我國“一煤獨(dú)大”的能源結(jié)構(gòu)特征突出。2021年，我國清潔能源占一次能源比重僅為25.5%，因此，要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，我國的能源消費(fèi)將面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。對此，中國工程院院士、華東理工大學(xué)教授錢鋒近日向《中國科學(xué)報(bào)》表示，當(dāng)務(wù)之急是加快推進(jìn)能源供給與流程制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

“當(dāng)前，我國能源供給和流程制造存在重型化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)能耗高、能源供給高碳化問題突出、能源消費(fèi)需求持續(xù)增長等問題。”錢鋒說，我國的鋼鐵、建材、化工等流程制造業(yè)規(guī)模均居世界第一，上述三大行業(yè)能源消費(fèi)以化石能源為主，是制造業(yè)碳排放的主要來源。重型化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、化石能源為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，使經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放高度耦合。

錢鋒認(rèn)為，助力國家實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，須以能源供給、流程制造及城市用能管控等數(shù)字化轉(zhuǎn)型為抓手，將能源/資源供給和利用與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等現(xiàn)代信息技術(shù)深度融合，以綠色低碳化、高值高端化、數(shù)字智能化為目標(biāo)，充分拓展減碳可能性邊界。

為此，他建議一是開展多介質(zhì)能源供給協(xié)同調(diào)控，實(shí)現(xiàn)能源供給的轉(zhuǎn)型和變革。基于全時空信息泛在感知和認(rèn)知計(jì)算，探究能源轉(zhuǎn)換過程模擬和仿真的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全過程數(shù)字孿生，為進(jìn)一步優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源效率奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。同時，借助現(xiàn)代信息技術(shù)分析“源—網(wǎng)—荷—儲”多維度、跨時空交互機(jī)理，研究智能聯(lián)合調(diào)度和穩(wěn)定支撐技術(shù)，設(shè)計(jì)一體化協(xié)同控制激勵機(jī)制，保障電力系統(tǒng)在高比例可再生能源接入情況下的靈活、高效、穩(wěn)定運(yùn)行，在開放環(huán)境下多介質(zhì)能源互聯(lián)的協(xié)同減碳調(diào)控。

二是推進(jìn)全生命周期碳排放管理，實(shí)現(xiàn)流程工業(yè)低碳綠色智能制造，包括流程工業(yè)碳排機(jī)制與碳足跡溯源、生產(chǎn)過程的智能低碳運(yùn)行、低碳制造的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同優(yōu)化。研究流程工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的碳排放數(shù)據(jù)采集與感知、全產(chǎn)業(yè)鏈碳排放機(jī)制與碳足跡監(jiān)控、碳排放約束下的全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同決策和全流程多目標(biāo)優(yōu)化，為傳統(tǒng)高耗能、高排放行業(yè)的低碳化和智能化發(fā)展奠定科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)。

三是充分挖掘能源及碳排分布信息，實(shí)現(xiàn)城市智慧能源一體化管控。一方面，揭示城市多介質(zhì)能源轉(zhuǎn)換過程機(jī)理，基于多介質(zhì)能源及碳排的全時空分布信息，刻畫能源供給和碳流動軌跡，通過知識圖譜、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對城市多介質(zhì)能源全生命周期智能管控；另一方面，建立城市各區(qū)域燃?xì)狻⒐I(yè)用天然氣的多尺度、長周期需求預(yù)測模型，全域天然氣系統(tǒng)動態(tài)平衡模型及長周期產(chǎn)銷一體化決策模型，面向碳排實(shí)現(xiàn)計(jì)劃調(diào)度的多層次優(yōu)化，保證城市天然氣系統(tǒng)安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

“此外，要面向新能源入網(wǎng)的城市電網(wǎng)實(shí)施智能協(xié)同調(diào)控，實(shí)現(xiàn)城市電力源網(wǎng)荷儲的智能聯(lián)動、智慧協(xié)同。”錢鋒說，“同時實(shí)現(xiàn)面向低碳高效的城市智慧能源網(wǎng)一體化管控，建立多種能源之間的耦合、轉(zhuǎn)換和利用模型，實(shí)現(xiàn)能源網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的全景感知預(yù)測，綜合分析區(qū)域能源運(yùn)行約束、平衡約束、安全約束，研發(fā)縱向協(xié)同互動和橫向協(xié)同調(diào)度技術(shù)，提高能源利用效率，降低碳排放。”