和绿色低碳转型。

中国能源新闻网：请介绍一下您和您的团队在南极秦岭站建设的“风-光-氢-储-荷”清洁能源系统的建设价值与核心作用？该系统对我国破解极地能源开发、海岛供电保障及偏远地区分布式供能难题有哪些帮助？

　　孙宏斌：毋庸置疑，南极是地球上最严酷的能源应用场景之一。极低温、强风雪、极昼极夜、低压低氧、强紫外线等环境叠加在一起，对设备、材料、控制系统和运维体系都是极限考验。常规新能源装备到了南极，运行、通信、控制、维护都会遇到完全不同的问题。

　　我们在秦岭站建设的“风-光-氢-储-荷”清洁能源系统，是我国第一次在南极极端环境下，能够运行以新能源为主体的规模化的绿色能源系统。南极秦岭站系统更像是一个“极端环境能源技术训练场”。我们不仅要看它能不能运行，更要通过长期运行数据，研究适应极低温、强风、强紫外、极昼极夜条件下的清洁能源发电、氢能和电力电子等设备，研究面向高不确定性弱惯量小容量能源系统的微电网能量管理系统，研究确保极端环境下设备的安全可靠运行的高效运维检测技术。同时，我们还建设了能够模拟暴雪、强风、极昼极夜等场景的极地清洁能源实验，并通过数字孪生系统持续接收和分析南极现场运行数据，从而为设备适应性评估、控制策略优化和系统迭代升级提供支撑。

　　我经常讲，南极经验可以外溢到很多场景。比如海岛，面临燃油运输成本高、电网支撑弱、台风等极端天气频发的问题；再比如高原寒地、边防哨所、偏远矿区、深远海平台，往往也存在电网难以覆盖、能源保障成本高、清洁转型难度大的问题。我们研发的极地能源装备与技术体系，形成的是可复制、可推广的中国方案，将进一步应用到中山站、长城站并拓展至国际极地科考站，也可推广到我国高原寒地、海岛、偏远地区等场景，为构建清洁、安全、稳定、可持续的新型能源体系提供支撑。

责任编辑：于彤彤