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工业软件大咖说|胡长斌、范辉:能源电力领域工业软件浅谈


作者:

胡长斌、北方工业大学电气与控制工程学院实验中心主任

范   辉、河北省政府特殊津贴专家/国家电网有限公司专业领军人才/河北省能源互联网仿真建模与控制重点实验室主任





全球能源供需矛盾和应对气候变化是促使人们探讨更广泛清洁能源形式、更便捷能源控制方式和更高效能源使用方法的直接推动力。2020年9月,习近平主席在七十五届联合国大会上提出我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值(碳达峰),争取在2060年前实现碳中和;在12月召开的气候雄心会议上提到:“到2030年,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上”。2021年以来,“碳达峰”和“碳中和”成为各个行业关注的焦点,有专家甚至认为碳达峰、碳中和是一场正在进行的广泛而深刻的社会系统性变革。

能源电力工业软件作为工业技术软件化的产物,是助力能源清洁转型和“双碳”工业化的顶级产品形态,越来越受到关注和重视。其关键核心技术融合了可再生能源、信息互联、能源物理互联技术以及社会群体用能行为预测等综合知识体系,构建了具有网络化、智能化、数字化、信息化等特征的新型能源供需软性架构,成为能源供应技术研究热点和重点。各研究团体根据自身需求和已有条件开展了大量原创性工作,从不同角度诠释了他们对能源电力领域工业软件的理解,形成了该领域多源并进的局势。



一、能源电力工业软件的重要性


能源电力系统是包含不同类型传统能源、可再生能源、储能、用户侧需求所组成的多能综合能源系统,同时结合电网跨区域互联等大电网,形成了如今庞大的能源巨舰。随着我国能源电力领域智能化水平的不断提升,能源工业软件作为能源工业和软件产业的重要产物,是推动我国能源电力高质量发展的核心要素。

在能源清洁转型和双碳背景下,针对海量运行数据,充分利用工业软件构建“机理+数据”的数字化模型,从而有效实现机理分析、过程控制、性能监测、能力提升和故障诊断等技术,来保障能源电力的安全、连续、稳定运行,已经逐渐成为能源数字化工业软件领域的首要任务。

众多专家详细讨论了数字化工业软件在电力能源领域工业软件的定义、内涵和重要性。该类型工业软件可以在“信息-物理-社会”复杂数字空间中精准定义电力能源系统的芯片、器件、模块、装置、系统等产品的数字形态、演变规律以及发展趋势等。同时融合数字孪生、信息物理、虚拟现实、人工智能、人机协同等新兴技术,使传统的能源电力行业在装备结构、产品价值、发展潜力等多个方面焕发出勃勃生机。因此,深入探讨面向能源电力系统数字化工业软件发展路径与解决方案具有重要战略意义。


二、能源电力工业软件面临的挑战


能源电力领域的工业软件面临自主、可控、全覆盖三大挑战。“自主”体现在其上下游产业中不依赖国外成熟软件,完成工业全流程环节本土化开发,实现国产多类型、多制式、全产业的系列软件落地。“可控”意味着能源电力工业软件安全上的要求,在国产自主化的同时,防止信息和数据泄露,保证过程监控的网络信息安全,排除软件后门和恶意程序攻击,具备针对行业需求变化修补程序瑕疵或漏洞的能力,有效追溯软件漏洞根源与分析病毒的传播路径,并加以阻拦和消除。“全覆盖”是针对能源电力产业的各个环节,实现单元级、系统级、全流程、多工况的工业软件全应用,建立以工业软件为智慧大脑的“安全、可靠、高质、高效”完整规划、建设、管控、运行和优化体系。这需要对能源电力行业发展规律做机理分析和深度研究,综合全学科全门类科学知识、共性理论与技术,搭建虚实结合镜像映射的专业软件体系。


三、能源电力工业软件功能及发展趋势


能源工业软件在信息化、网络化、智能化等方面已经有了巨大提升,并且服务于能源工业众多应用场合,形成了海量结构化、半结构化、非结构化的数据集合。同时按照能源电力领域的特点,将数字化工业软件分为规划设计类、系统仿真类、运行检测和监测类、经营管理类、企业营销类等,主要应用于规划、建设、运行、检修、营销、运监、预测、企管、服务等多个大门类。在这些大的门类之中还可以继续细分。例如,在电力能源规划设计方面,可以细分为元器件设计自动化软件、电力规划设计软件、一体化电网规划设计软件等。上海电气、南瑞集团都已经研发出相应成熟的工业软件,解决了高低压电力系统和综合能源规划设计问题。

在我国推进碳达峰、碳中和的大背景下,能源电力数字化转型将成为承载新型能源电力领域的最佳形态。但是能源电力领域研究的理论化、仿真工具的机理化与国产化以及全流程控制、运行、管理和优化的一体化、智能化方面将是要一直不断努力的方向。在未来很长的一段时间,自主可控国产化必然是能源电力领域工业软件要克服的难关,虽然过程漫长,但也将催生能源电力产业在工业软件方面发展机遇。






作者简介

胡长斌,博士,北方工业大学电气与控制工程学院实验中心主任,硕士研究生导师,中国自动化学会智能分布式能源专委会委员、全国海洋能转换设备标准化技术委员会委员、IEEE PES直流输配电系统仿真技术分委理事、中国电机工程学会会员,中国自动化学会会员,中国电源学会会员,中国有色金属工业协会会员。主持国家重点研发计划课题2项,其他横、纵向项目25项,获得省部级奖励10项,授权发明专利25项,以第1作者或通讯作者发表高质量学术论文50余篇,并获得中国电机工程学会年会优秀论文奖,出版科研著作1部/教材1部/译著2部。

范辉,河北省政府特殊津贴专家,国家电网有限公司专业领军人才,河北省能源互联网仿真建模与控制重点实验室主任。获得中国专利奖银奖1项、优秀奖1项,河北省技术发明一等奖1项(第一完成人)、二等奖1项,河北省科技进步二等奖2项、三等奖3项,中国电力科技进步三等奖3项;发表科技论文48篇,出版论著3本;取得美国发明专利授权1项,国家发明专利授权42项;参编国家标准1项、电力行业标准2项。



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2022年1月14日 18:06
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