国家电投助力新能源利用率提升的数字化实践与前景

为实现“30•60”目标，国家电投集团已率先在清洁能源和数字化转型方面同时发力。目前，在国家电投云边协同工业大数据平台已上线了九十余项数字化、智能化应用。这些应用以服务清洁能源发展为主，通过数字化、智能化技术，保障了能源安全，提升了能源利用效率。本文结合公司实践谈谈个人思考。

（来源：微信公众号“能源研究俱乐部” ID:nyqbyj 作者：范霁红 国家电力投资集团公司科技创新总监、国家电投集团中央研究院董事长）

一、发展新能源与数字化技术的内在逻辑

今后清洁能源发展空间最大的是太阳能发电，其次风电。判断的依据是，太阳能具有非常强的普惠性。普惠性是指，每个地方的太阳能都足够满足当地的能源需求，即使是江浙一带受梅雨季节影响的地方，太阳能年发电利用小时数在1000小时，只要把当地能利用太阳能的地方利用起来一部分，就能满足当地能源的需求。同时，太阳能发电非常灵活，供能方式多样。发电技术上，目前不管是晶硅还是薄膜，成本都在快速地降低，性能指标都在快速地上升。所以，太阳能今后有广阔的发展空间。

但是，太阳能和风能的发展离不开储能。而且，储能的发展空间甚至会比太阳能的发展空间更大。我国太阳能资源最好地区的发电利用小时数也只是接近2000小时，在全年8760小时中的占比不到四分之一，剩下的时间要依靠储能。我认为，氢能是发展比较有前景的储能方式，既能实现更大容量储能，也能实现能源更大范围的时空转移。

现在新能源发展已实现平价，逐步进入全面平价时代，特别是光伏，2021年被称为光伏的平价元年，部分地区光伏成本将等于或低于火电。但是，要客观地评价新能源的成本，就需要考虑新能源间歇性的成本，解决间歇性问题需要储能，储能也是新能源的成本。目前，包括间歇性和储能成本的新能源成本，还是要高于像火电、核电这些常规电源的成本。

要降低新能源和储能的成本，一方面需要新能源和储能自身技术的进步，另一方面还依赖于数字化技术构建能源工业互联网，以促进新能源更多的应用，提高能源效率，并改善能源用户体验。我相信，在数字化技术助力下，“新能源+储能”是未来能源的主导方向。随着技术的进步，很快就会实现“新能源+储能”发电成本低于火电、核电发电成本的目标。届时，新能源会出现爆发式增长。

二、数字化技术助力新能源利用的实践

1.能源工业互联网平台

国家电投正在建设被誉为能源“大脑”的“能源工业互联网平台”，这个平台是由国务院国资委等七部委组织22家能源央企、26个省（区、市）国资委和46家能源国有企业共同推进建设的平台。该平台汇聚能源生产、运行、消费、安全等数据，构建可感、可知、可视、可控的数字化平台，支撑不同能源设备、系统、场站、企业、区域间实时安全感知与协同交互的应用场景，以及常态化平台运营管理、数据共享交易和生态链协同等活动。这个平台将于2021年底前全面建成，发挥保障国家能源安全功能，为能源行业管理和决策提供支撑，推动能源行业转型升级和绿色发展。

2.智慧光伏可视化管理云平台

该平台以GIS+BIM构建的数字孪生空间为基础，通过无人机、智能清洗、地面摄像头等智能传感器设备实现对光伏电站空地一体化巡检和监测，结合“云大物移智”等新一代信息技术，构建智慧管控平台，与现有集控中心运营系统对接，助力打造数字化协同运营平台，全面支撑电站监管数字化、智能化“1+N”应用。该平台对智能设备、人员、车辆等进行一体化实时监管；在线监测电站运维信息，对故障精确定位、排除及预警、动态跟踪；实现电站全空间、全寿期的业务数据共享、管理及应用，并为用户浏览、获取空间数据和应用服务提供“一站式门户”。

本成果适用于各种类型新能源电站，可实现光伏电站数字化智能化改造及应用，对运维工作提质增效，实现电站精细化运维和管控，达到提升电量、增加收益的目标。

3.户用光储一体化平台

分布式光伏目前存在“设备与安装成本高”“产品质量参差不齐”“安装后运维困难”“用户积极性不高”等问题。对此，国家电投提出标准化、数字化解决思路。通过打造光储一体化平台、建立行业标准化体系，打通产业链上下游企业，解决产品与质量参差不齐的问题；优化用户在线申报安装、设备采购、售后运维等，提升用户体验，解决运维困难问题。

该平台对助力乡村振兴战略、提升国家电投分布式光伏电站市场占有率、构建农村能源互联网有很大裨益，也可适用于小岗村等“美丽乡村”项目。

4.共享储能平台

储能产业目前主要存在“储能装置使用率低”“盈利模式单一”“强制配套抬高新能源电站成本”等痛点。对此，国家电投提出“以共享储能平台为支撑，变‘一储一场’为‘一储多场’”，提高储能的使用次数，增加项目收益率。

通过试点项目发现，本模式在“降低新能源电站配套储能投资压力，减少弃风弃光；提升电网安全经济运行水平，提高新能源消纳能力”等方面有实效。在“促进储能产业发展，实现电厂与电网的友好协同，响应国家‘风光水火储’、‘源网荷储’两个一体化要求”方面有很大价值。

5.风功率预测系统

国内普遍由风机厂商或风功率预报服务商提供风功率服务，其技术路线大多为数据单向传递，依次经过天气预报和功率预报两个转换和传输过程，数据从天气预报服务商向风电场单向流动，天气预报系统一般只采用气象观测数据进行同化，风电场观测数据并没有在预报中同化应用，同时风功率预测误差未能反馈给天气预报系统校正。因此，这种技术路线风功率预测准确率不高。

国家电投风功率预测系统采用集合预报技术，通过采用欧洲以及中国不同背景场数据，依托风电大数据中心归集的风电场运行数据和风电场测风塔实时数据，作为气象预报的观测同化数据，作为御风动力降尺度系统的驱动数据，实现高时空分辨率的风功率预报。

本系统运行安全稳定，能够7×24小时不间断运行，系统可用性达到99.9%以上，且能灵活适应电网或电场的调整，并在规定的时间内完成调整，还可快速简易部署，风功率预报误差比当地电网考核要求的预报误差水平降低5%或以上。

三、数字化技术助力新能源利用的前景

未来，能源系统将加快向数字化、网络化、智能化转型升级，能源生产、消费各环节更加优化高效。根据中国石油经济技术研究院的预测，智能化技术突破将带动可再生能源发电成本更快降低，大规模储能技术将取得重大突破。从供应量看，2025年前，清洁能源贡献新增发电量的75%；2025～2035年间，贡献率将进一步提升至89.2%；2035～2050年则不仅满足新增用电需求，还将对煤电形成1.1万亿千瓦时的替代。清洁能源发电占比将从2019年的35.2%增至2050年的68.4%，成为电力供应主体。规模化生产将进一步提升竞争力，促进新能源装机规模持续扩大，预计2035年和2050年光、风等非水可再生能源装机将分别达19亿千瓦和35亿千瓦。

通过能源工业互联网实现的全面互联、全面感知、全面智能、全面协同的智慧能源系统，是实现以上预测目标的手段。智慧能源系统将助力能源资源合理配置、利用效率大幅提高，实现以电力为中心统一优化配置能源资源，使能源发展方式由消耗型向可持续、可再生和更环保的发展轨道过渡，保证我国碳达峰、碳中和目标实现。

原文首发于《电力决策与舆情参考》2021年1月15日第3期