中车株洲所陈高华：适合我国的未来综合能源系统到底是什么样子？
9月20日，由清华大学、国家能源互联网产业及技术创新联盟主办，中车株洲电力机车研究所有限公司承办的2019国家能源互联网大会在株洲召开。
中车株洲电力机车研究所有限公司副总工程师陈高华出席大会并为发表了题为《综合能源系统关键技术》的主旨演讲。以下为发言全文：
陈高华：各位领导，各位专家，我今天代表我们小团队，我们是能源互联网或者是综合能源的一个新兵，综合能源也是一个新生的事物，那么我们把我们在这些年里面的一些理解，对行业的一些理解和一些认识，还有我们也有一些困惑，一些想法给大家做一个简单的汇报。
汇报一共分为5个部分，第一个就是我们在做这些事情上的背景和意义，首先我们的一个背景就是第四次工业革命，或者在我们中国的话也叫中国制造2025，从能源的角度来解读，我们认为第四次工业革命的特征是大幅度地提高资源的生产率，经济增长与我们的不可在生资源的要素全面地脱钩，与二氧化碳等温室气体的排放要脱钩，这是我们认为在能源这个角度上来说，我们要实现第四次工业革命的话，它的实质在这里。这个就包括碳排放脱钩，我们已有的黑色，褐色能源得到绿化，也就是我们能够采用能耗更低，更清洁的方式使用化石能源，使单位能耗污染强度下降。
另外一个就是石化能源的使用和经济产出之间进行脱钩，尽量减少石化能源在经济生产和消费中所占的比重，优化我们的能源结构，促进石化能源，可再生能源和绿色能源的大幅度上升，并促进这些能源的最终使用范围。
这是我把所有的我们全球的工业化国家，他们在综合能源里边发展的一些情况，做了一个归结，总的可以看出，无论是我们国家，还是美国，还是欧盟，还是日本，还是韩国，大家都在争先恐后地做这样一件事情。这是我们国家在整个能源体系里面的一个特点，第一大特点就是我们的能源消费结构，目前来说还是以煤炭化石能源为主，工业消耗的能源占主导，这是一个现状。另外一个就是我们的能源通道，能源在西北，使用在中东南，我们使用能源的时间是不均匀的，晚上轻，白天重，另外能源系统的调峰能力，也制约了我们新能源的发展，在光伏和风能里面前些年突出，近些年好了一点，另外一个就是新能源的调节的能力低，另外一个多能源系统，目前我们都在独立运行，综合能源还在起步阶段。构建综合能源系统的一个意义，就是我们要把我们单一能源系统向综合能源系统转型，第二个就是实现横向多能源互补，纵向能源互补储能，协调，第三个就是形成集中和分布式结合的一个结构性的形态。这三个目标应该说我们正在实现之中，也是将来会形成我们自己未来的一些特点。它的意义一个是构建综合农业系统，有助于再生能源的规模开发，有助于传统一次能源的利用效率提升，有助于实现我们社会能源的可持续发展，规模化是我们降低成本的最重要的手段。第二个就是我们有利于能源系统的安全性和自愈能力，刚才几个专家也讲到了这点，这里面通过不同能源系统的有机协调和密切配合，实现各类能源移峰填谷，解决过去我们靠基础冗余的特点，再一个就是我们要降低使用单一能源所需要的高投入，过去投入很高，我们用能源互联网或者综合能源系统实现削峰填谷，做一个大的冗余。第三个就是综合能源系统已经成为国际能源领域重要的技术制高点和技术增长点，也是一个21世纪能源工业重要发展方向。我们主要看美国、欧盟做的工作，以及中国所做的贡献。第四个就是综合能源系统是智能电网，智能的微电网是智能电网中间的一部分，中心的要承载，微电网要承载，所有的承载都是通过互联网组合成的能源，智能电网。
第二个就是我们的问题和挑战。1、适合我国的未来综合能源系统，它的架构到底是什么样子？涉及到国家电网，区域电网，终端能源系统三个层面。第一个层面我们讲的这个国家层面，我们传统的石化能源和可再生能源的最佳协同模式的研究，传统一次能源中以煤为主，应该短期内我们可能会几十年还会这样子，不会变化，因此需要将一次能源和可再生能源利用协同考虑，寻求最佳的模式，这里面我们可以参考法国和德国，德国在运用互联网，以及运用风电，光电方面是值得我们去借鉴的。第二个就是适用于我国能源安全保障机制的研究，应该对于依存度不断增加带来的风险，用我们新的能源是一个方向。终端要适合我国未来发展的综合能力系统研究，涉及到我国和区域终端，终端的这一个部分，一个是终端微型的能源系统，运行规划系统，另外一个就是标准化的一个研究，我们再补充向电网提供惯性支撑的时候，我们的惯性多大？比例多大？我们现在没有这样一个标准。2、助推综合能源系统发展的核心支撑技术研究，重点是挖掘和利用不同能源之间的互补替代性，实现能源由源到负荷全环节的协同和优化。挑战一、我国电力、燃气、供电，石油石化，都是这个行业里面的大佬，合作怎么开展？可以参考国外的看法。挑战二、我国学术界，科研机构和智囊怎么为国家体制机制改革提供理论和技术支撑，我们是不是自身已经完全具备这个能力，包括系统建模，分析计算，优化规划，运行控制，这是一个很复杂的庞大的系统。
第三个我想谈我们对于综合能源系统惯性技术的理解。1、支撑技术，所有的综合能源系统的建模和综合仿真技术，我们在互联网层面，应该是秒级的时间传输，我们在发电是毫秒级的时间传输，在运维上面我们是微秒级的，在保护上面的话是纳秒级的，我们在制定这些技术标准的时候，我们提出明确的要求。然后就是我们适用于能源系统仿真里面，时间的复杂性，空间复杂性，这里面我们要辨识出来，不可能把我们的设备放在网上去做各种各样的实验，并且我们在仿真系统里面建立一个大的轻的电网，大的国家的电网，能够把这个仿真出来。这是我们做的一个仿真系统的数字物理接头，以及他们之间的主态，以及一个拓扑。2、我们综合能源系统的一体化的评估指标和评估方法研究。这里面包括我们可量化的因素，难以量化的因素，和无法量化因素的识别。3、满足用户多样化需求，实现能源互补优化的综合能源系统的规划技术。这里面我们的目标是要实现能源和时空和指标，也就是说我们让你发电，发多少电，是多少价格，你的总量，就在你的发电端可以看到，收益已经在上面体现出来了，一定要实现这样一个场景。4、适用于综合能源系统的优化运行和安全控制技术。首先我们常态的一些运行状况，我们要充分挖掘利用不同能源本身的特质，煤发电和光发电，风发电他们不一样，我们要把这个做一个匹配，另外就是各类能源在源，输，储，荷各环节上要有分层，有提督，使得管理系统自动匹配，让谁少发电，谁多发电，不是人去管的，然后就是安全稳定。5、综合能源系统和城市基础设施协同发展的技术研究。这一块的话主要是在智慧城市对于电的应用上。6、能源和信息系统的协同优化规划技术。综合能源系统是一个综合高度耦合的系统，一个复杂的物理系统，既要保证不同能源互通互济的内部需求，还要考虑到相互耦合和信息系统规划建设的外部需求。我们对于智能的洞察和高效的节能，这是我们在做能源互联网的时候，我们为这个系统所贡献的一个重要的思路。这里面我们在国家自然科学基金，还有智能电网的联合基金里面都有了很多的项目，我们也在做这些项目。
下面报告一下中车株洲所我们这些年团队做的一些工作。1、做了一个市场项目，轨道交通创新创业园综合能源项目，把我们所有的株洲所能做的工作都做在这个园里面了。2、做了三个系统技术平台，一个是我们的仿真平台，第二个是我们的规划设计平台，还有就是我们的能量管理平台，做在这个园里面。3、半导体器件，刚才前面丁院士把这一块讲了。4、风力发电，现在是专注在做双馈风机，我们希望能做到产业里面的第一，尽管现在可能还不是第一，将来的话我们一定要做到这一块的第一。5、光伏发电。6、电力储能。7、电能治理。这个工作做得最早，就是在我们做新能源之前，就在做这个工作，因为它的技术和我们在铁路上面的技术是一脉相通的。8、其他电气产品，从35千伏到10千伏，到普通电网用的设备我们可以给各个用户提供。
最后我做一个小结，就是我希望我们在三个层面上面一个目标，一个体制机制，电力系统的国家电网，年初已经有三型两网的规划，国网工作也提出建设枢纽型，平台型，共享型的企业，提出了具体规划和实施方案，配网和用户侧已经向社会开放，能源互联网是一个多能互补和协同的系统，石油和天然气也会来模仿学习国网开放共享，最终向社会资本的开放，我们觉得这个一定会做到。
第二个就是我们的关键技术产品，能源互联网我们认为它就是坚强智能电网，和泛在电力物联网，坚强的智能电网，就是本身微电网就有支持能力，
再一个就是我们的重点工作，系列产品，我们希望中车株洲所能够配套发电，储能，能量转换，智能传感，芯片，产品和技术能够为国家服务。谢谢大家。
（标题为编者所加，文字未经发言嘉宾本人审阅）
