構建透明電網，助力能源革命
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“透明電網”比“電力物聯網”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容，今後將進一步發展為“透明電力系統”“透明能源系統”，其終極目標是形成零邊際成本的能源互聯網，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，能源互聯網已經成為我國能源電力領域熱點。同時，電力（能源）系統數字化已成全球趨勢。智能電網、能源互聯網技術的快速發展，以及電力市場改革、新能源革命引發的電力系統信息大爆炸，導致海量的電力設備、電器以及用戶需要數據連接和先進信息通信技術（以下簡稱“ICT”）的支撐。
目前在電力（能源）系統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、物聯網、無線傳感器網絡等。在此背景下， 中國工程院院士李立浧首次提出“透明電網”的概念 ：即把現代信息通信技術與電網相結合，在電網上安裝小微智能傳感器，讓電力系統的各個環節展示出來，包括電源信息透明、網絡信息透明、市場信息透明、設備狀態透明、運行狀態透明、交易狀態透明等等，最終實現自由數據采集、自由數據存儲、自由數據獲取、自由智能分析。它可以讓社會各方廣泛深入參與電力生產、傳輸、消費等各環節，協同促進能源電力的清潔低碳、安全高效發展。
透明電網概念的提出主要受到兩件事的啟發：第一件是以色列農業運用瞭大量信息技術、計算機技術、數據通信技術、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，極大提高瞭農業生產效率。第二件是交通系統的路況可以清晰、透明地展現在網絡上，行車路線可以規劃，也可隨時調整。這些也可以應用於電網。但是，“透明電網”比“電力物聯網”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容，今後將進一步發展為“透明電力系統”“透明能源系統”，其終極目標是形成零邊際成本的能源互聯網，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，透明電網理念的提出和相關技術的發展將實現電力（能源）系統的“狀態全面感知、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於模型的分析/仿真科學到數據驅動的計算科學轉變，將影響到未來電力系統生態乃至能源行業生態，並對世界能源發展產生重要影響。
實現能源互聯網的關鍵是在現有可再生能源發電與智能電網技術的基礎上，進一步加強物理層、信息層與價值層的互聯。相應地，透明電網也是以現代信息通信技術（如小微智能傳感器）為支撐，實現電網物理層和價值層的透明化。
（文丨陳皓勇）
有助於實現能源互聯網 物理 層透明化
以泛在的小微智能傳感器為基礎，配合電力系統傳統的測量終端，構建泛在傳感網絡，隨時隨地反映電網內外狀態的即時變化，實現對電流、電壓等電量狀態，以及重力、壓力、光照、溫度、聲音、圖像等非電量狀態的全面數據獲取和及時高效傳遞。
目前可以預見的目標有： 第一，電網運行參數（包括電網運行工況、電源情況、負荷情況等）透明化 ，為政府規劃提供決策依據、為電網生產運行和電能供需方市場交易提供所需的電網運行狀況信息； 第二，將電力設備基礎信息透明化 ，如將設備健康狀態（包括設備變位視頻圖像、數據記錄，以及操作電源信號等）提供給設備廠傢作為檢修評估和給科研機構作為研究發展之用； 第三，將電網公共事業信息透明化 ，如將公共資源信息（包括變電站視頻監控、架空線路雷電預警、充電樁占用情況等）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。
設備層透明化致力於將融合傳統電氣設備單元與信息通信技術，將單一、離散的設備狀態、控制信號整合提升為綜合性強、連續性好、透視度高、內涵齊全、應用場景眾多、數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，對於將電網功能從單一供電轉化為多元能源樞紐有著重要意義 ：
第一，通過整合電網控制信號與信息流，有效結合源荷狀態、線路實際可載流量等網絡受限因素，推演受限斷面和事故預想情況，制定調度控制策略，實現電網智能化運行控制，降低網絡損耗，提高發電機組的利用水平，促進清潔能源優先消納。
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。對於實現區域電網自適應調節、提高區域電網故障後自愈能力、配電網源荷互融、小微分佈式能源自由並網、多種能源形式協同優化等有極大促進作用。
第三，強化電網對公共資源的優化配置能力。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，指導廣大用戶采用最佳用電方式，實現電網削峰填谷、用戶優惠購電等多贏局面。
有助於實現能源互聯網價值層透明化
在以2015年3月15日中共中央、國務院發佈的《關於進一步深化電力體制改革的若幹意見》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，不同區域、行業、電壓等級的銷售電價差別很大，內含瞭購電成本、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，國傢發展改革委、國傢能源局初步建立瞭覆蓋跨省跨區輸電工程、區域電網、省級電網、地方電網、增量配電網的全環節輸配電價監管制度框架，確定瞭我國輸配電定價的基本思路。透明電網的構建將有利於厘清輸配電資產及成本，建立適應於電力體制改革的輸配電資產全壽命周期成本管理模式，助力輸配電價的定價與監管。
當前，電力現貨市場建設已成為電力體制改革的關鍵任務之一，電力現貨價格也稱為實時電價，由電能生產的短期邊際成本確定，它是系統總生產成本對某一用戶在某一時刻用電量的偏導數。在實際電力市場中，實時電價一般由安全約束機組組合、安全約束經濟調度等短期運行優化模型求出，得到所謂節點電價或分區電價。
節點電價受三個因素影響：發電邊際成本、線路阻塞情況和網損，采用節點電價法不僅可得到計及輸電阻塞的發電計劃，而且求出的節點電價也為阻塞費用的分攤提供瞭依據。但是，節點電價在實際應用中也存在明顯不足，特別是對電網物理參數和運行條件相當敏感（特別是電網阻塞情況對電價會產生明顯影響），導致發電商和用戶承擔過大的電價波動風險。此外，節點電價計算所需的電網參數都屬於機密信息，對於市場主體來說，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，也將是透明電網的用武之地 。
有助於實現能源革命目標
能源安全是關系國傢經濟社會發展的全局性、戰略性問題，對國傢繁榮發展、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”的能源安全新戰略，從全局和戰略的高度指明瞭保障我國能源安全、推動我國能源事業高質量發展的方向和路徑。 透明電網將從以下幾個方面助力能源革命目標的實現：
首先，透明電網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展，推廣智能樓宇、智能傢居、智能傢電，助力智能交通、智能物流。培育基於互聯網/物聯網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絡化、智能化交易，發展能源共享經濟模式。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。發展各類新型用電方式，支持新產業、新業態、新模式發展，提高新消費用電水平。
其次，透明電網建設可推進能源生產智能化，助力能源供給革命。 促進風電、太陽能發電等可再生能源的智能化生產，推動化石能源發電的數字化、智能化改造，支持先進儲能系統開發。推動電力系統的數字化、智能化建設，並有效對接油氣管網、熱力管網和其他能源網絡，促進多種類型能源網絡互聯互通和梯級綜合利用，建設“源—網—荷—儲”協調發展、集成互補的能源互聯網。推動能源生產管理和營銷模式變革，重塑產業鏈、供應鏈、價值鏈，增強發展新動力。以透明電網為核心，構建基於大數據、雲計算、物聯網等技術的能源監測、管理、調度信息平臺，以及服務體系和產業體系。
再次，透明電網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設備國產化。持續完善能源大數據平臺能力建設，合理規劃數據資產分類，開放數據分析與共享服務。提升設備智能感知與數據匯集能力，實現電力系統的萬物互聯，促進人工智能與傳統電力（能源）業務的深度融合。促進數據驅動背景下的電力（能源）基礎理論研究，使電力（能源）科學的研究范式從基於模型的分析/仿真科學向數據驅動的計算科學轉變，在大電網安全穩定運行、智能電網、大規模新能源接入、綜合智慧能源、數字電網、大規模儲能等關鍵技術方面取得突破。
最後，透明電網建設有助於加快形成企業自主經營、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一的市場規則。打破地區封鎖、行業壟斷，建立主要由市場決定價格的體制機制。促進競爭性環節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後監管，規范價格行為。透明電網助力政府定價成本監審，推進定價公開透明，完善政府在重要民生和部分網絡型自然壟斷環節的價格監管制度。落實和完善社會救助、保障標準與物價上漲掛鉤的聯動機制，保障困難群眾基本用能需求。
（作者供職於華南理工大學電力經濟與電力市場研究所）
End 歡迎分享給你的朋友！ 出品 | 中國能源報 責編 | 李慧穎
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