南瑞集團(tuán)CPSSE框架為“雙碳”路徑優(yōu)化提供支撐

2022年3月14日，國(guó)網(wǎng)電科院（南瑞集團(tuán)）名譽(yù)院長(zhǎng)薛禹勝院士與團(tuán)隊(duì)成員召開(kāi)發(fā)電企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型路徑優(yōu)化專題研討會(huì)。會(huì)議進(jìn)一步厘清了“雙碳”變革背景下發(fā)電企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型路徑優(yōu)化的框架以及對(duì)信息、物理、社會(huì)等維度因素的處理方式，完善了在不確定性條件下統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)電企業(yè)保電、減碳與經(jīng)濟(jì)責(zé)任的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化方法。 

 

電力系統(tǒng)是鏈接一次能源與終端能源的樞紐，在“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中發(fā)揮重要作用。2月23日，國(guó)家電網(wǎng)公司董事長(zhǎng)、黨組書記辛保安在《人民日?qǐng)?bào)》發(fā)表署名文章《堅(jiān)決扛牢電網(wǎng)責(zé)任 積極推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和》，全面論述了隨著對(duì)“雙碳”工作認(rèn)識(shí)的不斷深化，國(guó)家電網(wǎng)公司將堅(jiān)決扛牢電網(wǎng)責(zé)任，進(jìn)一步強(qiáng)化系統(tǒng)觀念，完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念，確保黨中央“雙碳”部署不折不扣落地落實(shí)。

 

南瑞集團(tuán)落實(shí)中央研究部署，認(rèn)真貫徹落實(shí)辛保安董事長(zhǎng)署名文章精神，始終堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，發(fā)揮高端人才優(yōu)勢(shì)，深化理論研究、源頭創(chuàng)新和技術(shù)攻關(guān)，為能源電力主動(dòng)支撐“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)路徑優(yōu)化提供分析框架、優(yōu)化技術(shù)和決策支撐，勇當(dāng)踐行國(guó)家電網(wǎng)公司“雙碳”行動(dòng)方案的排頭兵和主力軍。

 

將“戰(zhàn)略思維”“系統(tǒng)觀念”“循序漸進(jìn)”等指導(dǎo)思想轉(zhuǎn)變?yōu)槎炕木唧w的落地舉措，是南瑞集團(tuán)薛禹勝院士團(tuán)隊(duì)關(guān)注的研究課題。

 

“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不僅涉及能源電力的低碳轉(zhuǎn)型,更是一場(chǎng)深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)的系統(tǒng)性變革。薛禹勝院士團(tuán)隊(duì)提出：以現(xiàn)實(shí)狀態(tài)為初始點(diǎn)，以目標(biāo)狀態(tài)為終點(diǎn)，兩點(diǎn)之間可有無(wú)數(shù)條“雙碳”變革的路徑，要實(shí)現(xiàn)路徑優(yōu)化，必須要能夠定量化描述和評(píng)估不同路徑，需統(tǒng)籌“雙碳”變革路徑與能源安全、經(jīng)濟(jì)安全等關(guān)鍵“邊界條件”之間的關(guān)系，以及研究電力系統(tǒng)對(duì)“雙碳”變革的主動(dòng)支撐。

 

基于上述考慮，院士團(tuán)隊(duì)提出優(yōu)化能源轉(zhuǎn)型與“雙碳”路徑的框架——能源的信息物理社會(huì)系統(tǒng)（Cyber-Physical-Social System in Energy，簡(jiǎn)稱CPSSE）。CPSSE搭建了跨領(lǐng)域跨學(xué)科的研究框架，研究范疇包含整個(gè)能源鏈，計(jì)入碳排、碳匯等非能源的廣義物理元素，以及政府政策、市場(chǎng)、人的行為等社會(huì)元素，實(shí)現(xiàn)信息與物理、社會(huì)等不同時(shí)空尺度元素的深度融合。

 

CPSSE的研究范式可提煉為：跨領(lǐng)域的建模、大數(shù)據(jù)的采集、仿真平臺(tái)的搭建、基于混合仿真的沙盤推演、大數(shù)據(jù)中的知識(shí)提取及決策支持等。它將面臨的復(fù)雜巨系統(tǒng)問(wèn)題構(gòu)建為多領(lǐng)域仿真模型和數(shù)據(jù)，并通過(guò)核心算法實(shí)現(xiàn)對(duì)未來(lái)可能的不同路徑的沙盤推演與分析優(yōu)化。“將定性研究提升為針對(duì)模型、參數(shù)、場(chǎng)景等的量化討論與分析，可以大大提高決策的科學(xué)性。”薛禹勝表示。

 

 “量化”是薛禹勝院士團(tuán)隊(duì)一以貫之的理念和追求。CPSSE由信息物理系統(tǒng)（CPS）、電力領(lǐng)域的信息物理系統(tǒng)（CPSP）發(fā)展而來(lái)。經(jīng)過(guò)近20年對(duì)電力系統(tǒng)及其外部系統(tǒng)間交互與融合問(wèn)題的探索，南瑞集團(tuán)已經(jīng)建成了兼容數(shù)學(xué)模型、多代理、實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)學(xué)的混合仿真平臺(tái)，可以支撐跨領(lǐng)域混合沙盤推演。同時(shí)提出了能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)與路徑兩層優(yōu)化，以及電力系統(tǒng)主動(dòng)支撐能源轉(zhuǎn)型路徑優(yōu)化方法，相關(guān)科研創(chuàng)新成果在國(guó)家能源轉(zhuǎn)型、地區(qū)能源轉(zhuǎn)型以及能源企業(yè)轉(zhuǎn)型等方面得到應(yīng)用。

 

在薛禹勝院士的設(shè)想中，應(yīng)該可以建立一個(gè)足夠強(qiáng)大的模型，為整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)計(jì)算出一條最優(yōu)路徑，以及最佳的電網(wǎng)主動(dòng)支撐方案。為此，他和團(tuán)隊(duì)制定了未來(lái)多年的研究規(guī)劃。目前，院士團(tuán)隊(duì)一系列重大課題正在攻關(guān)中，包括碳減排和碳增匯路徑協(xié)同優(yōu)化，碳排放市場(chǎng)與碳抵消市場(chǎng)當(dāng)量協(xié)同，拓展新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性與充裕性的風(fēng)險(xiǎn)分析與控制等。

 

 未來(lái)，南瑞集團(tuán)將認(rèn)真貫徹國(guó)家電網(wǎng)公司黨組決策部署，在CPSSE框架指導(dǎo)下，進(jìn)一步統(tǒng)籌考慮“雙碳”工作中所包含的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、碳減排與碳增匯、以新型電力系統(tǒng)為核心的能源鏈、政策與機(jī)制、能源市場(chǎng)與碳市場(chǎng)、參與者的市場(chǎng)行為、科技創(chuàng)新等關(guān)鍵元素之間的時(shí)空交互關(guān)系，進(jìn)一步提升多領(lǐng)域混合仿真推演、多維度風(fēng)險(xiǎn)的量化分析及防御能力，持續(xù)增強(qiáng)復(fù)雜巨系統(tǒng)問(wèn)題的研究能力，深入研究“雙碳”工作過(guò)程中4對(duì)關(guān)系的機(jī)理，為“雙碳”路徑優(yōu)化提供科學(xué)支撐。