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中能觀察丨孫宏斌：推動(dòng)綜合能源系統(tǒng)“看得清、算得準(zhǔn)、調(diào)得動(dòng)、管得住”

來源：中國(guó)能源新聞網(wǎng) 時(shí)間：2026-04-29 17:45

推動(dòng)綜合能源系統(tǒng)“看得清、算得準(zhǔn)、調(diào)得動(dòng)、管得住”

——訪中國(guó)科學(xué)院院士、太原理工大學(xué)校長(zhǎng)孫宏斌

　　中國(guó)能源新聞網(wǎng)訊(記者孔德琳 實(shí)習(xí)記者王雪聰）當(dāng)前，全球能源格局正經(jīng)歷深刻變革，清潔能源替代加速推進(jìn)、能源互聯(lián)強(qiáng)勢(shì)發(fā)展，在各國(guó)加快探索安全、高效、低碳的能源發(fā)展路徑同時(shí)，我國(guó)以新型電力系統(tǒng)建設(shè)為抓手，持續(xù)推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型向縱深發(fā)展，全力筑牢能源強(qiáng)國(guó)建設(shè)堅(jiān)實(shí)根基，積極應(yīng)對(duì)全球氣候治理，保障國(guó)家能源安全，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

　　近日,在“新型電力系統(tǒng)數(shù)智孿生創(chuàng)新發(fā)展”學(xué)術(shù)論壇期間，孫宏斌院士圍繞能源互聯(lián)網(wǎng)與新型能源體系關(guān)鍵技術(shù)接受了中國(guó)能源新聞網(wǎng)專訪。

　　中國(guó)能源新聞網(wǎng)：您所牽頭研制的“多能流綜合能量管理系統(tǒng)（IEMS）”與提出的“統(tǒng)一能路”理論，如何破解我國(guó)風(fēng)光等可再生能源消納難題、統(tǒng)籌電網(wǎng)安全與能源高效利用？如何對(duì)接全球能源轉(zhuǎn)型趨勢(shì)，為我國(guó)新型能源體系建設(shè)賦能？

　　孫宏斌：新型電力系統(tǒng)建設(shè)的核心，不僅是把更多風(fēng)電、光伏接入電網(wǎng)，更重要的是要把一個(gè)以化石能源為主體、相對(duì)單一的能源系統(tǒng)，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵉吞?、安全高效、多能協(xié)同的能源互聯(lián)網(wǎng)。而風(fēng)光等新能源具有波動(dòng)性、隨機(jī)性和不確定性，傳統(tǒng)以“源隨荷動(dòng)”為主要特征的運(yùn)行方式，已經(jīng)難以適應(yīng)高比例新能源接入后的系統(tǒng)調(diào)控需求。

　　我們提出“統(tǒng)一能路”理論和研制多能流綜合能量管理系統(tǒng)，實(shí)際上就是想回答一個(gè)問題。當(dāng)電、熱、冷、氣、氫等多種能源深度耦合以后，如何把它們作為一個(gè)整體來理解建模、分析和調(diào)控？過去電力系統(tǒng)有成熟的電路理論和潮流分析方法，但在綜合能源系統(tǒng)里面，不同能量流的物理規(guī)律、時(shí)間尺度、傳輸特性差異很大，電是秒級(jí)甚至毫秒級(jí)的，熱和氣有明顯慣性，氫能又兼具能源轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)能屬性。如果仍沿用分系統(tǒng)、分環(huán)節(jié)獨(dú)立建模與調(diào)控的傳統(tǒng)思路，就難以充分發(fā)揮多能互補(bǔ)和協(xié)同優(yōu)化的整體效能，出現(xiàn)“綜合有余、智慧不足”的問題。

　　“統(tǒng)一能路”理論的意義，就是把傳統(tǒng)電路分析思想拓展到多種異質(zhì)能源網(wǎng)絡(luò)中來，盡可能用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型描述電、氣、熱、冷、氫等能源流的傳輸和耦合關(guān)系。這樣多能系統(tǒng)就不再是簡(jiǎn)單的設(shè)備拼接，而是形成一種可計(jì)算、可優(yōu)化、可控制的統(tǒng)一系統(tǒng)。IEMS的關(guān)鍵作用，就是把過去主要面向電力系統(tǒng)的能量管理，進(jìn)一步拓展到電、熱、冷、氣、氫等多種能源流的統(tǒng)一感知、協(xié)同優(yōu)化和閉環(huán)控制，使綜合能源系統(tǒng)真正具備“看得清、算得準(zhǔn)、調(diào)得動(dòng)、管得住”的能力。通過IEMS，我們可以把熱網(wǎng)的蓄熱能力、氣網(wǎng)的管存能力、氫能的長(zhǎng)周期儲(chǔ)能能力、電池的快速響應(yīng)能力，以及用戶側(cè)的柔性負(fù)荷調(diào)動(dòng)起來，讓新能源不再只是“看天吃飯”，而是進(jìn)入一個(gè)多能互補(bǔ)、源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同的體系中。

　　從全球趨勢(shì)看，能源轉(zhuǎn)型正在從“單點(diǎn)技術(shù)突破”走向“系統(tǒng)性重構(gòu)”。風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能、氫能、數(shù)字技術(shù)都很重要，但更重要的是要把它們組織成一個(gè)開放、互聯(lián)、共享、協(xié)同的能源生態(tài)。我們過去講能源互聯(lián)網(wǎng)，就是要打破看得見的物理之墻，也要打破看不見的機(jī)制之墻、市場(chǎng)之墻、學(xué)科之墻。對(duì)中國(guó)來說，新型電力系統(tǒng)是能源強(qiáng)國(guó)建設(shè)的重要支撐，而“統(tǒng)一能路”理論和IEMS的作用，就是為這個(gè)系統(tǒng)提供底層理論、核心算法和工程化平臺(tái)，使新能源“發(fā)得出、送得走、用得好、管得住”，最終服務(wù)于國(guó)家能源安全和綠色低碳轉(zhuǎn)型。

　　中國(guó)能源新聞網(wǎng)：請(qǐng)介紹一下您和您的團(tuán)隊(duì)在南極秦嶺站建設(shè)的“風(fēng)-光-氫-儲(chǔ)-荷”清潔能源系統(tǒng)的建設(shè)價(jià)值與核心作用？該系統(tǒng)對(duì)我國(guó)破解極地能源開發(fā)、海島供電保障及偏遠(yuǎn)地區(qū)分布式供能難題有哪些幫助？

　　孫宏斌：毋庸置疑，南極是地球上最嚴(yán)酷的能源應(yīng)用場(chǎng)景之一。極低溫、強(qiáng)風(fēng)雪、極晝極夜、低壓低氧、強(qiáng)紫外線等環(huán)境疊加在一起，對(duì)設(shè)備、材料、控制系統(tǒng)和運(yùn)維體系都是極限考驗(yàn)。常規(guī)新能源裝備到了南極，運(yùn)行、通信、控制、維護(hù)都會(huì)遇到完全不同的問題。

　　我們?cè)谇貛X站建設(shè)的“風(fēng)-光-氫-儲(chǔ)-荷”清潔能源系統(tǒng)，是我國(guó)第一次在南極極端環(huán)境下，能夠運(yùn)行以新能源為主體的規(guī)?；木G色能源系統(tǒng)。南極秦嶺站系統(tǒng)更像是一個(gè)“極端環(huán)境能源技術(shù)訓(xùn)練場(chǎng)”。我們不僅要看它能不能運(yùn)行，更要通過長(zhǎng)期運(yùn)行數(shù)據(jù)，研究適應(yīng)極低溫、強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)紫外、極晝極夜條件下的清潔能源發(fā)電、氫能和電力電子等設(shè)備，研究面向高不確定性弱慣量小容量能源系統(tǒng)的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，研究確保極端環(huán)境下設(shè)備的安全可靠運(yùn)行的高效運(yùn)維檢測(cè)技術(shù)。同時(shí)，我們還建設(shè)了能夠模擬暴雪、強(qiáng)風(fēng)、極晝極夜等場(chǎng)景的極地清潔能源實(shí)驗(yàn)，并通過數(shù)字孿生系統(tǒng)持續(xù)接收和分析南極現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，從而為設(shè)備適應(yīng)性評(píng)估、控制策略優(yōu)化和系統(tǒng)迭代升級(jí)提供支撐。

　　我經(jīng)常講，南極經(jīng)驗(yàn)可以外溢到很多場(chǎng)景。比如海島，面臨燃油運(yùn)輸成本高、電網(wǎng)支撐弱、臺(tái)風(fēng)等極端天氣頻發(fā)的問題；再比如高原寒地、邊防哨所、偏遠(yuǎn)礦區(qū)、深遠(yuǎn)海平臺(tái)，往往也存在電網(wǎng)難以覆蓋、能源保障成本高、清潔轉(zhuǎn)型難度大的問題。我們研發(fā)的極地能源裝備與技術(shù)體系，形成的是可復(fù)制、可推廣的中國(guó)方案，將進(jìn)一步應(yīng)用到中山站、長(zhǎng)城站并拓展至國(guó)際極地科考站，也可推廣到我國(guó)高原寒地、海島、偏遠(yuǎn)地區(qū)等場(chǎng)景，為構(gòu)建清潔、安全、穩(wěn)定、可持續(xù)的新型能源體系提供支撐。

責(zé)任編輯：于彤彤