CHINA-SHANGHAICDDPERATIONORGANIZATIONTECHNOLDGYCDDPERATIONANDDEVELDPMENTFQRUM管曉宏Netwo全球能源和環(huán)境危機(jī)迫在眉睫人類社會(huì)主要依賴化石能源的能耗模式難以為繼!2習(xí)近平主席代表中國(guó)政府莊嚴(yán)宣告二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)念，抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的歷史性機(jī)遇?！薄?xí)近平，第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論2020年9月22日合作組織大數(shù)據(jù)組織大數(shù)據(jù)合作中3碳排放結(jié)構(gòu)2019我國(guó)碳排放結(jié)構(gòu)2019全球碳排放結(jié)構(gòu)2019我國(guó)碳排放結(jié)構(gòu)住宅5.住宅3.36%86%住宅5.住宅3.36%產(chǎn)5.04%交通力53.11%工業(yè)工業(yè)減少能源電力系統(tǒng)的碳排放是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的關(guān)鍵4能源供應(yīng)的清潔和綠色化勢(shì)在必行水電光伏抽水蓄能風(fēng)力55可再生新能源利用的主要挑戰(zhàn)傳統(tǒng)能源電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下，一次能源均轉(zhuǎn)化成電能接入電網(wǎng)，由于尚無(wú)直接的大規(guī)模、經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)電能技術(shù)，電力系統(tǒng)必須滿足實(shí)時(shí)供需平衡，對(duì)高不確定可再生能源的利用造成根本性挑戰(zhàn)高比例可再生新能源接入電網(wǎng)面臨巨大挑戰(zhàn)6解決途徑一：能源電力需求端節(jié)能減碳75G及未來(lái)無(wú)線通信系統(tǒng)節(jié)能降本的途徑解決途徑主要挑戰(zhàn)>低功耗網(wǎng)絡(luò)部署和系統(tǒng)設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)資源優(yōu)化：關(guān)斷策略優(yōu)化電源管理：收割能量、可再口影響系統(tǒng)性能，進(jìn)一步節(jié)能空間有限口通過(guò)提高5G主芯片和其它高端芯片制程以降低功耗受限口環(huán)境熱過(guò)程復(fù)雜、動(dòng)態(tài)時(shí)變、非線性等特口主設(shè)備與空調(diào)等能源系統(tǒng)的運(yùn)行決策存在強(qiáng)耦合口傳感器網(wǎng)絡(luò)成本高，現(xiàn)場(chǎng)算力有限5G及未來(lái)無(wú)線通信基站的節(jié)能優(yōu)化設(shè)備級(jí)節(jié)能增效口硬件與網(wǎng)絡(luò)節(jié)能設(shè)計(jì)：新材料應(yīng)用，芯片、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)提效節(jié)能口主設(shè)備軟節(jié)能：符號(hào)關(guān)斷、載波關(guān)斷、口光伏等可再生新能源設(shè)備多載波聯(lián)合調(diào)度載波1載波2載波1載波2載波2特點(diǎn)□設(shè)備級(jí)節(jié)能，可有效提升設(shè)備能效，廣泛適用口受設(shè)備運(yùn)行工況影響，Time節(jié)能空間和彈性口受其他設(shè)備運(yùn)行影響，影響KPI,且難以發(fā)揮能耗水平Tanrre能耗水平Tanrreininalk新方法主設(shè)備+輔助設(shè)備的整體協(xié)同優(yōu)化口數(shù)據(jù)+機(jī)理深度融合，解決復(fù)雜動(dòng)態(tài)過(guò)□系統(tǒng)建模+系統(tǒng)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)整體能效提升□能耗-環(huán)境-業(yè)務(wù)多尺度耦口主設(shè)備與輔助設(shè)備協(xié)同優(yōu)整體運(yùn)行優(yōu)化方法構(gòu)建強(qiáng)化學(xué)習(xí)模型→設(shè)備運(yùn)行約束環(huán)境門限約束設(shè)備運(yùn)行約束環(huán)境門限約束日前調(diào)度在線近優(yōu)策略滿意策略精度精度實(shí)時(shí)策略更新事件驅(qū)動(dòng)事件驅(qū)動(dòng)和小樣本難題權(quán)衡效率與精度實(shí)際系統(tǒng)測(cè)試應(yīng)用場(chǎng)景電源2進(jìn)出風(fēng)口溫度電源1進(jìn)風(fēng)口溫度升壓模塊進(jìn)出風(fēng)口溫度東莞弗里堡基站控制臺(tái)空調(diào)控制臺(tái)空調(diào)內(nèi)壁溫度(多點(diǎn)位)地板溫度實(shí)測(cè)基站實(shí)地圖L形室外民房?jī)?nèi)室外各站點(diǎn)能耗和用電成本實(shí)測(cè)結(jié)果站點(diǎn)行成本(元)行成本(元)成本節(jié)約率電量(kWh)電量(kWh)節(jié)能率楊屋站運(yùn)行成本(元)加入相變材料且整體優(yōu)化后的整站運(yùn)行成本(元)成本節(jié)約率口站點(diǎn)間協(xié)同再增加3~5%的節(jié)能降本空間口獲得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)能夠顯著降低碳排放典型的學(xué)科交叉解決方案：暖通工程的技術(shù)途徑，系統(tǒng)工程的精確建模和控制優(yōu)化方法，融合電力系統(tǒng)的分時(shí)電價(jià)和需求響應(yīng)機(jī)制，解決有望實(shí)現(xiàn)總體節(jié)能降本15~20%162.1%站點(diǎn)優(yōu)化后碳排碳減排比楊屋解決途徑二：分布式綠能供需平衡實(shí)現(xiàn)零碳供能氫能制備和利用受到極大關(guān)注熱能電能熱能電能氫能與電能并重的能源供需系統(tǒng)制氫制氫光催化制氫加氫站基于氫能的分布式能源系統(tǒng)氫能存儲(chǔ)與電網(wǎng)、可再生能源等交互，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)并網(wǎng)/獨(dú)立運(yùn)行并網(wǎng)接口開(kāi)關(guān)流母線伏發(fā)品氫能驅(qū)動(dòng)的冷熱電聯(lián)供，氫燃料電池供電，實(shí)現(xiàn)多能協(xié)同轉(zhuǎn)化和零碳排放制冷機(jī)冷示罐建筑區(qū)旅場(chǎng)氫能供應(yīng)鏈的市場(chǎng)化運(yùn)行和管理以水為載體的熱/冷存儲(chǔ)，實(shí)氫能供應(yīng)鏈的市場(chǎng)化運(yùn)行和管理主要科學(xué)問(wèn)題與挑戰(zhàn)信息流和氫-電二次能源及多種能源流網(wǎng)絡(luò)間的時(shí)空多尺度耦合、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系的機(jī)理和數(shù)據(jù)模型、智能性設(shè)計(jì)多能耦合信息物理融合能源系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的控制o多能轉(zhuǎn)換關(guān)鍵裝備和系統(tǒng)的高能效調(diào)控與穩(wěn)定性o包含氫能供需鏈的多能互補(bǔ)協(xié)調(diào)規(guī)劃，分布式能源系統(tǒng)市場(chǎng)國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“含氫多能源供需系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)”(2022.1-2026.12)陜西榆林零碳智慧能源站示范項(xiàng)目口2022年7月建成零碳智慧能源站，為省運(yùn)會(huì)運(yùn)動(dòng)員村(12萬(wàn)平米)、聯(lián)通5G基站和數(shù)據(jù)中心零碳供能口實(shí)現(xiàn)“零碳-經(jīng)濟(jì)性”雙示范口為零碳園區(qū)建設(shè)提供解決方案和技術(shù)路徑□6月20日：能源站建筑主體施工完成□7月05日：設(shè)備進(jìn)場(chǎng)安裝□7月20日：聯(lián)調(diào)聯(lián)試□7月30日：投入試運(yùn)行創(chuàng)新結(jié)構(gòu)與范式一氫能+多能源優(yōu)化→零碳+經(jīng)濟(jì)效益口首個(gè)零碳分布式多能源站口首個(gè)零碳5G基站氫能實(shí)現(xiàn)零碳市場(chǎng)復(fù)制推廣系統(tǒng)特點(diǎn)：光伏、氫能燃料電池發(fā)電、電網(wǎng)備用無(wú)縫連接口光伏與氫能發(fā)電協(xié)同運(yùn)行，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提升系統(tǒng)可靠性與經(jīng)濟(jì)性口柔性互聯(lián)裝置并列運(yùn)行，保證系統(tǒng)靈活性與穩(wěn)定性太陽(yáng)能光伏淺層電解槽地源熱泵電解槽嚴(yán)禁目安優(yōu)能一西要嚴(yán)禁目安優(yōu)能一西要外購(gòu)氫氣儲(chǔ)氫罐蓄能水罐氫燃料電池外購(gòu)氫氣儲(chǔ)氫罐蓄能水罐熱電聯(lián)產(chǎn)口太陽(yáng)能低成本自主制氫+榆林氫能產(chǎn)業(yè)鏈的廉價(jià)工業(yè)副氫口燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)效率90%以上(燃料電池發(fā)電僅約40%)安優(yōu)能-西安文淺層安優(yōu)能-西安文熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)特點(diǎn)：燃料電池-地源熱泵-淺層地埋管協(xié)同提供側(cè)熱(冷)能需求口地溫優(yōu)勢(shì)與高效地源熱泵(性能系數(shù)3-6)高效提供熱(冷)能供電太陽(yáng)能光伏地源熱泵地源熱泵地?zé)峋峁嵬赓?gòu)氫氣儲(chǔ)氫罐氫燃料電池外購(gòu)氫氣儲(chǔ)氫罐氫燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)口太陽(yáng)能低成本自主制氫+榆林氫能產(chǎn)業(yè)鏈的廉價(jià)工業(yè)副氫口地溫基本與年平均氣溫相同，與地源熱泵初級(jí)水溫一致口燃料電池與土壤儲(chǔ)熱、地源熱泵高效協(xié)同，實(shí)現(xiàn)熱能極致利用太陽(yáng)能光伏地源熱泵電解槽淺層地?zé)峋赓?gòu)氫氣儲(chǔ)氫罐氫燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)蓄能水罐能源站信息物理融合系統(tǒng)總體架構(gòu)感知-通信-計(jì)算-優(yōu)化一體化感知-通信-計(jì)算-優(yōu)化一體化制氫設(shè)備制氫設(shè)備供電淺層地?zé)峋╇姕\層地?zé)峋畾淠芟到y(tǒng)能源站調(diào)度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基于智能感知-彈性通信-自主計(jì)算-協(xié)同優(yōu)化的一體化控制結(jié)構(gòu)末端空調(diào)：人機(jī)混合智能決策實(shí)現(xiàn)末端空調(diào)靈活調(diào)節(jié)，節(jié)能優(yōu)化且保證人員舒適性電氣系統(tǒng)：聯(lián)合主從控制、對(duì)等控制等多種模式實(shí)現(xiàn)直流微電網(wǎng)功率動(dòng)態(tài)分配電力系統(tǒng)應(yīng)急控制彈性通信設(shè)備元件應(yīng)急控制彈性通信設(shè)備元件個(gè)監(jiān)測(cè)技術(shù)能源設(shè)備個(gè)接口技術(shù)信息融合技術(shù)控制設(shè)備零碳智慧能源站2022年7月底投入運(yùn)行聯(lián)通云榆林云池末端設(shè)備僅8T8二二冬天余熱利用e冬天余熱利用ex?x?2望上3能源站數(shù)字孿生系統(tǒng)公社會(huì)效益□同傳統(tǒng)的電網(wǎng)供電、市政供熱的傳統(tǒng)供能模式相比：48萬(wàn)棵48萬(wàn)棵8640噸口作為世界首個(gè)實(shí)用化氫賦能零碳智慧能源站，口在省運(yùn)會(huì)期間為運(yùn)動(dòng)員村無(wú)故障零碳供能口疫情封控期間作為隔離酒店，為最多5000人入中科院院土西安交通大學(xué)教授管曉宏實(shí)現(xiàn)這種零碳排放綠色能源系統(tǒng)的這么一個(gè)理念中科院院土西安交通大學(xué)教授管曉宏實(shí)現(xiàn)這種零碳排放綠色能源系統(tǒng)的這么一個(gè)理念央視新聞聯(lián)播報(bào)道項(xiàng)目零碳排放綠色能源系統(tǒng)理念國(guó)際領(lǐng)先、國(guó)內(nèi)首創(chuàng)國(guó)際領(lǐng)先、國(guó)內(nèi)首創(chuàng)實(shí)用化智慧能源中心氫-水循環(huán)分布式能源供需系統(tǒng)平臺(tái)陜西衛(wèi)視陜西衛(wèi)視陜西堅(jiān)持綠色低碳強(qiáng)化創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)新聞聯(lián)播推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展邁出新步伐暢通對(duì)接機(jī)制促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化陜西加強(qiáng)創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈融合李克強(qiáng)出席第16屆東亞峰會(huì)系暢通對(duì)接機(jī)制促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化陜西加強(qiáng)創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈融合李克強(qiáng)出席第16屆東亞峰會(huì)系推進(jìn)城市更新居民住得舒心時(shí)任陜西省長(zhǎng)趙一德赴項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)考察人民日?qǐng)?bào)頭版報(bào)道項(xiàng)目時(shí)任陜西省長(zhǎng)趙一德赴項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)考察人民日?qǐng)?bào)頭版報(bào)道項(xiàng)目創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈雙鏈融合成效零碳智慧能源中心31產(chǎn)業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景1:零碳工業(yè)與生活園區(qū)發(fā)揮地區(qū)資源和能源優(yōu)勢(shì)，面向國(guó)家雙碳目標(biāo)和綠色能源革命需求，打造零碳科創(chuàng)新城，賦能科技創(chuàng)新，提升氫能天上↑空中↑地下可再生能源——空氣能風(fēng)冷熱泵：—制熱，制冷、生活熱水；蒸發(fā)冷卻——蒸發(fā)式冷水，蒸發(fā)式冷卻；生物質(zhì)能——秸稈、枯枝爛葉等。可再生能源——地?zé)崮艿乇怼鬯礋岜?，地表水源熱泵；淺層水、地源熱泵(蓄熱體);總能源站面積/萬(wàn)m2總鋪設(shè)光伏面積/萬(wàn)m2(各片區(qū)屋頂光伏)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景2:零碳鄉(xiāng)村振興個(gè)零碳鄉(xiāng)村能源系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景3:零碳數(shù)據(jù)中心與通信基站PeakDemandandReal-timePewerMoniboringRescurceSchedullngandManaCloudle-1EnergyLneLocIBS-1邊云協(xié)同的新結(jié)構(gòu)零碳數(shù)據(jù)中心算力網(wǎng)-通信網(wǎng)-能源網(wǎng)“三網(wǎng)合一”,能夠?yàn)槲磥?lái)分布式數(shù)據(jù)中心和超高速通信站點(diǎn)提供零碳能源!邊緣數(shù)據(jù)中心1…通信系統(tǒng)Thread'Suh-I(ch?通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)言分布式計(jì)算SongeSonge數(shù)據(jù)中心能耗和碳排放現(xiàn)狀自建可再生自建可再生能源+儲(chǔ)能市電高碳排目前數(shù)據(jù)中心年使用電力超過(guò)200TWh,預(yù)計(jì)2030年其耗電量將占全球能耗6%以上高碳排數(shù)據(jù)中心高能耗高碳排高能耗其他用電IT設(shè)備用電(制冷、供配電等)目前信息通信行業(yè)碳排放量占全球碳排放總量的IT設(shè)備用電(制冷、供配電等)低算效低算效服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)低算效我國(guó)60%以上的數(shù)據(jù)中心的算效以及資源使用的效率低下，與智能運(yùn)維相差甚遠(yuǎn)數(shù)據(jù)來(lái)源：《信息基礎(chǔ)設(shè)施能耗分析及現(xiàn)狀與趨勢(shì)》Jones,Nicola."Howtostopdat數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重大挑戰(zhàn)統(tǒng)的10倍應(yīng)對(duì)策略□高耗能數(shù)據(jù)中心大量建設(shè)應(yīng)對(duì)策略ICT基礎(chǔ)設(shè)施能源需求大幅增加直接影響雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)碳排放增加脫鉤規(guī)?；?jīng)濟(jì)型零碳數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)熱泵地?zé)峋責(zé)峋渌?清安優(yōu)能-西氫冷熱氫冷熱末端制冷：風(fēng)/液冷機(jī)柜(行間、柜級(jí))末端制冷：風(fēng)/液冷機(jī)柜(行間、柜級(jí))可再生能源+燃料電池?zé)岜?地?zé)峋?余熱回收中國(guó)北方2-5萬(wàn)千瓦零碳數(shù)據(jù)中心總體方案(年均氣溫13℃以下)口電子電子柔性輸電，實(shí)現(xiàn)新能產(chǎn)熱回收供熱，系統(tǒng)化降低PUE□風(fēng)電、光伏、制儲(chǔ)氫與氫能燃產(chǎn)熱回收供熱，系統(tǒng)化降低PUE口水冷直冷，制冷效率提升60%口數(shù)據(jù)中心產(chǎn)熱存儲(chǔ)用于冬季供熱口當(dāng)量單位供能成本比常規(guī)電網(wǎng)雙碳目標(biāo)路線圖的思考□存在既降低碳排放又降低用能成本的技術(shù)途徑嗎?榆林氫賦能零碳智慧能源中心的實(shí)踐表明：能夠!□數(shù)據(jù)和通信中心的能源需求增加與碳排放增加脫鉤可行嗎?榆林氫賦能零碳智慧能源