南瑞集团CPSSE框架为“双碳”路径优化提供支撑

2022年3月14日，国网电科院（南瑞集团）名誉院长薛禹胜院士与团队成员召开发电企业低碳转型路径优化专题研讨会。会议进一步厘清了“双碳”变革背景下发电企业低碳转型路径优化的框架以及对信息、物理、社会等维度因素的处理方式，完善了在不确定性条件下统筹协调发电企业保电、减碳与经济责任的风险优化方法。 

 

电力系统是链接一次能源与终端能源的枢纽，在“双碳”目标实现过程中发挥重要作用。2月23日，国家电网公司董事长、党组书记辛保安在《人民日报》发表署名文章《坚决扛牢电网责任 积极推进碳达峰碳中和》，全面论述了随着对“双碳”工作认识的不断深化，国家电网公司将坚决扛牢电网责任，进一步强化系统观念，完整准确全面贯彻新发展理念，确保党中央“双碳”部署不折不扣落地落实。

 

南瑞集团落实中央研究部署，认真贯彻落实辛保安董事长署名文章精神，始终坚持创新驱动，发挥高端人才优势，深化理论研究、源头创新和技术攻关，为能源电力主动支撑“双碳”目标实现路径优化提供分析框架、优化技术和决策支撑，勇当践行国家电网公司“双碳”行动方案的排头兵和主力军。

 

将“战略思维”“系统观念”“循序渐进”等指导思想转变为定量化的具体的落地举措，是南瑞集团薛禹胜院士团队关注的研究课题。

 

“双碳”目标的实现不仅涉及能源电力的低碳转型,更是一场深刻的经济社会的系统性变革。薛禹胜院士团队提出：以现实状态为初始点，以目标状态为终点，两点之间可有无数条“双碳”变革的路径，要实现路径优化，必须要能够定量化描述和评估不同路径，需统筹“双碳”变革路径与能源安全、经济安全等关键“边界条件”之间的关系，以及研究电力系统对“双碳”变革的主动支撑。

 

基于上述考虑，院士团队提出优化能源转型与“双碳”路径的框架——能源的信息物理社会系统（Cyber-Physical-Social System in Energy，简称CPSSE）。CPSSE搭建了跨领域跨学科的研究框架，研究范畴包含整个能源链，计入碳排、碳汇等非能源的广义物理元素，以及政府政策、市场、人的行为等社会元素，实现信息与物理、社会等不同时空尺度元素的深度融合。

 

CPSSE的研究范式可提炼为：跨领域的建模、大数据的采集、仿真平台的搭建、基于混合仿真的沙盘推演、大数据中的知识提取及决策支持等。它将面临的复杂巨系统问题构建为多领域仿真模型和数据，并通过核心算法实现对未来可能的不同路径的沙盘推演与分析优化。“将定性研究提升为针对模型、参数、场景等的量化讨论与分析，可以大大提高决策的科学性。”薛禹胜表示。

 

 “量化”是薛禹胜院士团队一以贯之的理念和追求。CPSSE由信息物理系统（CPS）、电力领域的信息物理系统（CPSP）发展而来。经过近20年对电力系统及其外部系统间交互与融合问题的探索，南瑞集团已经建成了兼容数学模型、多代理、实验经济学的混合仿真平台，可以支撑跨领域混合沙盘推演。同时提出了能源转型目标与路径两层优化，以及电力系统主动支撑能源转型路径优化方法，相关科研创新成果在国家能源转型、地区能源转型以及能源企业转型等方面得到应用。

 

在薛禹胜院士的设想中，应该可以建立一个足够强大的模型，为整个经济社会实现“双碳”目标计算出一条最优路径，以及最佳的电网主动支撑方案。为此，他和团队制定了未来多年的研究规划。目前，院士团队一系列重大课题正在攻关中，包括碳减排和碳增汇路径协同优化，碳排放市场与碳抵消市场当量协同，拓展新型电力系统安全稳定性与充裕性的风险分析与控制等。

 

 未来，南瑞集团将认真贯彻国家电网公司党组决策部署，在CPSSE框架指导下，进一步统筹考虑“双碳”工作中所包含的经济社会发展、碳减排与碳增汇、以新型电力系统为核心的能源链、政策与机制、能源市场与碳市场、参与者的市场行为、科技创新等关键元素之间的时空交互关系，进一步提升多领域混合仿真推演、多维度风险的量化分析及防御能力，持续增强复杂巨系统问题的研究能力，深入研究“双碳”工作过程中4对关系的机理，为“双碳”路径优化提供科学支撑。