專訪｜浙江大學教授鍾崴：数字化、智能化對於新型能源體系來說是必選項
- 2023-12-29
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- 來源：能源雜誌
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當前世界正處於第四次工業革命浪潮中，德國經濟學家施瓦布認為，第四次工業革命是在数字革命的基礎上發展起來的，其特點是：互聯網變得無所不在，移動性大幅提高；傳感器體積變得更小、性能更強大、成本也更低；人工智能和機器學習也開始嶄露鋒芒。
與此同時，全球氣候危機刺激了風、光、儲、氫等低碳能源產業的飛速發展，為實現雙碳目標，我國正在加快建設新型能源體系，能源系統的形態和運行模式都將發生革命性變化。
新型能源體系的動態性強、不確定性高，需藉助人工智能、大數據、雲計算等数字技術實現電、熱、冷、氣、水、交通等多種能源系統的互聯和整體協調。"能源互聯網"概念成功出圈，相關議題成為業界討論的熱點。
在建設能源互聯網的進程中，電力系統如何與熱力系統、燃氣系統協同運行？以CHATGPT為代表的人工智能大模型對能源行業有沒有顛覆性影響？能源行業数字化轉型須遵循什麼規律？
2023能源互聯網產業發展大會期間，《能源》雜誌採訪到了智慧能源領域的權威專家鍾崴教授，向他請教了数字化技術在能源領域的具體實踐、能源互聯網產業的建設難點和發展趨勢等問題。
鍾崴是浙江大學能源工程學院、國家卓越工程師學院教授、博導，浙大能源工程學院熱工與動力系統研究所副所長、智慧能源卓越培養項目首席專家。主要從事智慧能源系統工程、複雜熱工水力系統建模與仿真、綜合能源系統調度自動化等熱能動力工程與信息技術交叉領域理論與技術研究。
近年來，面對"雙碳"目標下建設新型能源體系的重大戰略需求，鍾教授在智慧城市供熱系統運行調度控制技術，智慧能源系統中熱力網的多能互補、能流信息流耦合調控等關鍵技術研究上取得了重要突破，相關研究成果已經應用於北京、雄安、上海、濟南、鄭州等重點城市。
以下是此次採訪實錄：
《能源》：作為智慧能源領域的專家，您是如何理解能源互聯網這一概念的？能源互聯網對實現雙碳目標有什麼作用？
鍾崴：中國實現雙碳目標需要建設新型能源體系，這意味着能源生產端有風電、光伏、光熱等高比例可再生能源的接入，能源系統產生了更多的不確定性。所以需要建設能源互聯網來加強源、網、荷、儲之間，系統性、整體性的聯動，通過更大範圍資源要素的連接和協同，來消化不確定性，應對不確定性。
能源互聯網的建設，不僅需要注重電力網建設，而且還需要關注熱力、燃氣，包括油氣等非電能源互聯網建設，最終構成一個電、熱、水、氣協同的整體系統。
在我看來，未來電、熱、水、氣等能源品種會集成在一起，構成一個綜合性的能源互聯網。能源互聯網本質上是"系統工程思想"在能源領域的應用，"互聯"代表系統要素的連接。不僅在空間上各個區塊的能源系統連在一起，同時在品類上電、熱、水、氣連接在一起，都是尋求更大範圍的資源要素的整體優化配置，多種能源系統連接以後產生的系統效應，能夠提高整個能源系統的效率和穩定性。
從減少碳排放的角度來看，能源互聯網實際上是從能源效率，特別是通過系統性的能效提升來減碳。當然在整個能源系統的運行調度策略當中，開始有一些"能流"和"碳流"協同的策略。以前在決策當中可能更多是從經濟性和安全性方面做分析優化，現在能源系統的優化目標中，碳的權重就會逐漸提高，隨着後續碳價提高，權重還會進一步加大。
《能源》：您的團隊在推動能源互聯網發展方面有哪些重要的科研和項目成果？在助力山東能源互聯網產業發展過程中，團隊的核心競爭優勢是什麼？
鍾崴：我之前一直研究鍋爐的建模仿真技術，近10年來把鍋爐建模仿真技術延伸到了城市能源系統，主要是在城市城鎮供熱系統方面取得了一些成果，包括濟南市的暖氣系統、雄安的地熱清潔供暖系統等。
在熱能佔比較高的園區，特別是一些工業園區，我們也研究了電、熱、水、氣集合在一起的多能流工業綜合能源系統。我們藉助数字化模型，特別是仿真模型的在線化運用，開發了供熱系統和綜合能源系統的調度自動化技術。
比如，我們和濟南能源集團合作建設了濟南市供熱系統的調度自動化平台，通俗地說它是一個智慧的供熱大腦，會自動根據天氣的變化來計算城市內熱能的需求，細化到每個小區，每個樓宇的熱能需求，基於需求去優化調整各供給端的參數、輸送網絡的參數，實現供需精準匹配。特別是在上游大電廠發電受新能源影響波動加大進而影響供熱的情況下，通過多能互補、靈活調控去保證供熱的穩定性、平穩性。
未來幾年濟南市還將建設多條長輸供熱管網，熱能的來源會發生比較大的調整，這也體現出山東省能源互聯網建設對城市的影響。在這個過程當中要藉助数字化模型的能力，做好城市能源網絡的設計和改造，並支撐系統運行的優化調控。
《能源》：您認為在城市綜合能源系統的建設過程中最大的挑戰和困難是什麼，還有哪些體制機制亟須完善？
鍾崴：綜合能源系統實際上是系統工程思想在能源行業當中的應用。系統就意味着多環節要素得以集成，而多環節往往屬於不同的主體，由此產生了兩個困難：第一，在不同利益主體之間，如何協作，如何產生系統效益；第二，產生的系統效益怎麼為多主體所共享。
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在實踐當中，我認為多單位之間的協同是阻礙或者說妨礙綜合能源系統發展及技術落地的最主要困難和矛盾。現在國家對這個問題的理解逐漸加深，已有一些以園區為主體的平台型綜合性能源管理公司出現，而且形成了一些成功經驗被大家接受和復用。
現在園區一級，非電以外的流體能源，特別是熱力、燃氣、工業氣體包括廢棄物的資源轉換本身就在園區範圍內，所以由以園區為主體的能源平台單位來整合優化，已經能看到成功的案例。
而電因為傳輸快、覆蓋廣、跨區域的技術和行業特性，大範圍的系統性更強。如果有更好的機制促進電網與電以外的流體能源之間的協同，就可以把區域綜合能源系統做得更好。
除了體制機制亟待突破，在技術上也有很多需要研究的問題，此前我參与承擔的國家重點研發計劃，研究工業園區的多能流綜合協同管控，就是着眼於工業園區當中的多種能流之間怎麼去統籌協同。
《能源》：長遠來看，您覺得對於能源互聯網的推進，有哪些新的技術或者是發展趨勢是我現在可以看到的？
鍾崴：我認為熱力能源互聯網，燃氣能源互聯網以及其他的能源互聯網要跟電的能源互聯網結合在一起。所以未來一大趨勢是能源系統之間的互聯，既包括系統內的跨地域互聯，也包括單一品類之外的多能流的能源互聯。
其中一個重要的提升方向是熱力網和電力網的協同，比如，由於新能源上網出力提高，部分燃煤機組的出力有比較大的不穩定性和波動，而有些燃煤機組還承擔著供熱的重要任務。這兩者之間就往往存在着矛盾。
電力網絡和供熱網絡目前還沒有真正有機地、深度地協同在一起。將來會有更多的熱能從電網上來，兩者的協同更為重要，這裏就存在優化提升空間。如果用人的方式去協調這麼複雜的系統運行是無法想象的。
當熱力實現調度自動化以後，讓熱力大腦和電力大腦，兩個機器大腦之間去做溝通協調，會有更好的協同效應和系統效應，包括在組織層面上能源系統內部的信息溝通效率也可以提升。
反過來講，沒有数字化技術的發展和應用，能源互聯網只是一個願景或者一個理想，它是無法實現的。所以國家推動工業互聯網、5G、大數據等技術，對能源行業低碳轉型起到了非常重要的支撐作用。
如果我們早10年推進雙碳戰略行不行？至少有一個技術條件還不具備，那就是信息技術的準備還沒有到位。信息技術不成熟，就不能推動能源低碳轉型、高比例接入風光，能源系統就運行不起來。数字化技術跟新型能源系統結合以後，才使得我們在這個階段具備了建設能源互聯網和建設新型能源體系的條件。
《能源》：今年人工智能、大模型概念非常火爆，您覺得現在大模型技術對於能源互聯網的推進或能源行業有沒有顛覆性或跨越式影響？
鍾崴：我個人認為，通用型人工智能在工業領域、特別是能源領域還不能夠發揮顛覆性作用。
能源系統有一個重要的特點：系統一直處在快速發展變化、迭代更新當中。大模型可以應用於結構變化較少的系統，但是對於一個不斷變化的複雜系統，目前大模型的工作的機理、工作機制，還無法僅僅通過訓練學習歷史數據解決能源系統的發展變化問題。
從實踐角度來看，在推動產業数字化轉型或建設工業互聯網的過程當中，有一些行業巨頭比較樂觀地估計了進程。實際上在深入以後，巨頭們都發現了工業機理在数字化轉型當中的重要性，沒有足夠的行業背景或者行業領域的專業知識，特別是行業機理、工業機理模型來支撐的話，產業数字化轉型是很難實現的。
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