“未來透明電網應該是基于信息化的計算科學，未來走到透明階段主要是依靠計算科學，要靠數字、數據來進行科學計算，通過科學計算發現規律。透明電網讓電力系統的穩定性可以大大提升，可以提高電力系統的運行效率。”這是中國工程院院士 南方電網專家委員會主任委員李立浧院士在2020國家能源互聯網大會暨國家能源互聯網產業及技術創新聯盟全體成員大會上做的主題報告《透明電網的理論和現實》中的發言。北極星電力網對會議進行全程直播。

以下為發言實錄： 李立浧：尊敬的各位領導，朋友們，大家好。 今天很高興參加能源互聯網大會，今天給大家講一講透明電網的理念，和我對這個理念提出的過程，希望和大家一起來討論，也希望聽到大家的建議，把透明電網這件事真正做起來。 首先，為什么我提出了透明電網的概念？

第一、2015年我們承擔了中國工程院重大咨詢項目，能源技術革命的技術方向和體系戰略研究，我們增加了一個智能電網和能源網融合的問題并進行討論。我們研究的結果是從能源網、智能電網、互聯網這三者的關系，最后從互聯網角度來看，能源網和智能電網如何融合？最后結論是要靠信息技術讓兩個融合起來，這是我們起初的研究思想。 還有兩件事給了我們啟示，一個是交通導航系統，現在大家對導航系統已非常熟悉，導航系統對于狀態透明是非常明顯的，交通導航系統帶來了很多便利。所以我們就在想我們這個系統能不能像交通導航系統一樣。

我們知道，我們在講電力的時候有很多假設，有很多模型，我們能不能像交通導航系統一樣在數據的指引下形成一個透明狀態，這是對我們的一個啟示。就是交通系統的情況，路況、車況能夠統統展示，能夠對指引交通擁堵狀況，車輛健康狀況，規劃行車路線，完成自動駕駛等，這是基本的透明交通系統。那么我們就聯想到電力系統。 第二件事情就是以色列農業科技的啟示，以色列國家是缺水，干旱，但是以色列農業發展得非常好，不但自給自足，還向歐洲出口蔬菜，它怎么能做到呢？

大家看這張圖，上面的圖是養奶牛的，它上面有傳感器，能夠展示奶牛整個的生活情況，包括飼料的需求，對水的需求，能夠展示出來，它的產奶量一年可以產12噸奶，是中國產奶量的1.5—1.8倍。 下面的圖也有很多傳感器，土壤里面也有傳感器，能夠反映什么時候需要澆水，什么時候需要施肥。他們在農業上做了這樣的事情，這也給我們啟示。我到以色列參觀、考察以后得出一個結論，說以色列是科學家在種田，中國是農民在種田，信息技術等現代化技術在以色列農業方面應用得非常好。

中國的電力系統號稱是技術密集型企業，那么我們現在狀況是什么樣？我們對于信息化的應用還不如以色列的農業，所以我們應該把信息技術也用在電力系統上用到極致，也能夠展示像以色列農業這樣，我們的電力也能夠展示。 所以智能電網要向透明電網發展，進一步透明電力系統，包括能源互聯網最終也是在信息技術的情況下讓它透明化。

那么要做到透明有幾條路： 第一步，要有信息，信息要靠小微智能傳感器。電力系統有幾套數據，基本數據就是電壓、電流、頻率、相位，有了這四大基本數據以后，我們在電力系統怎么展示狀態都能夠做到，所以第一步要有小微智能傳感器。大家都知道這是一個非常龐大的東西，50萬的傳感器，價值一百萬以上，十五六米高，這樣的傳感器不適用于信息系統的透明化，所以第一步要制作小微智能傳感器。我們找到了一些思路，就是巨磁組傳感器，就是巨磁組的材料。巨磁組材料對電磁場非常敏感，這是我們覺得傳感器做到小微而智能、準確，這是一條路徑。所以這是我們第一步就想到的電流傳感器。 通過這條思路走下去，還是有所成功。

這是南方電網研究的設備，現在已經走向商用化，南方電網的4000值，總共還不到兩百萬。這是我們傳感器現在的水平（圖示），但是這個傳感器還不是我剛才說的最終的小微智能傳感器，它還有很多地方要研發、改進。 第一個它的取能還沒有做得非常好，我們希望小微智能傳感器能夠自取能，但是它已經能夠組網，通過信息中心技術已經能夠組網。

傳感器的要求回過頭來，我們希望小微智能傳感器是什么樣的？第一是小型化；

第二是低功耗，是微瓦級的，希望明年達到0.1微瓦級，目標要往這個走，為什么要有這個要求？因為我們要自取能，如果能量很高，要做到自取能難度就很大，第三就是自取能。第四就是自組網功能，它是一個智能的終端，可以無線傳輸數據。還有，它是粘貼式的，或者是纏繞式的。再就是高精度，是0.5級，0.1級的。再就是高性價比。另外還需要構建自我學習功能，方便修改相應的地質信息。這是我們對小微智能傳感器提出來的要求，我們正在規范這方面的規范。電壓傳感器注意電壓傳感器它還要加上一個軟件技術功能進去，和遠方的信息交互，在這方面我們和國外大學合作過，探討在電壓傳感器上我們如何突破。

現在我們希望他們和清華能源互聯網一塊合作。另外還有頻率、相位，我們現在也在安排部署，做新的智能電表，基于新的電壓、電流、相位這樣的傳感器來構建新的智能電表。這是我們要做的事，這是電力系統要做的小微智能傳感器，電力的四大基本數據我們要做的。 當然電力系統不僅僅是要有電力參數，其他參數也要做。第一步小微智能傳感器提供數字和數據，第二方面設備也要智能化，智能設備智能化，和小微智能傳感器相輔相成。這方面我們也做了一些工作，我們也有了一些設想，已經做了在線監測，包括變壓器，包括開關，就是智能電器設備從端云、云結合信息技術在做。

有一個想法，就是智能變壓器，就是在變壓器內部植入一個微納智能機器人，智能職能機器人能夠自動巡檢變壓器油的質量，并將信息發送過來。有一個問題，變壓器是一個大殼子，那信息技術怎么傳輸，所以我們也在請信息通訊的研究機構，他們建議用聲納來進行傳輸。所以在設備的智能化和智能設備方面我們還有很多工作要做，包括在線監測，我們的思路應該更寬。 另外，輸電線路圖，大家看到上面布滿了傳感器，大家知道輸電線路的運行管理非常困難，現在是用智能機、無人機巡，未來我們就需要無需巡。這些紅紅綠綠的點，所以這是我們的一個思想，這個思想已經不是遙不可及的，我們現在正在部署相應的力學、環境的小微智能傳感器，它和現在傳感器的區別就是它能夠自動輸出信息和穩定性更強。

這是我講的第二部分，設備智能化和智能設備，設備本身讓它透明化。數字孿生為什么要講數字孿生技術？鏡像/數字孿生，剛才講到透明電網，但是我們還需要預測，還需要規劃，所以我們設想用數字孿生系統，在軟件系統上建設一個完全等同的電力系統，可以做系統預測，可以做系統規劃，這樣一個透明系統來實現我們對系統的管理，這是數字孿生的應用。

再舉一個智能設備的例子，我們叫芯片化保護，它的信息、狀態，我們現在研發的芯片化保護現在已經實際應用了，是原來體積的四分之一，功耗是原來的六分之一還是八分之一，我記不準確，原來有近萬個元件，現在只有800個。就是我們不光是一次設備要智能化、透明化，二次設備也要留這樣的空間。 前面講到小微智能傳感器，智能設備提供了很多數字和數據，但是這些數字和數據它怎么能夠發揮作用？組成系統性的功能？

注意，要基于數據強大的軟件平臺，所以現在電力系統的計算是依靠模型的，如果在系統內電網、設備透明化以后，我們應該基于電力系統的狀態研究，而不是基于模型，應該是基于數字和數據。那么基于數字、數據就需要有強大的邏輯平臺，那么就要體現數字之間的關系，海量的小微智能傳感器提供數據，要有數據存儲，數據挖掘，軟件分析驅動，還有一個怎么自由應用，這方面的功能也是我們現在要通盤研究的。

今天華為公司的老總也來了，我就想問華為能不能和我們一塊合作，在軟件開發方面，構件軟件平臺方面能夠和我們一塊合作，這個方面是我們做小微智能傳感器還要復雜，難度還要大的，真正的應用要把軟件平臺建立起來，我們立足國內，與清華大學一起合作，這個過程會有同時存在的過程，我們基于模型的，基于數據的，慢慢步入透明電網實現。邏輯平臺要構建，數據庫，數據處理技術，數據驅動等方面的技術，人工智能技術也都需要，說明軟件系統對我們來說更關鍵。再回過頭來說一下，小微智能傳感器設備智能化提供了大量數字、數據信息，要通過軟件系統把數字和數據之間的關系能夠按照電力系統的需求展示出來。

技術與科學我覺得電力系統要從講技術逐步步入到技術和科學并重，要從科學角度來研判，在信息化時代要把信息技術融入到電力系統技術當中去，這還是有很多區別的。因為我們以往的理論是傳統的模型是仿真計算，這是原來的主要手段，未來透明電網應該是基于信息化的計算科學，這個是有根本的區別，并不是說仿真不需要，還是需要有一個過渡階段，但是未來走到透明階段主要是依靠計算科學，要靠數字、數據來進行科學計算，通過科學計算發現規律。就是通過技術科學發現電力系統的一些規律，這也是未來我們在透明電網的技術和科學里面要做的事，就是未來我們更要關注數字信息科學，數字科學和數據的利用。

我們現在靠電網模型，電力系統有很多黑箱子，透明電網就像解決電力系統夠不進的黑箱子問題，讓它透明化，讓黑箱子能夠展示出來，讓電力系統的穩定性可以大大提升，可以提高電力系統的運行效率。 我有一個理想，第一步小微智能傳感器替代傳統的傳感器，我希望這一步花3—5年時間。大家試想一下，現在十幾米高的傳感器，未來用一個硬幣大小的傳感器粘上去就可以了。第二步軟件系統逐漸構建數字數據的關系，能夠代替模型驅動，這個難度比較大，就是以模型驅動和數字驅動的要共存很長時間。第三步是逐步形成透明電網，這步就靠科技工作者，電力系統科技工作者充分發揮才智，我希望電力系統內外都能夠做這件事。

有人說我們電力系統還要分析情況，不能到處放傳感器，它就回答了這個問題。第一這個傳感器太貴，裝那么多，沒有那么多的錢，首先是錢沒有那么多。第二你有那么多錢，但是也沒有那么多的地方可以裝。第三即便能夠裝，數據準不準確？能不能傳出來？那么小微智能傳感器，我們的透明電網就回答了這三個問題，第一個小微智能傳感器不能太貴，要便宜，我想一兩萬大家都能夠接受。第二個安裝環境，小微智能傳感器它的環境適應性是廣泛的，可以隨時裝。第三數據的準確性，我們對于數據的準確性，數據的傳輸，我們現在的信息技術能夠做到。

所以我回答學生們三個疑問就放到這里，因為這三個疑問是我想到要解決的問題。未來我們就三步走，這三步希望大家一起努力，一起實現。 潛在的顛覆性影響，電力系統，我們總講現在的光伏、消納有問題，除了電力系統以外，它自身也要做到智能化，光伏和風機能夠部分適應電力需求，也需要信息化的處理，比如風機的方向自動調節，還有預測。再就是光伏風電智能運維，特別是海上風電的智能運維裝上了小微智能傳感器狀態就能展示。所以透明電網，透明電力系統，透明能源系統應該把信息系統用到極致。 我講完了，謝謝大家。

責任編輯：xj

原文標題：透明電網:數字孿生等技術被重點提及

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