中能觀察丨孫宏斌：推動綜合能源系統(tǒng)“看得清、算得準、調得動、管得住”
來源：中國能源新聞網 時間：2026-04-29 17:45
推動綜合能源系統(tǒng)“看得清、算得準、調得動、管得住”
——訪中國科學院院士、太原理工大學校長孫宏斌
中國能源新聞網訊(記者孔德琳 實習記者王雪聰）當前，全球能源格局正經歷深刻變革，清潔能源替代加速推進、能源互聯強勢發(fā)展，在各國加快探索安全、高效、低碳的能源發(fā)展路徑同時，我國以新型電力系統(tǒng)建設為抓手，持續(xù)推進能源轉型向縱深發(fā)展，全力筑牢能源強國建設堅實根基，積極應對全球氣候治理，保障國家能源安全，推動實現高質量發(fā)展。
近日,在“新型電力系統(tǒng)數智孿生創(chuàng)新發(fā)展”學術論壇期間，孫宏斌院士圍繞能源互聯網與新型能源體系關鍵技術接受了中國能源新聞網專訪。
中國能源新聞網：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，如何破解我國風光等可再生能源消納難題、統(tǒng)籌電網安全與能源高效利用？如何對接全球能源轉型趨勢，為我國新型能源體系建設賦能？
孫宏斌：新型電力系統(tǒng)建設的核心，不僅是把更多風電、光伏接入電網，更重要的是要把一個以化石能源為主體、相對單一的能源系統(tǒng)，逐步轉變?yōu)榍鍧嵉吞?、安全高效、多能協(xié)同的能源互聯網。而風光等新能源具有波動性、隨機性和不確定性，傳統(tǒng)以“源隨荷動”為主要特征的運行方式，已經難以適應高比例新能源接入后的系統(tǒng)調控需求。
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)，實際上就是想回答一個問題。當電、熱、冷、氣、氫等多種能源深度耦合以后，如何把它們作為一個整體來理解建模、分析和調控？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、時間尺度、傳輸特性差異很大，電是秒級甚至毫秒級的，熱和氣有明顯慣性，氫能又兼具能源轉換和儲能屬性。如果仍沿用分系統(tǒng)、分環(huán)節(jié)獨立建模與調控的傳統(tǒng)思路，就難以充分發(fā)揮多能互補和協(xié)同優(yōu)化的整體效能，出現“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能源網絡中來，盡可能用統(tǒng)一的數學模型描述電、氣、熱、冷、氫等能源流的傳輸和耦合關系。這樣多能系統(tǒng)就不再是簡單的設備拼接，而是形成一種可計算、可優(yōu)化、可控制的統(tǒng)一系統(tǒng)。IEMS的關鍵作用，就是把過去主要面向電力系統(tǒng)的能量管理，進一步拓展到電、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、調得動、管得住”的能力。通過IEMS，我們可以把熱網的蓄熱能力、氣網的管存能力、氫能的長周期儲能能力、電池的快速響應能力，以及用戶側的柔性負荷調動起來，讓新能源不再只是“看天吃飯”，而是進入一個多能互補、源網荷儲協(xié)同的體系中。
從全球趨勢看，能源轉型正在從“單點技術突破”走向“系統(tǒng)性重構”。風電、光伏、儲能、氫能、數字技術都很重要，但更重要的是要把它們組織成一個開放、互聯、共享、協(xié)同的能源生態(tài)。我們過去講能源互聯網，就是要打破看得見的物理之墻，也要打破看不見的機制之墻、市場之墻、學科之墻。對中國來說，新型電力系統(tǒng)是能源強國建設的重要支撐，而“統(tǒng)一能路”理論和IEMS的作用，就是為這個系統(tǒng)提供底層理論、核心算法和工程化平臺，使新能源“發(fā)得出、送得走、用得好、管得住”，最終服務于國家能源安全和綠色低碳轉型。
中國能源新聞網：請介紹一下您和您的團隊在南極秦嶺站建設的“風-光-氫-儲-荷”清潔能源系統(tǒng)的建設價值與核心作用？該系統(tǒng)對我國破解極地能源開發(fā)、海島供電保障及偏遠地區(qū)分布式供能難題有哪些幫助？
孫宏斌：毋庸置疑，南極是地球上最嚴酷的能源應用場景之一。極低溫、強風雪、極晝極夜、低壓低氧、強紫外線等環(huán)境疊加在一起，對設備、材料、控制系統(tǒng)和運維體系都是極限考驗。常規(guī)新能源裝備到了南極，運行、通信、控制、維護都會遇到完全不同的問題。
我們在秦嶺站建設的“風-光-氫-儲-荷”清潔能源系統(tǒng)，是我國第一次在南極極端環(huán)境下，能夠運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“極端環(huán)境能源技術訓練場”。我們不僅要看它能不能運行，更要通過長期運行數據，研究適應極低溫、強風、強紫外、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)的微電網能量管理系統(tǒng)，研究確保極端環(huán)境下設備的安全可靠運行的高效運維檢測技術。同時，我們還建設了能夠模擬暴雪、強風、極晝極夜等場景的極地清潔能源實驗，并通過數字孿生系統(tǒng)持續(xù)接收和分析南極現場運行數據，從而為設備適應性評估、控制策略優(yōu)化和系統(tǒng)迭代升級提供支撐。
我經常講，南極經驗可以外溢到很多場景。比如海島，面臨燃油運輸成本高、電網支撐弱、臺風等極端天氣頻發(fā)的問題；再比如高原寒地、邊防哨所、偏遠礦區(qū)、深遠海平臺，往往也存在電網難以覆蓋、能源保障成本高、清潔轉型難度大的問題。我們研發(fā)的極地能源裝備與技術體系，形成的是可復制、可推廣的中國方案，將進一步應用到中山站、長城站并拓展至國際極地科考站，也可推廣到我國高原寒地、海島、偏遠地區(qū)等場景，為構建清潔、安全、穩(wěn)定、可持續(xù)的新型能源體系提供支撐。
責任編輯：于彤彤
