数字漫谈㊳ 青年说：数字经济与能源电力转型
对话人物
本期人物：蔡斌
国网电力科学研究院（南瑞集团）有限公司业务专家，正高级工程师，博士，中国青年科技工作者协会会员、江苏省青年联合会委员、江苏省科协第十届常务委员会青年科学家专委会委员，主要从事双碳与能源电力转型、能源政策领域的研究。
本期主持人：沈凌依阳
江苏省数字经济学会青年工作委员会秘书长，主要从事数字经济政策研究。
Q1：沈凌依阳
蔡博士，我们了解到，您所在团队完成的“能源的信息-物理-社会系统(CPSSE):理论、技术与应用”成功入选了“2024年度江苏省行业领域十大科技进展”。作为团队的核心成员，能否请您为我们分享一下，CPSSE 这一范式的核心理念是什么?它为何能被看作是破解“双碳”与能源电力转型路径优化的一把关键钥匙?
A1：蔡斌
——CPSSE范式的核心理念可以概括为“从仿真推演中提取知识，用知识来支撑决策”。
能源的信息物理社会系统（CPSSE）框架与研究范式，由我的导师，也是目前所在团队的带头人薛禹胜院士2017年在国际上率先提出。近年来，薛院士带领我们团队围绕该问题持续开展攻关研究，目前已经进一步拓展为信息物理社会系统概念下能源–环境–经济的协同发展（CPSS-EEE），相关的研究还在推进中。
CPSSE研究范式包含三个核心层次：首先是混合交互仿真，对能源电力规划、电力运行、政策、市场、用户行为等跨领域多尺度要素进行混合交互仿真；其次是轨迹知识提取，从海量的仿真轨迹中提炼出深层次的、可量化的规律、风险和机遇等维度的知识；最终是决策优化支撑，将知识转化为清晰的决策建议，为不同类型的决策者提供科学支撑。
CPSSE框架下双碳变革问题的关键要素
——CPSSE之所以成为破解“双碳”难题的关键钥匙，是因为双碳变革与能源转型涉及多领域、多时空尺度、多目标的复杂耦合关系。
传统研究方法往往未能将跨领域的问题进行深度融合，很难看到问题的全局，导致决策时“只见树木不见森林”。而CPSSE范式就像是一个“全景式决策实验室”，能够对复杂原问题在不同情景下进行全面的仿真推演与比较。
举个例子，为了优化某省实现双碳目标的路径，我们可以同时考虑新能源资源禀赋及开发量、电网约束、投资经济性、电价可承受度、与外省的能源互联等多个维度，通过大量情景的反复试探，找出兼顾安全、经济、低碳的最优点。这种系统化的研究方法，能够帮助我们在数字空间中先行开展沙盘推演，避免在现实中付出高昂的代价，真正实现“先知先觉”的科学决策。
CPSSE研究范式的三个关键步骤
Q2：沈凌依阳
实现核心工业软件的自主可控是一项艰巨的系统工程。我们注意到，您所在的团队成功研发了全自主可控的能源电力转型仿真模型。能否跟我们分享一下，在这个过程中，团队是如何协同攻坚，最终实现技术突破的？
A2：蔡斌
——在CPSSE统一框架指导下，与平台开发小组开展的深度协同创新。这一成功得益于三个关键要素：
首先是在CPSSE范式指引下的平台演进。薛院士在2002年系统阐述了电力系统稳定性与电力市场稳定性之间的交互关系，这是CPSSE研究范式的萌芽。随后，薛院士带领团队不断将研究视野向碳排放、碳市场、一次能源、电动汽车、自然灾害防御、能源政策等领域拓展，并在2017年凝练提出了CPSSE。这种开放的视角，使得团队研发的能源-环境-经济系统在环决策研究验证平台（AILP-EEE）没有停留在传统的电力系统仿真工具层面，而是从一开始就着眼于构建一个不断将物理（能源、电力、环境等）、信息与社会（政策、市场）等领域进行融合仿真的环境。平台的每一次重大升级，无论是纳入新能源不确定性分析，还是引入碳市场耦合机制，都是在CPSSE框架指导下的系统性拓展。正是这种清晰的范式指引，避免了平台功能的碎片化，确保了其技术架构的前瞻性和可扩展性。
其次是应用研究与平台开发在统一框架下的深度协同。CPSSE范式为我们各个应用研究小组和平台开发小组提供了共同的目标和愿景。我们基于能源电力转型仿真研究中遇到的物理层（如能源电力基础设施）、信息层（如数据处理与传输）和社会层（如市场主体行为、政策措施）的新需求，向平台开发小组提出具体的功能诉求。平台开发小组则从建模的通用性出发，将这些需求沉淀为平台的基础能力。这种在统一研究框架下的互动，使得协同效率极高，每一次平台能力的提升都能迅速转化为应用研究的突破。
再次是“范式引领-平台支撑-应用驱动”的良性循环。CPSSE范式奠定了我们开展此类复杂系统问题的方法论基础；平台是将方法落地的战术工具集和核心装备；而我们具体的应用研究，则是对平台能力的检验和驱动。这个闭环的形成，使得我们的创新不再是零敲碎打，而是体系化的、可持续的。在CPSSE的指引下，平台功能持续进化，并依托平台研发了自主可控的能源电力转型仿真模型，赋能我们在国家、地区与能源企业中长期转型路径优化问题中持续探索。而该模型的应用成果，又反过来丰富了CPSSE范式的内涵。
综上所述，我们的突破是方法论创新、工具创新和应用创新三者融合的必然结果。这证明了在正确的科研范式引领下，基础平台与前沿应用能够相互滋养、共同进化。这也正是我们所践行的协同创新模式。
能源电力转型的仿真框架
Q3：沈凌依阳
我们了解到，您所在团队的研究成果应用非常广泛，从国家能源战略到地方规划，再到大型能源企业的转型方案，都发挥了重要作用。能否分享几个典型案例，让我们深入了解您们团队是如何在不同层级为决策者洞察未来趋势、科学规划发展路径提供有力支撑的？
A3：蔡斌
——通过与应用方的紧密协作和快速迭代，我们将研究成果与行业实际需求有机结合，既确保了模型的实用性和准确性，又推动了研究成果的快速转化应用。
我们团队自主研发的能源电力转型仿真模型，就像一个“能源战略测试风洞”或“时光模拟器”，能够为不同资源禀赋、不同发展阶段的决策主体（能源电力主管部门、能源电力企业等），提供前瞻性的路径推演与精准的量化分析。在这个过程中，我们始终与应用方的能源电力规划决策部门保持紧密协作，确保研究成果既具备理论前瞻性，又能够与实际问题相匹配。在此，我想分享两个典型案例来说明：“产学研用”深度融合的创新协作模式所蕴含的价值。
第一个案例是针对某个能源匮乏型省份。我们与该省能源规划中心成立了联合工作组，在该省能源局的指导与支持下，对该省的发展现状、未来趋势等进行了深入调研，并整理分析了大量的一手数据。在研究中，我们重点考虑了“多能互补、内外结合”的保障体系：一方面，评估了新能源资源禀赋不足的前提下，本地煤电的兜底保供能力，确保极端情况下的能源安全；另一方面，测算了不同外来电通道的送电能力、经济性和可靠性，量化分析跨省区输电的成本效益和风险边界。联合工作组还综合研判了未来电力市场改革以及碳市场建设的发展趋势，评估分析了未来的全社会电价水平、对当地产业的可能影响、以及可行的政策举措。最终，我们提出了“本地保供与外来电协同发展”的优化路径，研究结果被纳入该省“十五五”能源发展前期研究成果，作为该省2025年能源发展报告的一部分公开发布。
支撑某能源匮乏型省份的能源转型规划
第二个案例是面向一家大型煤基能源企业。我们与该企业下属的智库单位、以及专门开展CCUS研究的相关科研院所成立了专项合作团队，并积极寻求该企业战略规划部的指导，开展了为期一年的专项攻关。通过密切配合，我们构建了耦合煤电CCUS、新能源规模化开发等多重因素的仿真模型，模拟了不同政策情景、不同能-电-碳市场趋势、以及不同技术路线下企业现有煤基资产的价值变化和新能源业务的盈利潜力。企业规划部门提供了详细的资产运营数据和转型需求，使我们的分析更加精准。最终制定的“新能源+煤电CCUS协同发展”方案已经纳入企业中长期发展战略。
支撑某煤基能源企业的碳达峰碳中和战略决策
这种协作模式让我们的工作真正做到了“从实践中来，到实践中去”，为能源转型提供了既科学又可行的解决方案。
职业探索
Q4：沈凌依阳
听完您的讲述后，我们对数字技术在能源电力转型等方面的作用有了更清晰的认识，也充满了更多期待。基于您们团队在CPSSE领域的深厚积淀，展望未来，数字经济与能源融合最具潜力的突破方向，或者说价值释放的关键交汇点在哪里？您所在团队下一步最关注的研究方向是什么？
A4：蔡斌
——展望未来，我所在的研究小组将聚焦于“应对气候变化背景下新型电力系统电源结构与布局优化”。
数字经济与能源融合最具潜力的突破方向有很多，以下几个方面只是我的个人观点。在我看来，通过数字技术与能源技术的深度融合，特别是人工智能、大数据等先进技术在气候变化情景预估、能源电力转型路径仿真评估与优化等领域的创新应用，能够为找到一条统筹能源安全、环境安全与经济安全的转型路径发挥至关重要的作用。
面向未来，我所在的研究小组，将继续秉持"混合交互仿真-轨迹知识提取-决策优化支撑"的CPSSE研究范式，深化新型电力系统电源结构与布局优化方面的探索。重点关注的方向包括：一是量化评估气候变化对各类电源出力特性的长期影响，构建适应气候变化的电源结构；二是深化多时间尺度协同优化，将长期的电源规划布局与中短期电力系统运行优化有机衔接；三是突破区域壁垒，在全国范围内实现不同区域能源电力的统筹发展。上述问题，既是我们团队的未来方向，也是整个行业着力突破的重点领域。
Q5：沈凌依阳
对于即将进入电力系统自动化、双碳与能源电力转型学生或青年科技工作者，您有什么建议或心得可以分享吗？
A5：蔡斌
——既要主动在团队中吸收养分，也要勇于独立面对挑战；既要善于将所学所思凝练升华，也要无私地反馈给集体与国家。
我深感幸运，能在薛院士等前辈的引领下，置身于这样一个积极奋进的团队。在这里，我亲身感受到科学家们追求真理、甘于奉献的精神内核，在实践中不断学习成长，将所学所悟回馈社会、服务国家。这些都成了我宝贵的精神财富。我想分享四点体会：
第一，要心怀“国之大者”，在服务国家战略中找准坐标。我们从事的是关乎国家能源安全、民族永续发展的伟大事业。无论是攻克自主可控的仿真模型，还是探索转型路径的沙盘推演，其最终价值都要体现在服务国家“双碳”目标、新型电力系统建设等重大战略需求上，这份使命感将是我们持续前进的不竭动力。
第二，要善用“系统思维”，在跨界融合中寻求创新。能源转型是典型的复杂系统工程，绝非单一学科能够解决。建议大家主动打破专业壁垒，既深耕能源电力专业知识，又要了解信息技术、经济学、环境科学等相关领域。我们团队应用的CPSSE研究范式，其精髓就在于这种多领域统筹、多学科交叉的系统思维方式，这将是未来最核心的竞争力。
第三，要坚持“脚踏实地”，在具体实践中创造价值。真正的创新源于实践、归于实践。要珍惜深入一线的机会，了解真实的行业痛点。在解决实际问题的淬炼中，培养既懂理论又善实践的复合能力。这种“理论联系实际”的实践能力，是能源领域科技工作者最重要的素养之一。
第四，要恪守“坚韧不拔”，在克服挑战中修炼心态。科研创新的道路从来不会一帆风顺，必然会遇到各种挫折和困难。我的体会是：人要自己认可自己，自己成就自己。当我们团队在研发自主模型初期面临技术瓶颈和外界的不认可时，正是凭着对科研价值的坚定信念，才能突破重重困难。建议大家在遇到挫折时，既要学会从团队中寻求支持，更要培养独立解决问题的勇气和能力。每一次技术突破的背后都是无数次的尝试和失败，重要的是保持韧性，把困难当作成长的机会，在挫折中积累经验，在挑战中锤炼意志。
期待更多有志青年加入这份伟大事业，让我们共同为国家的能源未来贡献力量！
与新同事分享团队的创新精神与工作方法