4月10日，由全球能源互联网发展合作组织、中国能源报联合主办的数智化坚强电网与新型电力系统研讨会在北京举行。会议围绕新型电力系统与电网数智化关键技术展开深入交流。中国科学院院士管晓宏发表演讲。

　　根据2022年国际能源署的数据，全球碳排放占比最大的领域是供电和供热，达44%，而中国这一比例高达56%，比全球平均水平高出12%。所以，降低能源电力系统的碳排放，是实现“双碳”目标的关键。

　　储能技术是实现可再生能源高效利用的关键。与电网配合效果最佳的储能方式是抽水蓄能，人类已使用近100年。但抽水蓄能可开发容量有限，且受环境、地理、地质等多种条件严格限制，合适的选址要求具备合适的山体、水源等条件。其他储能方式，如锂电池、飞轮储能、压缩空气储能，甚至有人提出建造几十层楼高的电梯，将重物提升，需要时让重物自由落体来发电。不过，就目前而言，这些储能方式难以在大规模与电网配合的同时兼顾良好的经济性。所以，氢储能值得我们重点关注。

　　通过氢能的存储与电网可再生能源的交互，能够实现电网并网或离网独立运行，这是一场全绿色的结构变革，有助于解决储能、可再生能源消纳以及能源电力市场化等重大挑战。

　　我们致力于打造氢赋能智能能源系统，该系统涉及电联供，以水为载体进行水能存储，可提高能源利用效率，实现氢能供应链的市场化运营和管理，使存储与电网及可再生能源相互交互，达成能源的并网和独立运行。这是一种全绿色的结构变化，能够有效应对可再生能源和新能源消纳以及能源电力市场化等难题。

　　未来，我们有望形成氢能和电能并重的能源供应系统。当前，二次能源以电为主，电网的地位不可替代，而未来将构建起氢和电并重的供需体系。上方是电的发输配用系统，下方是氢能的生产、运输、存储和使用系统，生产的电既可以接入电网，也能独立运行。

　　自2022年起，我们承担了自然科学基金重大项目“含氢多能源供需系统协同运行的基础理论与关键技术”。该项目涉及一系列基础研究问题，氢赋能新型物理融合系统具有典型性，主要包括系统的智能性设计和一体化建模，涉及终端系统和供需系统，属于典型的人机混合系统。

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　　那么，何为智能？以终端能源系统为例，像会议厅在夏季供冷、冬季供热时，并非简单地将温度设定为某一数值，而是要以最节能的方式，利用最少的能源，为人们营造舒适环境。舒适环境并非仅由温度决定，还与湿度、二氧化碳浓度、噪声水平等因素相关。例如，湿度高时，26摄氏度可能仍让人感觉炎热；湿度低时，27摄氏度也可能让人感觉舒适，而这一差异可能导致能耗相差5%。所以，系统需要具备智能性。

　　此外，系统还需具备安全运行的控制优化理论、氢能供应链的协同优化理论。同时，该系统本身是带有储能的、能够自我调节和平衡的分布式系统，需要实现高能效调控和运行稳定。

　　陕西榆林的氢赋能零碳智慧能源站示范项目，是首个实现规模化和经济性的系统。太阳能和光伏可直接供电，电力过剩时用于制氢；电力不足时，由热电联产的氢燃料电池供电。由于榆林方面要求我们参与氢能供应链，并非全部自制氢，所以65%的氢来自外部。供热采用地缘热泵系统，通过地埋管和导热管，与氢燃料电池产生的热共同供热。夏季多余的热量，通过200米的地埋管与土壤进行热交换，提升土壤温度，冬季再用冷水将这部分热量置换出来用于供热。供冷同样依靠地缘热泵，并且配备了500吨的水罐，用于夏季储冷水、冬季储热水。如果仅考虑电能利用，利用率仅30%，而现在的能源利用率超过92%，几乎将所有能量都充分利用起来。

　　同时，能源站还安装了联通5G基站和数据中心，采用黄色的直冷机架，经济性良好。此外，我们还打造了一个出色的数字孪生系统。大家尤为关注成本问题，若采用电网供电、城市热力网供热以及冷水机组夏季供冷，综合单位能源成本约为每千瓦时0.57元，而我们的能源站可将成本降至0.36元，降低幅度超过30%。与传统能源结构（电网供电、热网供热、空调供冷）相比，我们的能源站在供电、供热和供冷方面，合计可降低35%的能源成本。我们提出了算力网、通信网和能源网的三网合一理念，这将为未来的分布式数据中心和超高速低碳发展提供零碳能源，实现算力、数据和通讯的联合，有力撬动能源需求。

　　另外，我们提出要扩展应用范围，强调能源系统与电网需建立良好的协调关系。通过自用或双边协议的方式，实现完全自我平衡，类似于异地配储，可将新能源发电基地与终端分布式能源零碳系统相连接，借助电网的过网收费模式，实现三赢局面。我们经过初步分析和计算，认为这一模式完全可行，能够为30%的新能源接入电网作出贡献，实现自我平衡，无需增加电网负担，通过电、热等多种能源形式实现平衡。新能源分布式系统能够实时跟踪不确定的可再生能源，根据能源的实际情况灵活使用，能源不足时可暂停使用，从而实现新能源的完全消纳。这为高比例可再生能源接入电网提供了有效解决方案，有望助力实现30%以上的可再生能源接入目标。

　　综上所述，经济高效的储能技术是利用可再生能源的关键，也是为未来算力和通信系统提供绿色能源的基础。氢赋能零碳智慧能源系统有望深度改变能源结构，为新质生产力发展的基础设施提供零碳能源。新质生产力涵盖数字、智能、绿色三个关键要素，缺一不可。为确保新质生产力的绿色特质，实现以绿色分布市场为标志的能源革命，系统的智能性设计以及运行控制优化至关重要，是保证系统具备零碳功能，并具有经济性和市场可复制性的核心所在。

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