編者按：2023年9月12-14日，以“綠色 持續 共生 向新”為主題的“第五屆未來能源大會”在江蘇常州武進召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網聯合主辦。會上，紐卡斯爾大學教授Vladimir Terzija發表了《Digitalization-A Revolution Leading to Future Low-Carbon Economies》的主旨演講。

以下內容根據論壇演講實錄進行整理。

Vladimir Terzija：首先我想向所有的參加的第五屆未來能源大會的參會者表示祝賀，我個人非常抱歉沒有辦法親自來現場參會。我今天發言的主題是“數字化，朝向未來低碳經濟的一場革命”。

我在紐卡斯爾向大家表示熱情的歡迎，首先先講一下紐卡斯爾大學，我們紐卡斯爾大學有三個學院，分別是科學、農學、工程學，然后醫學院和人文社科學院，我們總共有兩萬多名本科生，還有六千多名研究生，另外還有六千多名工作人員，包括46%是在學術研究崗位上的。我們總共大概有超過1.1億英鎊的科研經費。

首先我想指出的是我自己其實是在塞爾維亞的貝爾格萊德大學畢業，讀完博士之后又到俄羅斯還有德國的幾個地方進行過工作，然后在俄羅斯的主要工作經驗是在莫斯科。我這里想指出的是我的工作當中有一部分是在一份期刊擔任主編，也就是《國際電力與能源體系》期刊。我是在2015年開始在期刊做主編進行工作的，目前為止工作已經超過了5年的時間，我們所關注的幾乎都是整個電力系統的技術相關的問題，所以今天我想講的主要也是一些跟數字化相關的一些技術層面的問題。我的視角可能也是更加偏重于學術角度。

整個發言的內容大概包括以下幾個部分，首先是未來的能源體系，然后是智能技術，數據科學，還有數字孿生，之后就是一些智能的解決方案，然后會給大家舉一些英國的實際例子，最后是結論。

首先是關于未來的能源體系。我們都意識到了我們的近零排放的目標截止到2050年，意味著產生的溫室氣體的量和我們能夠從大氣當中去除的溫室氣體的量必須達到平衡，當我們達到近零的時候，也就是說我們在大氣當中新注入的二氧化碳，不能大于我們消除的二氧化碳。為了實現這一點，首先我們要向風電場、太陽能這些可再生能源，另外還有像核能也是清潔能源，這一點非常關鍵。另外還有現在一個巨大的趨勢就是改用電車，電車其實對于現存的電力體系來說是一個巨大的挑戰。我們可以利用電池來解決一些問題，幫助電車和電網來進行更加靈活和穩定的運行。

當然，除此之外現代電力體系也面臨著其他一些體系，比如說很多的可再生能源包括風電場、太陽能，它跟電網的 連接方式其實和傳統的上網方式是不一樣的，可能里面會涉及到一些逆變器等等。整個電網體系的容錯能力是在下降的，而且也不能有太強的慣性，還有就是整個電網的體系其實是被削弱了的，它不能夠面臨很多的突發情況，不能有很多的停電的情況，這樣才能夠讓整個電網維持在一個穩定的狀態，否則就會出現很多的危險。另外還有一些其他的，比如說這個諧波干擾等等的問題，所以從結論上來講，我們的電網整體是變弱了。

還有就是當出現一些極端天氣事件，然后像前面提到的2021年德州出現的大規模停電，這是2月20日的情況，這些其實都跟這種電網的性能是相關的。比如說突然間有大量的發電單位出現了停運的情況，或者說像輸電限度當中出現了一個斷點的話，它其實可能會對整個體系的其他地方也造成影響。因此，我們就需要在這個層級過程當中解決它的穩定性問題。

2013年其實意大利也出現過一次停電，最開始只是一些緩慢的中斷問題，持續了幾個小時，但是其實如果在最開始就開始響應的話，那么就不會在后面短短幾分鐘出現大規模停電的情況。因此我們需要整個系統能夠在短時間內回到過去的安全層級。

但是我在這里還想提到的一個很重要的問題，也就是不同的能量相量的融合，包括發電廠、氣電廠和熱電廠等等，他們其實都是通過耦合技術來連接的，包括熱泵，還有汽輪機、發電機等等。所以說我們首先就要了解不同技術在這個體系當中的不同行為，然后才能夠進行整合，這樣才能夠使得這個操作更加的靈活。

關于未來的近零電力體系，我有以下幾點想要講，首先就是電力系統是非常典型的重要基礎設施，它的安全程度和可靠性程度是必須要維持在很高的水準的，甚至要達到最高的水準。另外這個體系還會跟其他的能量相連，包括汽油、熱電廠還有交通、氫氣等等都是相連的。另外跟靈活性和韌性相關的一些問題是我們發現的一些新問題，而且對于最佳的經濟吸引的獲取也是至關重要的。還有就是我們想要實現安全性和穩定性，我們其實是可以使用一些新的技術，或者說智能電網、智能傳感器還有傳播基礎設施、通信基礎設施和超級計算機等等的一些資源。

但是我們現在所進行的這個數字化，其實同時也在給我們打開新的局面，帶來新的機會，所以我們現在談的數字化必須是具體的數字化，是流程的數字化、技術的數字化、設備的數字化等等。所以在實際的電網當中，其實目前有很多節點還沒有實現數字化，但是如果說我們能夠對其進行迅速的數字化，我們其實是可以很快的大幅的去提升它的能力的，而且也可以更快的接入到解決市場上的一些問題。比如說你其實是創造了巨大量的數據，那就需要數據處理，那也就是說還會涉及到數據保護等等相關的工作，這些都是我們能夠創造出來的一些新的價值。當然這個方面也需要一些政策驅動，我們了解到哪些數據可以分享，應該怎么分享，后面我會講到這一點。

然后我們簡單來看一下智能技術，智能技術對于我們來說，從很多角度來講都是非常重要的，我們在德國工作的時候設定了這樣的一個REM543的設備，這個設備它會接收到一些二進制的模擬信號，這些是非?；镜囊恍┬盘?。我們現在的思路是作為一個工程師的思路，而且還會通過這些接受進來的二進制的數據，它接下來就會產生一些模擬信號。模擬信號可以在這里進行進一步的數字化。所謂的數據的數字化其實就是引領我們進入數字化世界的一個過程，我們可以通過這個設備去進行數字化的控制，而且去跟微電網進行連接。

然后接下來我想講一下這個橫向數據傳輸，它其實也很關鍵，比如說在不同的傳感器之間，你可能會有從左向右，從右向左的數據傳輸，這個其實可以去提升變電站的可靠性，我們可以采用甚至是不同的傳輸協議，不管是LON，還是MODBUS還是SPA都可以，因為很多變電站采用的是不同的技術和協議，但是通過這種橫向傳輸也可以使得數字進行傳輸。

另外就是這種雙向的縱向數據傳輸，這是一個全新的變電站的概念。我們在這里會使用光纖，它利用光纖作為一種傳播媒介，然后可以直接把數據一致傳輸到中央控制室。所以這樣的基礎設施其實是非常昂貴但是卻是至關重要的，它是我們在整個社會需要鋪設的基礎設施，縱向的數據傳輸也是巨量的，可能是上升到TB層級的數據量，大家可以看到數據的傳輸不光是為了上行，供控制使用，其實也可以從上到下進行指令的發送。

另外還有時間同步技術，我們現在有很多不同的衛星體系，我們現在有GPS，還有伽利略還有北斗等等，這些其實就要求我們在操作過程當中有更多的靈活性，來提升整個系統的頻率穩定。現在的這個架構就更加復雜了，但是每一個環節都需要進行數字化。比如說不同的PMU，它使用的傳輸媒介都是不一樣的，協議也是不一樣的，可能有一些是微波，有一些是局域網。我們現在甚至還邁進了5G的時代，有一些可能使用的是5G，然后這里使用的是光纖。甚至是有一些電子廠，它可能可以避免很多其他的傳輸方式的問題。這些架構都是不一樣的，所以我們就會有不同的數據集成，這些最終就會進入到一個超級的數據集成。在這個過程當中你又要去保證它的網絡安全，所以在不同的傳輸協議之間就需要更大的靈活性，我們也需要處理大量的數據，比如說中國可能就有2000多個不同層級的單元接入這個數據，每幾十毫秒可能就能產生上Tb的數據。

我想這是我們要實現的目標，在這樣的背景下，我們要處理海量的數據，大家都知道，通常大家會使用預測理論，或者是其他的最優數據過濾的方法論之外，我們也可以使用深度學習、機器學習、人工智能和數據科學。當然，使用哪一條技術路線可以繼續討論，但是總而言之，我們可以使用這樣的技術來處理發電、輸電和電力系統的數據分析。當然還有一些結構性的分析、各種各樣的算法，這些我就不提細節了，他們可以解決電力系統當中不同的流程。我們需要有高技能的算法工程師，他們能夠處理海量的數據。也需要高度的技術型的懂電力的數據家來加入我們的行列，給我們提供非常復雜的基于科學的解決方案，這也需要多學科的方法，要有跨學科的人才組建團隊解決問題。

例如像數字孿生技術，學界對這一點是經常提的，同本質上來說，我們是分析一個物理的過程，實際上所有這些都有一個物理世界的孿生，我們使用數據的搜集，數據的處理，數據的儲存，通過人工智能、機器學習來提取知識，然后再把數據輸回控制系統，這是一個非常經典的循環。有了機器學習，人工智能之后，或者說僅用人工智能我們實現一個反饋的閉環，這樣之后我們的控制監測和保護的水平更高了，可以用于輸電網，可以用于風電場，可以用于電加熱協同，或者說熱電聯產的系統。

給大家舉一些實踐當中的智能解決方案，這是VISOR項目，我們非常驕傲，當時我是在曼徹斯特的首席工程師，當時我們獲得了網絡的事態感知能力。包括像我們蘇格蘭電力公司、國家電網公司，我們是與通用電氣公司合作，我們是更好的進行了數據的采集，能夠更好的使用這種混合型的電表，能夠搜集不同的數據。有了這樣的一個項目之后，我們用了各種各樣的補償器還有其他的一些設備，因為在整個過程當中可能也有一些其他問題，所以我們采取了先進的技術，提升了監測的水平和質量，而且我們有專門的諧振設計，他能夠非常好的識別出錯誤和故障，能夠自動的調節，使得我們電網的運行更加的穩定。

第二個項目涉及到系統的惰性，這個里面涉及到系統當中的一些動力，也就是物質流的流動，我們用了同樣的方法解決了下列的問題，因為我們需要快速的把有用的功率輸入到系統當中，當系統紊亂的時候。因為我們的有功功率包括核電，核電有足夠的有功功率，但是這個非常慢，我們需要快速的接入電網，我們要識別車、風電或者說光伏，或者說熱電聯產，熱電循環的這個機組，我們要知道他們能夠快速的接入電網。這樣就能保證特別是我們在可再生能源水平的過程當中，快速的使電網穩定。也就是說在未來我們所需要的方法，需要能夠處理海量的數據。

另外我們要理解現代的電力和能源體系特別的現象，他是有效的監測保護控制的前提，我們不能把它視為一個黑箱，說我們應用人工智能就能解決所有的問題，這是不負責任的看法，另外還需要有智能電網技術和解決方案，要采用數據驅動型的解決方案。不僅僅是數據本身，還要有非常好的模型，可以幫助我們解決一些問題，因而實現近零排放的目標，我們要構建多學科的團隊，采取多學科的方案，我們要在所有的層面協作、協調、統籌，包括國家和國際，只有這樣才能夠實現綠色的目標，創造更加美好的社會。我想在這一塊兒，中英兩國可以以非常務實的態度構建合作的橋梁，解決能源這樣的一個全球面臨的普遍問題。

感謝各位女士們、先生們聆聽我的發言。