南瑞集團CPSSE框架為“雙碳”路徑優(yōu)化提供支撐

2022年3月14日，國網電科院（南瑞集團）名譽院長薛禹勝院士與團隊成員召開發(fā)電企業(yè)低碳轉型路徑優(yōu)化專題研討會。會議進一步厘清了“雙碳”變革背景下發(fā)電企業(yè)低碳轉型路徑優(yōu)化的框架以及對信息、物理、社會等維度因素的處理方式，完善了在不確定性條件下統籌協調發(fā)電企業(yè)保電、減碳與經濟責任的風險優(yōu)化方法。 

 

電力系統是鏈接一次能源與終端能源的樞紐，在“雙碳”目標實現過程中發(fā)揮重要作用。2月23日，國家電網公司董事長、黨組書記辛保安在《人民日報》發(fā)表署名文章《堅決扛牢電網責任 積極推進碳達峰碳中和》，全面論述了隨著對“雙碳”工作認識的不斷深化，國家電網公司將堅決扛牢電網責任，進一步強化系統觀念，完整準確全面貫徹新發(fā)展理念，確保黨中央“雙碳”部署不折不扣落地落實。

 

南瑞集團落實中央研究部署，認真貫徹落實辛保安董事長署名文章精神，始終堅持創(chuàng)新驅動，發(fā)揮高端人才優(yōu)勢，深化理論研究、源頭創(chuàng)新和技術攻關，為能源電力主動支撐“雙碳”目標實現路徑優(yōu)化提供分析框架、優(yōu)化技術和決策支撐，勇當踐行國家電網公司“雙碳”行動方案的排頭兵和主力軍。

 

將“戰(zhàn)略思維”“系統觀念”“循序漸進”等指導思想轉變?yōu)槎炕木唧w的落地舉措，是南瑞集團薛禹勝院士團隊關注的研究課題。

 

“雙碳”目標的實現不僅涉及能源電力的低碳轉型,更是一場深刻的經濟社會的系統性變革。薛禹勝院士團隊提出：以現實狀態(tài)為初始點，以目標狀態(tài)為終點，兩點之間可有無數條“雙碳”變革的路徑，要實現路徑優(yōu)化，必須要能夠定量化描述和評估不同路徑，需統籌“雙碳”變革路徑與能源安全、經濟安全等關鍵“邊界條件”之間的關系，以及研究電力系統對“雙碳”變革的主動支撐。

 

基于上述考慮，院士團隊提出優(yōu)化能源轉型與“雙碳”路徑的框架——能源的信息物理社會系統（Cyber-Physical-Social System in Energy，簡稱CPSSE）。CPSSE搭建了跨領域跨學科的研究框架，研究范疇包含整個能源鏈，計入碳排、碳匯等非能源的廣義物理元素，以及政府政策、市場、人的行為等社會元素，實現信息與物理、社會等不同時空尺度元素的深度融合。

 

CPSSE的研究范式可提煉為：跨領域的建模、大數據的采集、仿真平臺的搭建、基于混合仿真的沙盤推演、大數據中的知識提取及決策支持等。它將面臨的復雜巨系統問題構建為多領域仿真模型和數據，并通過核心算法實現對未來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模型、參數、場景等的量化討論與分析，可以大大提高決策的科學性。”薛禹勝表示。

 

 “量化”是薛禹勝院士團隊一以貫之的理念和追求。CPSSE由信息物理系統（CPS）、電力領域的信息物理系統（CPSP）發(fā)展而來。經過近20年對電力系統及其外部系統間交互與融合問題的探索，南瑞集團已經建成了兼容數學模型、多代理、實驗經濟學的混合仿真平臺，可以支撐跨領域混合沙盤推演。同時提出了能源轉型目標與路徑兩層優(yōu)化，以及電力系統主動支撐能源轉型路徑優(yōu)化方法，相關科研創(chuàng)新成果在國家能源轉型、地區(qū)能源轉型以及能源企業(yè)轉型等方面得到應用。

 

在薛禹勝院士的設想中，應該可以建立一個足夠強大的模型，為整個經濟社會實現“雙碳”目標計算出一條最優(yōu)路徑，以及最佳的電網主動支撐方案。為此，他和團隊制定了未來多年的研究規(guī)劃。目前，院士團隊一系列重大課題正在攻關中，包括碳減排和碳增匯路徑協同優(yōu)化，碳排放市場與碳抵消市場當量協同，拓展新型電力系統安全穩(wěn)定性與充裕性的風險分析與控制等。

 

 未來，南瑞集團將認真貫徹國家電網公司黨組決策部署，在CPSSE框架指導下，進一步統籌考慮“雙碳”工作中所包含的經濟社會發(fā)展、碳減排與碳增匯、以新型電力系統為核心的能源鏈、政策與機制、能源市場與碳市場、參與者的市場行為、科技創(chuàng)新等關鍵元素之間的時空交互關系，進一步提升多領域混合仿真推演、多維度風險的量化分析及防御能力，持續(xù)增強復雜巨系統問題的研究能力，深入研究“雙碳”工作過程中4對關系的機理，為“雙碳”路徑優(yōu)化提供科學支撐。