構建透明電網(wǎng)，助力能源革命

“透明電網(wǎng)”比“電力物聯(lián)網(wǎng)”等概念的含義更加廣泛和深刻，既涵蓋相關關鍵技術，也包括體制機制的內(nèi)容，今后將進一步發(fā)展為“透明電力系統(tǒng)”“透明能源系統(tǒng)”，其終極目標是形成零邊際成本的能源互聯(lián)網(wǎng)，屆時電力（能源）的存儲和使用方式將更加方便，也更高效。

當前，能源互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為我國能源電力領域熱點。同時，電力能源系統(tǒng)數(shù)字化已成全球趨勢。智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，以及電力市場改革、新能源革命引發(fā)的電力系統(tǒng)信息大爆炸，導致海量的電力設備、電器以及用戶需要數(shù)據(jù)連接和信息通信技術的支撐。目前在電力能源系統(tǒng)信息通信理論與技術方面比較熱門的研究有：信息物理系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡等。在此背景下，中國工程院院士李立浧首次提出“透明電網(wǎng)”的概念：即把現(xiàn)代信息通信技術與電網(wǎng)相結合，在電網(wǎng)上安裝小微智能傳感器，讓電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)展示出來，包括電源信息透明、網(wǎng)絡信息透明、市場信息透明、設備狀態(tài)透明、運行狀態(tài)透明、交易狀態(tài)透明等等，實現(xiàn)自由數(shù)據(jù)采集、自由數(shù)據(jù)存儲、自由數(shù)據(jù)獲取、自由智能分析。它可以讓社會各方廣泛深入?yún)⑴c電力生產(chǎn)、傳輸、消費等各環(huán)節(jié)，協(xié)同促進能源電力的清潔低碳、安全高效發(fā)展。

透明電網(wǎng)概念的提出主要受到兩件事的啟發(fā)：第一件是以色列農(nóng)業(yè)運用了大量信息技術、計算機技術、數(shù)據(jù)通信技術、傳感器技術、電子控制技術、自動控制理論、運籌學、人工智能等，極大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。第二件是交通系統(tǒng)的路況可以清晰、透明地展現(xiàn)在網(wǎng)絡上，行車路線可以規(guī)劃，也可隨時調(diào)整。這些也可以應用于電網(wǎng)。但是，“透明電網(wǎng)”比“電力物聯(lián)網(wǎng)”等概念的涵義更加廣泛和深刻，既涵蓋相關關鍵技術也包括體制機制的內(nèi)容，今后將進一步發(fā)展為“透明電力系統(tǒng)”“透明能源系統(tǒng)”，其終極目標是形成零邊際成本的能源互聯(lián)網(wǎng)，屆時電力（能源）的存儲和使用方式將更加方便，也更高效。因此，透明電網(wǎng)理念的提出和相關技術的發(fā)展將實現(xiàn)電力能源系統(tǒng)的“狀態(tài)全面感知、信息深度透明、運行高度智能”，促使電力科學的研究范式從基于模型的分析/仿真科學到數(shù)據(jù)驅(qū)動的計算科學轉變，將影響到未來電力系統(tǒng)生態(tài)乃至能源行業(yè)生態(tài)，并對世界能源發(fā)展產(chǎn)生重要影響。

實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的關鍵是在現(xiàn)有可再生能源發(fā)電與智能電網(wǎng)技術的基礎上，進一步加強物理層、信息層與價值層的互聯(lián)。相應地，透明電網(wǎng)也是以現(xiàn)代信息通信技術（如小微智能傳感器）為支撐，實現(xiàn)電網(wǎng)物理層和價值層的透明化。

有助于實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)物理層透明化

以泛在的小微智能傳感器為基礎，配合電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的測量終端，構建泛在傳感網(wǎng)絡，隨時隨地反映電網(wǎng)內(nèi)外狀態(tài)的即時變化，實現(xiàn)對電流、電壓等電量狀態(tài)，以及重力、壓力、光照、溫度、聲音、圖像等非電量狀態(tài)的全面數(shù)據(jù)獲取和及時高效傳遞。目前可以預見的目標有：第一，電網(wǎng)運行參數(shù)透明化，為政府規(guī)劃提供決策依據(jù)、為電網(wǎng)生產(chǎn)運行和電能供需方市場交易提供所需的電網(wǎng)運行狀況信息；第二，將電力設備基礎信息透明化，如將設備健康狀態(tài)提供給設備廠家作為檢修評估和給科研機構作為研究發(fā)展之用；第三，將電網(wǎng)公共事業(yè)信息透明化，如將公共資源信息提供給公安消防、氣象臺、廣大電動汽車用戶共享以完善安全監(jiān)控范圍、輔助天氣預報、支持有序高效充電等。

設備層透明化致力于將融合傳統(tǒng)電氣設備單元與信息通信技術，將單一、離散的設備狀態(tài)、控制信號整合提升為綜合性強、連續(xù)性好、透視度高、內(nèi)涵齊全、應用場景眾多、數(shù)字化程度高的信息流。信息流可供多元用戶多維多層次使用，對于將電網(wǎng)功能從單一供電轉化為多元能源樞紐有著重要意義：第一，通過整合電網(wǎng)控制信號與信息流，有效結合源荷狀態(tài)、線路實際可載流量等網(wǎng)絡受限因素，推演受限斷面和事故預想情況，制定調(diào)度控制策略，實現(xiàn)電網(wǎng)智能化運行控制，降低網(wǎng)絡損耗，提高發(fā)電機組的利用水平，促進清潔能源優(yōu)先消納。第二，通過加裝小微智能傳感器設備，提高單一設備的控制與反饋能力，賦予設備本身強交互、智能化、自適應的特性，進而實現(xiàn)設備集群化/分散化以及模塊化/個體化的多樣化控制保護策略。對于實現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)自適應調(diào)節(jié)、提高區(qū)域電網(wǎng)故障后自愈能力、配電網(wǎng)源荷互融、小微分布式能源自由并網(wǎng)、多種能源形式協(xié)同優(yōu)化等有極大促進作用。第三，強化電網(wǎng)對公共資源的優(yōu)化配置能力。將空置充電樁、儲能等設備信息提供給用戶共享，利用電力系統(tǒng)所掌握的公共資源信息，結合電力市場價格的引導作用，指導廣大用戶采用好的用電方式，實現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷、用戶優(yōu)惠購電等多贏局面。

在以2015年3月15日中共中央、國務院發(fā)布的為標志的新一輪電力體制改革啟動之前，我國沒有獨立的輸配電價。銷售目錄電價體系非常復雜，不同區(qū)域、行業(yè)、電壓等級的銷售電價差別很大，內(nèi)含了購電成本、輸配電成本、輸配電損耗、政府性基金及附加等，還存在交叉補貼。因此，電網(wǎng)成本不透明一直被人詬病。輸配電價改革是新一輪電力體制改革的重要組成部分，2015年以來，國家發(fā)展改革委、國家能源局初步建立了覆蓋跨省跨區(qū)輸電工程、區(qū)域電網(wǎng)、省級電網(wǎng)、地方電網(wǎng)、增量配電網(wǎng)的全環(huán)節(jié)輸配電價監(jiān)管制度框架，確定了我國輸配電定價的基本思路。透明電網(wǎng)的構建將有利于厘清輸配電資產(chǎn)及成本，建立適應于電力體制改革的輸配電資產(chǎn)全壽命周期成本管理模式，助力輸配電價的定價與監(jiān)管。

當前，電力現(xiàn)貨市場建設已成為電力體制改革的關鍵任務之一，電力現(xiàn)貨價格也稱為實時電價，由電能生產(chǎn)的短期邊際成本確定，它是系統(tǒng)總生產(chǎn)成本對某一用戶在某一時刻用電量的偏導數(shù)。在實際電力市場中，實時電價一般由安全約束機組組合、安全約束經(jīng)濟調(diào)度等短期運行優(yōu)化模型求出，得到所謂節(jié)點電價或分區(qū)電價。節(jié)點電價受三個因素影響：發(fā)電邊際成本、線路阻塞情況和網(wǎng)損，采用節(jié)點電價法不僅可得到計及輸電阻塞的發(fā)電計劃，而且求出的節(jié)點電價也為阻塞費用的分攤提供了依據(jù)。但是，節(jié)點電價在實際應用中也存在明顯不足，特別是對電網(wǎng)物理參數(shù)和運行條件相當敏感（特別是電網(wǎng)阻塞情況對電價會產(chǎn)生明顯影響），導致發(fā)電商和用戶承擔過大的電價波動風險。此外，節(jié)點電價計算所需的電網(wǎng)參數(shù)都屬于機密信息，對于市場主體來說，市場出清模型有可能因此成為一個黑箱。因此，如何加強交易的透明性（即合理的信息披露機制）就成為電力市場建設的關鍵任務之一，也將是透明電網(wǎng)的用武之地。

能源安全是關系國家經(jīng)濟社會發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問題，對國家繁榮發(fā)展、人民生活改善、社會長治久安至關重要。總書記2014年6月13日主持召開中央財經(jīng)領導小組第六次會議時提出“四個革命、一個合作”的能源安全新戰(zhàn)略，從全局和戰(zhàn)略的高度指明了保障我國能源安全、推動我國能源事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的方向和路徑。透明電網(wǎng)將從以下幾個方面助力能源革命目標的實現(xiàn)：

1.透明電網(wǎng)建設可加速推動電氣化與信息化深度融合，助力能源消費革命。通過信息化手段，全面提升終端能源消費智能化、高效化水平，推動智慧能源城市建設和發(fā)展，推廣智能樓宇、智能家居、智能家電，助力智能交通、智能物流。培育基于互聯(lián)網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)的能源消費交易市場，推進用能權、碳排放權、可再生能源配額等的網(wǎng)絡化、智能化交易，發(fā)展能源共享經(jīng)濟模式。促進終端用能電氣化、信息化安全運行體系建設，保障安全可靠的能源消費。發(fā)展各類新型用電方式，支持新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式發(fā)展，提高新消費用電水平。

2.透明電網(wǎng)建設可推進能源生產(chǎn)智能化，助力能源供給革命。促進風電、太陽能發(fā)電等可再生能源的智能化生產(chǎn)，推動化石能源發(fā)電的數(shù)字化、智能化改造，支持儲能系統(tǒng)開發(fā)。推動電力系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化建設，并有效對接油氣管網(wǎng)、熱力管網(wǎng)和其他能源網(wǎng)絡，促進多種類型能源網(wǎng)絡互聯(lián)互通和梯級綜合利用，建設“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)調(diào)發(fā)展、集成互補的能源互聯(lián)網(wǎng)。推動能源生產(chǎn)管理和營銷模式變革，重塑產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈、價值鏈，增強發(fā)展新動力。以透明電網(wǎng)為核心，構建基于大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術的能源監(jiān)測、管理、調(diào)度信息平臺，以及服務體系和產(chǎn)業(yè)體系。

3.透明電網(wǎng)建設能推動智慧能源基礎設施建設和裝備關鍵技術、信息通信技術進步，助力能源技術革命。建設完善的智慧能源基礎設施，促進ICT設備國產(chǎn)化。持續(xù)完善能源大數(shù)據(jù)平臺能力建設，合理規(guī)劃數(shù)據(jù)資產(chǎn)分類，開放數(shù)據(jù)分析與共享服務。提升設備智能感知與數(shù)據(jù)匯集能力，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的萬物互聯(lián)，促進人工智能與傳統(tǒng)電力（能源）業(yè)務的深度融合。促進數(shù)據(jù)驅(qū)動背景下的電力（能源）基礎理論研究，使電力（能源）科學的研究范式從基于模型的分析/仿真科學向數(shù)據(jù)驅(qū)動的計算科學轉變，在大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、智能電網(wǎng)、大規(guī)模新能源接入、綜合智慧能源、數(shù)字電網(wǎng)、大規(guī)模儲能等關鍵技術方面取得突破。

4.透明電網(wǎng)建設有助于加快形成企業(yè)自主經(jīng)營、消費者自由選擇、商品和要素自由流動的電力（能源）市場體系，助力能源體制革命。促進完善的電力、油氣、煤炭以及用能權等能源交易市場建立，確立公平開放透明統(tǒng)一的市場規(guī)則。打破地區(qū)封鎖、行業(yè)壟斷，建立主要由市場決定價格的體制機制。促進競爭性環(huán)節(jié)價格的全面放開和公開公平競爭，建立科學合理的信息披露機制，加強對市場價格的事中事后監(jiān)管，規(guī)范價格行為。透明電網(wǎng)助力政府定價成本監(jiān)審，推進定價公開透明，完善政府在重要民生和部分網(wǎng)絡型自然壟斷環(huán)節(jié)的價格監(jiān)管制度。落實和完善社會救助、保障標準與物價上漲掛鉤的聯(lián)動機制，保障困難群眾基本用能需求。

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