數字技術賦能新型電力系統建設研究

杜鈺 符士侃

（國網江蘇省電力有限公司信息通信分公司，江蘇南京 210024）

1.國家“雙碳”目標

當前世界能源發展面臨著能源緊張、環境污染、氣候變化三大難題。2020年9月，在第七十五屆聯合國大會上，習總書記提出中國的二氧化碳排放量達到峰值和實現碳中和的時間截點分別是2030年和2060年。

2020年風力、光能發電占全國發電總量9.5%，接近世界平均水平的10%。近年來，我國煤電增量依然比可再生能源增量多，電源結構優化速度不及預期。

2.“雙碳”下的新型電力系統

以國家能源戰略為引領的碳達峰、碳中和目標，是黨中央經過深思熟慮作出的重大決策。作為我國最大的碳排放行業，電力的減排效果對實現 “雙碳”目標至關重要。

為支撐實現碳達峰、碳中和戰略目標，新型電力系統以數字電網建設為基礎，探索多種模式構建以新能源為主體的新型電力系統，建立多學科融合下的多維立體化的科學技術體系，實現以數字孿生為代表的技術搭建物理世界聯結數字世界的通道，高度融合能源領域先進的電力電子裝備和數字電網[1]。

3.新型電力系統的數字特征

3.1 電氣化進程加快

我國重要行業包括工業、建筑、交通等下游用能電氣化水平將在2060年達到約50%、75%和50%水平，遠高于目前的30%、30%和5%。下游用能電氣化水平會隨著數字經濟的發展而進一步提高，其結果包括電力電子硬件裝備的廣泛應用，為電氣化進程提供助力。

3.2 非化石能源電源體量增速

截至2020年年底，“十三五”期間全口徑電源裝機容量年均增長7.6%，其中非化石能源裝機年均增速達13.1%，煤電裝機容量年均增長3.7%。從發電量看，非化石能源發電量年均增速達10.6%，高出同期煤電發電量增速7.1%。

3.3 新能源消納比例不斷提高

大電網柔性互聯將分布式新能源聚合成實體，促進新資源通過電力網絡遠距離送到其他用電地區進行消納。2020年，全國平均棄風率和棄光率分別降至3%和2%，棄水電量也明顯減少。

4.構建新型電力系統面臨的新形勢新要求

傳統電力系統主要以化石能源為輸入主體。從供需兩側的角度看，傳統電力系統是通過一個精準可控的供電系統，去匹配一個基本可測的用電系統，成熟的技術可以保證電力系統安全可靠運行。

“雙碳”新形勢下，新型電力系統則是以風能、太陽能等新能源為主體，多種能源大規模并網的系統。然而，新能源發電的確定性、穩定性和連續性較低，在當前技術條件下未能滿足對電網側的電力支撐；另外在極端天氣下新能源發電能力非常有限。在用電側也存在有大量分布式新能源接入，大大影響了電網側對用電負荷預測的準確性。這意味著電網側和用電側均出現隨機波動性，挑戰電力系統的平衡控制能力和靈活調度能力。

新型電力系統對可靠供電、穩定連續和價值運行帶來新的要求，需要系統謀劃統籌好四個方面，包括：統籌好新能源與電力保障的關系，建設好源網荷儲融合度高的數字電網，協調好新能源與電力供應效益的關系，保障好能源并網與運行安全的生產基石[2]。

5.數字技術是支撐新型電力系統各環節的關鍵

深度融合數字與物理世界是數字電力系統的底層建設邏輯。數字電力系統以特征數據作為關鍵因子聯結“源網荷儲”物理場景，實現發電側“系統可視、精準預警、高度可控”，電網側運用邊融合和先進控制技術增強新能源場站主動參與的系統調峰調頻能力，用電側反饋實時閑余資源響應調節要求。

在“云大物移智”等數字技術的支撐下，推進電力系統配置更加有靈敏的“傳感器”和更加聰敏的“處理中心”，讓更多新能源適配參與調度控制過程；堅持集中式和分布式并舉、就近消納為主的原則優新能源發電設備的布局，支持繼續實施西部地區分布式光伏扶貧，利用智能傳感、物聯網技術等增強對分布式新能源的監控水平。

6.數字技術賦能新型電力系統建設建議

6.1 連接未連接，賦能無線化

連接未連接主要是指電力發、輸、變、配、用五個環節當中的配電和用電環節，其特征是點多面廣、需要全程全域全覆蓋，通過5G接入和互聯，解決傳統配用電業務被通信卡脖子的痛點；賦能無線化更多是針對局域園區有限覆蓋場景，通過5G給設備剪辮子，滿足接入的需求。

6.2 建設高融合、智能化、數字化電力系統

打造高融合數字化智能電網適應高比例新能源、高比例電力電子設備需要，全面提高電網體系運行效率，加快新能源電力系統應用環節技術改變和生產模式創新，構建新一代調度控制系統。

6.3 助力能源消費革命，推動綠色新生活

借助現有的現代供電服務體系，推動數字技術在電力資源配置中的使用，打造生態化、數字化、智慧化為基礎的不同專業綠色業務集成。通過引導客戶體驗綠色用能方式，協助客戶釋放綠色節能潛力。通過物聯網和區塊鏈技術，在推動各方綠色生活互動的同時，助力能源消費革命，提升社會效益[3]。

6.4 抓好能力建設，提高數據運營水平

積極強化基礎平臺能力和整體建設水平，推進狀態數據計算與相關服務等關鍵功能的升級和推廣以及靈活運用，要全面提高中臺基礎支撐服務能力與水平，增強模型需求響應效率與服務支撐能力，開發數據治理輔助工具，并提高兩級數據治理技術支撐水平。此外，還要重視對全鏈路監測技術的研發，拓展監測介入范圍，以增強一致性監測水平。

在數據運營服務方面，要積極提高報表中心、標簽中心、指標中心、企業級智能機器人、流程自動化服務中心的支撐能力，并加快公司及算法模型庫建立的水準和速度，建立數據分析服務目錄，推動優秀成熟成果上線應用，提高數據產品通識化服務，以達到優秀成果可復用、可固化的效果，增強公司數據應用標準化與規范化水平，切實提升數據產品的運用能力。

6.5 做好數據安全防護，加強技術創新

要實現網絡及數據安全防護水平的提升，要重視對數據合規風險的有效管控，并推動數據合規審查、審核、評估、標準化與流程化以及線上化，以此來增強三道防線的協同審核能力，確保狀態數據安全，優化敏感數據識別與托米策略，以強化流程管控與數據共享過程的安全監測，提升網絡安全實戰攻防分析、處置與溯源能力。

另外，針對技術也要做到積極的創新，要提升技術創新能力和整體水平，支撐企業級知識圖譜建設，建立企業級知識計算引擎，并做到各專業知識庫的完善和建設，并加強智能數據搜索引擎的研發，提高數據查詢的效率，加快驗證評測平臺建設，以推進認證評測體系的科學化，構建支撐系統內外部熟悉產品研發運行與驗證測評。

而且還要做好創新成果的管理和轉化，并做好人工智能、大數據、區塊鏈等新興技術相關知識產權的創造與挖掘，提高知識產權保護意識，以強化科技成果的有效轉化。

6.6 深度挖掘數據機制，健全數據管理體系

要積極加快數據管理能力成熟度貫標評估工作，完善數據標準體系，強化重點領域標準研制與布局，加快數據資源匯聚，拓展數據接入覆蓋范圍，按需開展非結構化數據接入，實現增量數據高時效性接入。實現外部數據常態更新和共享運營，深化數據資源目錄建設，常態開展中臺數據治理，推動從源端提升數據質量。圍繞電網轉型升級等方向，暢通數據與業務融合渠道，做好公司重點業務的數據基礎服務，支撐做好數據增值服務專項工作。