“未來透明電網(wǎng)應(yīng)該是基于信息化的計算科學(xué)，未來走到透明階段主要是依靠計算科學(xué)，要靠數(shù)字、數(shù)據(jù)來進(jìn)行科學(xué)計算，通過科學(xué)計算發(fā)現(xiàn)規(guī)律。透明電網(wǎng)讓電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以大大提升，可以提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率?！边@是中國工程院院士 南方電網(wǎng)專家委員會主任委員李立浧院士在2020國家能源互聯(lián)網(wǎng)大會暨國家能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)及技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟全體成員大會上做的主題報告《透明電網(wǎng)的理論和現(xiàn)實》中的發(fā)言。北極星電力網(wǎng)對會議進(jìn)行全程直播。

以下為發(fā)言實錄： 李立浧：尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)，朋友們，大家好。 今天很高興參加能源互聯(lián)網(wǎng)大會，今天給大家講一講透明電網(wǎng)的理念，和我對這個理念提出的過程，希望和大家一起來討論，也希望聽到大家的建議，把透明電網(wǎng)這件事真正做起來。 首先，為什么我提出了透明電網(wǎng)的概念？

第一、2015年我們承擔(dān)了中國工程院重大咨詢項目，能源技術(shù)革命的技術(shù)方向和體系戰(zhàn)略研究，我們增加了一個智能電網(wǎng)和能源網(wǎng)融合的問題并進(jìn)行討論。我們研究的結(jié)果是從能源網(wǎng)、智能電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)這三者的關(guān)系，最后從互聯(lián)網(wǎng)角度來看，能源網(wǎng)和智能電網(wǎng)如何融合？最后結(jié)論是要靠信息技術(shù)讓兩個融合起來，這是我們起初的研究思想。 還有兩件事給了我們啟示，一個是交通導(dǎo)航系統(tǒng)，現(xiàn)在大家對導(dǎo)航系統(tǒng)已非常熟悉，導(dǎo)航系統(tǒng)對于狀態(tài)透明是非常明顯的，交通導(dǎo)航系統(tǒng)帶來了很多便利。所以我們就在想我們這個系統(tǒng)能不能像交通導(dǎo)航系統(tǒng)一樣。

我們知道，我們在講電力的時候有很多假設(shè)，有很多模型，我們能不能像交通導(dǎo)航系統(tǒng)一樣在數(shù)據(jù)的指引下形成一個透明狀態(tài)，這是對我們的一個啟示。就是交通系統(tǒng)的情況，路況、車況能夠統(tǒng)統(tǒng)展示，能夠?qū)χ敢煌〒矶聽顩r，車輛健康狀況，規(guī)劃行車路線，完成自動駕駛等，這是基本的透明交通系統(tǒng)。那么我們就聯(lián)想到電力系統(tǒng)。 第二件事情就是以色列農(nóng)業(yè)科技的啟示，以色列國家是缺水，干旱，但是以色列農(nóng)業(yè)發(fā)展得非常好，不但自給自足，還向歐洲出口蔬菜，它怎么能做到呢？

大家看這張圖，上面的圖是養(yǎng)奶牛的，它上面有傳感器，能夠展示奶牛整個的生活情況，包括飼料的需求，對水的需求，能夠展示出來，它的產(chǎn)奶量一年可以產(chǎn)12噸奶，是中國產(chǎn)奶量的1.5—1.8倍。 下面的圖也有很多傳感器，土壤里面也有傳感器，能夠反映什么時候需要澆水，什么時候需要施肥。他們在農(nóng)業(yè)上做了這樣的事情，這也給我們啟示。我到以色列參觀、考察以后得出一個結(jié)論，說以色列是科學(xué)家在種田，中國是農(nóng)民在種田，信息技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)在以色列農(nóng)業(yè)方面應(yīng)用得非常好。

中國的電力系統(tǒng)號稱是技術(shù)密集型企業(yè)，那么我們現(xiàn)在狀況是什么樣？我們對于信息化的應(yīng)用還不如以色列的農(nóng)業(yè)，所以我們應(yīng)該把信息技術(shù)也用在電力系統(tǒng)上用到極致，也能夠展示像以色列農(nóng)業(yè)這樣，我們的電力也能夠展示。 所以智能電網(wǎng)要向透明電網(wǎng)發(fā)展，進(jìn)一步透明電力系統(tǒng)，包括能源互聯(lián)網(wǎng)最終也是在信息技術(shù)的情況下讓它透明化。

那么要做到透明有幾條路： 第一步，要有信息，信息要靠小微智能傳感器。電力系統(tǒng)有幾套數(shù)據(jù)，基本數(shù)據(jù)就是電壓、電流、頻率、相位，有了這四大基本數(shù)據(jù)以后，我們在電力系統(tǒng)怎么展示狀態(tài)都能夠做到，所以第一步要有小微智能傳感器。大家都知道這是一個非常龐大的東西，50萬的傳感器，價值一百萬以上，十五六米高，這樣的傳感器不適用于信息系統(tǒng)的透明化，所以第一步要制作小微智能傳感器。我們找到了一些思路，就是巨磁組傳感器，就是巨磁組的材料。巨磁組材料對電磁場非常敏感，這是我們覺得傳感器做到小微而智能、準(zhǔn)確，這是一條路徑。所以這是我們第一步就想到的電流傳感器。 通過這條思路走下去，還是有所成功。

這是南方電網(wǎng)研究的設(shè)備，現(xiàn)在已經(jīng)走向商用化，南方電網(wǎng)的4000值，總共還不到兩百萬。這是我們傳感器現(xiàn)在的水平（圖示），但是這個傳感器還不是我剛才說的最終的小微智能傳感器，它還有很多地方要研發(fā)、改進(jìn)。 第一個它的取能還沒有做得非常好，我們希望小微智能傳感器能夠自取能，但是它已經(jīng)能夠組網(wǎng)，通過信息中心技術(shù)已經(jīng)能夠組網(wǎng)。

傳感器的要求回過頭來，我們希望小微智能傳感器是什么樣的？第一是小型化；

第二是低功耗，是微瓦級的，希望明年達(dá)到0.1微瓦級，目標(biāo)要往這個走，為什么要有這個要求？因為我們要自取能，如果能量很高，要做到自取能難度就很大，第三就是自取能。第四就是自組網(wǎng)功能，它是一個智能的終端，可以無線傳輸數(shù)據(jù)。還有，它是粘貼式的，或者是纏繞式的。再就是高精度，是0.5級，0.1級的。再就是高性價比。另外還需要構(gòu)建自我學(xué)習(xí)功能，方便修改相應(yīng)的地質(zhì)信息。這是我們對小微智能傳感器提出來的要求，我們正在規(guī)范這方面的規(guī)范。電壓傳感器注意電壓傳感器它還要加上一個軟件技術(shù)功能進(jìn)去，和遠(yuǎn)方的信息交互，在這方面我們和國外大學(xué)合作過，探討在電壓傳感器上我們?nèi)绾瓮黄啤?br />
現(xiàn)在我們希望他們和清華能源互聯(lián)網(wǎng)一塊合作。另外還有頻率、相位，我們現(xiàn)在也在安排部署，做新的智能電表，基于新的電壓、電流、相位這樣的傳感器來構(gòu)建新的智能電表。這是我們要做的事，這是電力系統(tǒng)要做的小微智能傳感器，電力的四大基本數(shù)據(jù)我們要做的。 當(dāng)然電力系統(tǒng)不僅僅是要有電力參數(shù)，其他參數(shù)也要做。第一步小微智能傳感器提供數(shù)字和數(shù)據(jù)，第二方面設(shè)備也要智能化，智能設(shè)備智能化，和小微智能傳感器相輔相成。這方面我們也做了一些工作，我們也有了一些設(shè)想，已經(jīng)做了在線監(jiān)測，包括變壓器，包括開關(guān)，就是智能電器設(shè)備從端云、云結(jié)合信息技術(shù)在做。

有一個想法，就是智能變壓器，就是在變壓器內(nèi)部植入一個微納智能機(jī)器人，智能職能機(jī)器人能夠自動巡檢變壓器油的質(zhì)量，并將信息發(fā)送過來。有一個問題，變壓器是一個大殼子，那信息技術(shù)怎么傳輸，所以我們也在請信息通訊的研究機(jī)構(gòu)，他們建議用聲納來進(jìn)行傳輸。所以在設(shè)備的智能化和智能設(shè)備方面我們還有很多工作要做，包括在線監(jiān)測，我們的思路應(yīng)該更寬。 另外，輸電線路圖，大家看到上面布滿了傳感器，大家知道輸電線路的運(yùn)行管理非常困難，現(xiàn)在是用智能機(jī)、無人機(jī)巡，未來我們就需要無需巡。這些紅紅綠綠的點(diǎn)，所以這是我們的一個思想，這個思想已經(jīng)不是遙不可及的，我們現(xiàn)在正在部署相應(yīng)的力學(xué)、環(huán)境的小微智能傳感器，它和現(xiàn)在傳感器的區(qū)別就是它能夠自動輸出信息和穩(wěn)定性更強(qiáng)。

這是我講的第二部分，設(shè)備智能化和智能設(shè)備，設(shè)備本身讓它透明化。數(shù)字孿生為什么要講數(shù)字孿生技術(shù)？鏡像/數(shù)字孿生，剛才講到透明電網(wǎng)，但是我們還需要預(yù)測，還需要規(guī)劃，所以我們設(shè)想用數(shù)字孿生系統(tǒng)，在軟件系統(tǒng)上建設(shè)一個完全等同的電力系統(tǒng)，可以做系統(tǒng)預(yù)測，可以做系統(tǒng)規(guī)劃，這樣一個透明系統(tǒng)來實現(xiàn)我們對系統(tǒng)的管理，這是數(shù)字孿生的應(yīng)用。

再舉一個智能設(shè)備的例子，我們叫芯片化保護(hù)，它的信息、狀態(tài)，我們現(xiàn)在研發(fā)的芯片化保護(hù)現(xiàn)在已經(jīng)實際應(yīng)用了，是原來體積的四分之一，功耗是原來的六分之一還是八分之一，我記不準(zhǔn)確，原來有近萬個元件，現(xiàn)在只有800個。就是我們不光是一次設(shè)備要智能化、透明化，二次設(shè)備也要留這樣的空間。 前面講到小微智能傳感器，智能設(shè)備提供了很多數(shù)字和數(shù)據(jù)，但是這些數(shù)字和數(shù)據(jù)它怎么能夠發(fā)揮作用？組成系統(tǒng)性的功能？

注意，要基于數(shù)據(jù)強(qiáng)大的軟件平臺，所以現(xiàn)在電力系統(tǒng)的計算是依靠模型的，如果在系統(tǒng)內(nèi)電網(wǎng)、設(shè)備透明化以后，我們應(yīng)該基于電力系統(tǒng)的狀態(tài)研究，而不是基于模型，應(yīng)該是基于數(shù)字和數(shù)據(jù)。那么基于數(shù)字、數(shù)據(jù)就需要有強(qiáng)大的邏輯平臺，那么就要體現(xiàn)數(shù)字之間的關(guān)系，海量的小微智能傳感器提供數(shù)據(jù)，要有數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)挖掘，軟件分析驅(qū)動，還有一個怎么自由應(yīng)用，這方面的功能也是我們現(xiàn)在要通盤研究的。

今天華為公司的老總也來了，我就想問華為能不能和我們一塊合作，在軟件開發(fā)方面，構(gòu)件軟件平臺方面能夠和我們一塊合作，這個方面是我們做小微智能傳感器還要復(fù)雜，難度還要大的，真正的應(yīng)用要把軟件平臺建立起來，我們立足國內(nèi)，與清華大學(xué)一起合作，這個過程會有同時存在的過程，我們基于模型的，基于數(shù)據(jù)的，慢慢步入透明電網(wǎng)實現(xiàn)。邏輯平臺要構(gòu)建，數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理技術(shù)，數(shù)據(jù)驅(qū)動等方面的技術(shù)，人工智能技術(shù)也都需要，說明軟件系統(tǒng)對我們來說更關(guān)鍵。再回過頭來說一下，小微智能傳感器設(shè)備智能化提供了大量數(shù)字、數(shù)據(jù)信息，要通過軟件系統(tǒng)把數(shù)字和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系能夠按照電力系統(tǒng)的需求展示出來。

技術(shù)與科學(xué)我覺得電力系統(tǒng)要從講技術(shù)逐步步入到技術(shù)和科學(xué)并重，要從科學(xué)角度來研判，在信息化時代要把信息技術(shù)融入到電力系統(tǒng)技術(shù)當(dāng)中去，這還是有很多區(qū)別的。因為我們以往的理論是傳統(tǒng)的模型是仿真計算，這是原來的主要手段，未來透明電網(wǎng)應(yīng)該是基于信息化的計算科學(xué)，這個是有根本的區(qū)別，并不是說仿真不需要，還是需要有一個過渡階段，但是未來走到透明階段主要是依靠計算科學(xué)，要靠數(shù)字、數(shù)據(jù)來進(jìn)行科學(xué)計算，通過科學(xué)計算發(fā)現(xiàn)規(guī)律。就是通過技術(shù)科學(xué)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)的一些規(guī)律，這也是未來我們在透明電網(wǎng)的技術(shù)和科學(xué)里面要做的事，就是未來我們更要關(guān)注數(shù)字信息科學(xué)，數(shù)字科學(xué)和數(shù)據(jù)的利用。

我們現(xiàn)在靠電網(wǎng)模型，電力系統(tǒng)有很多黑箱子，透明電網(wǎng)就像解決電力系統(tǒng)夠不進(jìn)的黑箱子問題，讓它透明化，讓黑箱子能夠展示出來，讓電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以大大提升，可以提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。 我有一個理想，第一步小微智能傳感器替代傳統(tǒng)的傳感器，我希望這一步花3—5年時間。大家試想一下，現(xiàn)在十幾米高的傳感器，未來用一個硬幣大小的傳感器粘上去就可以了。第二步軟件系統(tǒng)逐漸構(gòu)建數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的關(guān)系，能夠代替模型驅(qū)動，這個難度比較大，就是以模型驅(qū)動和數(shù)字驅(qū)動的要共存很長時間。第三步是逐步形成透明電網(wǎng)，這步就靠科技工作者，電力系統(tǒng)科技工作者充分發(fā)揮才智，我希望電力系統(tǒng)內(nèi)外都能夠做這件事。

有人說我們電力系統(tǒng)還要分析情況，不能到處放傳感器，它就回答了這個問題。第一這個傳感器太貴，裝那么多，沒有那么多的錢，首先是錢沒有那么多。第二你有那么多錢，但是也沒有那么多的地方可以裝。第三即便能夠裝，數(shù)據(jù)準(zhǔn)不準(zhǔn)確？能不能傳出來？那么小微智能傳感器，我們的透明電網(wǎng)就回答了這三個問題，第一個小微智能傳感器不能太貴，要便宜，我想一兩萬大家都能夠接受。第二個安裝環(huán)境，小微智能傳感器它的環(huán)境適應(yīng)性是廣泛的，可以隨時裝。第三數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，我們對于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)的傳輸，我們現(xiàn)在的信息技術(shù)能夠做到。

所以我回答學(xué)生們?nèi)齻€疑問就放到這里，因為這三個疑問是我想到要解決的問題。未來我們就三步走，這三步希望大家一起努力，一起實現(xiàn)。 潛在的顛覆性影響，電力系統(tǒng)，我們總講現(xiàn)在的光伏、消納有問題，除了電力系統(tǒng)以外，它自身也要做到智能化，光伏和風(fēng)機(jī)能夠部分適應(yīng)電力需求，也需要信息化的處理，比如風(fēng)機(jī)的方向自動調(diào)節(jié)，還有預(yù)測。再就是光伏風(fēng)電智能運(yùn)維，特別是海上風(fēng)電的智能運(yùn)維裝上了小微智能傳感器狀態(tài)就能展示。所以透明電網(wǎng)，透明電力系統(tǒng)，透明能源系統(tǒng)應(yīng)該把信息系統(tǒng)用到極致。 我講完了，謝謝大家。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：透明電網(wǎng):數(shù)字孿生等技術(shù)被重點(diǎn)提及

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