構(gòu)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(guān)關(guān)鍵技術(shù)，也包括體制機(jī)制的內(nèi)容，今后將進(jìn)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(biāo)是形成零邊際成本的能源互聯(lián)網(wǎng)，屆時(shí)電力（能源）的存儲和使用方式將更加方便，也更高效。

當(dāng)前，能源互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為我國能源電力領(lǐng)域熱點(diǎn)。同時(shí)，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(shù)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(dǎo)致海量的電力設(shè)備、電器以及用戶需要數(shù)據(jù)連接和信息通信技術(shù)的支撐。目前在電力能源系統(tǒng)信息通信理論與技術(shù)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(luò)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(shù)與電網(wǎng)相結(jié)合，在電網(wǎng)上安裝小微智能傳感器，讓電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)展示出來，包括電源信息透明、網(wǎng)絡(luò)信息透明、市場信息透明、設(shè)備狀態(tài)透明、運(yùn)行狀態(tài)透明、交易狀態(tài)透明等等，實(shí)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(fèi)等各環(huán)節(jié)，協(xié)同促進(jìn)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(yùn)用了大量信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子控制技術(shù)、自動控制理論、運(yùn)籌學(xué)、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(luò)上，行車路線可以規(guī)劃，也可隨時(shí)調(diào)整。這些也可以應(yīng)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(guān)關(guān)鍵技術(shù)也包括體制機(jī)制的內(nèi)容，今后將進(jìn)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(biāo)是形成零邊際成本的能源互聯(lián)網(wǎng)，屆時(shí)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(guān)技術(shù)的發(fā)展將實(shí)現(xiàn)電力能源系統(tǒng)的“狀態(tài)全面感知、信息深度透明、運(yùn)行高度智能”，促使電力科學(xué)的研究范式從基于模型的分析/仿真科學(xué)到數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算科學(xué)轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵是在現(xiàn)有可再生能源發(fā)電與智能電網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)物理層、信息層與價(jià)值層的互聯(lián)。相應(yīng)地，透明電網(wǎng)也是以現(xiàn)代信息通信技術(shù)（如小微智能傳感器）為支撐，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)物理層和價(jià)值層的透明化。

有助于實(shí)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(chǔ)，配合電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的測量終端，構(gòu)建泛在傳感網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)隨地反映電網(wǎng)內(nèi)外狀態(tài)的即時(shí)變化，實(shí)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(shí)高效傳遞。目前可以預(yù)見的目標(biāo)有：第一，電網(wǎng)運(yùn)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(yùn)行和電能供需方市場交易提供所需的電網(wǎng)運(yùn)行狀況信息；第二，將電力設(shè)備基礎(chǔ)信息透明化，如將設(shè)備健康狀態(tài)提供給設(shè)備廠家作為檢修評估和給科研機(jī)構(gòu)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(yù)報(bào)、支持有序高效充電等。

設(shè)備層透明化致力于將融合傳統(tǒng)電氣設(shè)備單元與信息通信技術(shù)，將單一、離散的設(shè)備狀態(tài)、控制信號整合提升為綜合性強(qiáng)、連續(xù)性好、透視度高、內(nèi)涵齊全、應(yīng)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(zhuǎn)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(jié)合源荷狀態(tài)、線路實(shí)際可載流量等網(wǎng)絡(luò)受限因素，推演受限斷面和事故預(yù)想情況，制定調(diào)度控制策略，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化運(yùn)行控制，降低網(wǎng)絡(luò)損耗，提高發(fā)電機(jī)組的利用水平，促進(jìn)清潔能源優(yōu)先消納。第二，通過加裝小微智能傳感器設(shè)備，提高單一設(shè)備的控制與反饋能力，賦予設(shè)備本身強(qiáng)交互、智能化、自適應(yīng)的特性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備集群化/分散化以及模塊化/個(gè)體化的多樣化控制保護(hù)策略。對于實(shí)現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)自適應(yīng)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(jìn)作用。第三，強(qiáng)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(shè)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(jié)合電力市場價(jià)格的引導(dǎo)作用，指導(dǎo)廣大用戶采用好的用電方式，實(shí)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(wù)院發(fā)布的為標(biāo)志的新一輪電力體制改革啟動之前，我國沒有獨(dú)立的輸配電價(jià)。銷售目錄電價(jià)體系非常復(fù)雜，不同區(qū)域、行業(yè)、電壓等級的銷售電價(jià)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(bǔ)貼。因此，電網(wǎng)成本不透明一直被人詬病。輸配電價(jià)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(jià)監(jiān)管制度框架，確定了我國輸配電定價(jià)的基本思路。透明電網(wǎng)的構(gòu)建將有利于厘清輸配電資產(chǎn)及成本，建立適應(yīng)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(jià)的定價(jià)與監(jiān)管。

當(dāng)前，電力現(xiàn)貨市場建設(shè)已成為電力體制改革的關(guān)鍵任務(wù)之一，電力現(xiàn)貨價(jià)格也稱為實(shí)時(shí)電價(jià)，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(shí)刻用電量的偏導(dǎo)數(shù)。在實(shí)際電力市場中，實(shí)時(shí)電價(jià)一般由安全約束機(jī)組組合、安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度等短期運(yùn)行優(yōu)化模型求出，得到所謂節(jié)點(diǎn)電價(jià)或分區(qū)電價(jià)。節(jié)點(diǎn)電價(jià)受三個(gè)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(diǎn)電價(jià)法不僅可得到計(jì)及輸電阻塞的發(fā)電計(jì)劃，而且求出的節(jié)點(diǎn)電價(jià)也為阻塞費(fèi)用的分?jǐn)偺峁┝艘罁?jù)。但是，節(jié)點(diǎn)電價(jià)在實(shí)際應(yīng)用中也存在明顯不足，特別是對電網(wǎng)物理參數(shù)和運(yùn)行條件相當(dāng)敏感（特別是電網(wǎng)阻塞情況對電價(jià)會產(chǎn)生明顯影響），導(dǎo)致發(fā)電商和用戶承擔(dān)過大的電價(jià)波動風(fēng)險(xiǎn)。此外，節(jié)點(diǎn)電價(jià)計(jì)算所需的電網(wǎng)參數(shù)都屬于機(jī)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(gè)黑箱。因此，如何加強(qiáng)交易的透明性（即合理的信息披露機(jī)制）就成為電力市場建設(shè)的關(guān)鍵任務(wù)之一，也將是透明電網(wǎng)的用武之地。

能源安全是關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)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(guān)重要?？倳?014年6月13日主持召開中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議時(shí)提出“四個(gè)革命、一個(gè)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(gè)方面助力能源革命目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)：

1.透明電網(wǎng)建設(shè)可加速推動電氣化與信息化深度融合，助力能源消費(fèi)革命。通過信息化手段，全面提升終端能源消費(fèi)智能化、高效化水平，推動智慧能源城市建設(shè)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(fèi)交易市場，推進(jìn)用能權(quán)、碳排放權(quán)、可再生能源配額等的網(wǎng)絡(luò)化、智能化交易，發(fā)展能源共享經(jīng)濟(jì)模式。促進(jìn)終端用能電氣化、信息化安全運(yùn)行體系建設(shè)，保障安全可靠的能源消費(fèi)。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(fèi)用電水平。

2.透明電網(wǎng)建設(shè)可推進(jìn)能源生產(chǎn)智能化，助力能源供給革命。促進(jìn)風(fēng)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(shè)，并有效對接油氣管網(wǎng)、熱力管網(wǎng)和其他能源網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)多種類型能源網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通和梯級綜合利用，建設(shè)“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)調(diào)發(fā)展、集成互補(bǔ)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(yīng)鏈、價(jià)值鏈，增強(qiáng)發(fā)展新動力。以透明電網(wǎng)為核心，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的能源監(jiān)測、管理、調(diào)度信息平臺，以及服務(wù)體系和產(chǎn)業(yè)體系。

3.透明電網(wǎng)建設(shè)能推動智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和裝備關(guān)鍵技術(shù)、信息通信技術(shù)進(jìn)步，助力能源技術(shù)革命。建設(shè)完善的智慧能源基礎(chǔ)設(shè)施，促進(jìn)ICT設(shè)備國產(chǎn)化。持續(xù)完善能源大數(shù)據(jù)平臺能力建設(shè)，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(wù)。提升設(shè)備智能感知與數(shù)據(jù)匯集能力，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的萬物互聯(lián)，促進(jìn)人工智能與傳統(tǒng)電力（能源）業(yè)務(wù)的深度融合。促進(jìn)數(shù)據(jù)驅(qū)動背景下的電力（能源）基礎(chǔ)理論研究，使電力（能源）科學(xué)的研究范式從基于模型的分析/仿真科學(xué)向數(shù)據(jù)驅(qū)動的計(jì)算科學(xué)轉(zhuǎn)變，在大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(guān)鍵技術(shù)方面取得突破。

4.透明電網(wǎng)建設(shè)有助于加快形成企業(yè)自主經(jīng)營、消費(fèi)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(jìn)完善的電力、油氣、煤炭以及用能權(quán)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(jià)格的體制機(jī)制。促進(jìn)競爭性環(huán)節(jié)價(jià)格的全面放開和公開公平競爭，建立科學(xué)合理的信息披露機(jī)制，加強(qiáng)對市場價(jià)格的事中事后監(jiān)管，規(guī)范價(jià)格行為。透明電網(wǎng)助力政府定價(jià)成本監(jiān)審，推進(jìn)定價(jià)公開透明，完善政府在重要民生和部分網(wǎng)絡(luò)型自然壟斷環(huán)節(jié)的價(jià)格監(jiān)管制度。落實(shí)和完善社會救助、保障標(biāo)準(zhǔn)與物價(jià)上漲掛鉤的聯(lián)動機(jī)制，保障困難群眾基本用能需求。

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