数字技术赋能新型电力系统建设研究

杜钰 符士侃

（国网江苏省电力有限公司信息通信分公司，江苏南京 210024）

1.国家“双碳”目标

当前世界能源发展面临着能源紧张、环境污染、气候变化三大难题。2020年9月，在第七十五届联合国大会上，习总书记提出中国的二氧化碳排放量达到峰值和实现碳中和的时间截点分别是2030年和2060年。

2020年风力、光能发电占全国发电总量9.5%，接近世界平均水平的10%。近年来，我国煤电增量依然比可再生能源增量多，电源结构优化速度不及预期。

2.“双碳”下的新型电力系统

以国家能源战略为引领的碳达峰、碳中和目标，是党中央经过深思熟虑作出的重大决策。作为我国最大的碳排放行业，电力的减排效果对实现 “双碳”目标至关重要。

为支撑实现碳达峰、碳中和战略目标，新型电力系统以数字电网建设为基础，探索多种模式构建以新能源为主体的新型电力系统，建立多学科融合下的多维立体化的科学技术体系，实现以数字孪生为代表的技术搭建物理世界联结数字世界的通道，高度融合能源领域先进的电力电子装备和数字电网[1]。

3.新型电力系统的数字特征

3.1 电气化进程加快

我国重要行业包括工业、建筑、交通等下游用能电气化水平将在2060年达到约50%、75%和50%水平，远高于目前的30%、30%和5%。下游用能电气化水平会随着数字经济的发展而进一步提高，其结果包括电力电子硬件装备的广泛应用，为电气化进程提供助力。

3.2 非化石能源电源体量增速

截至2020年年底，“十三五”期间全口径电源装机容量年均增长7.6%，其中非化石能源装机年均增速达13.1%，煤电装机容量年均增长3.7%。从发电量看，非化石能源发电量年均增速达10.6%，高出同期煤电发电量增速7.1%。

3.3 新能源消纳比例不断提高

大电网柔性互联将分布式新能源聚合成实体，促进新资源通过电力网络远距离送到其他用电地区进行消纳。2020年，全国平均弃风率和弃光率分别降至3%和2%，弃水电量也明显减少。

4.构建新型电力系统面临的新形势新要求

传统电力系统主要以化石能源为输入主体。从供需两侧的角度看，传统电力系统是通过一个精准可控的供电系统，去匹配一个基本可测的用电系统，成熟的技术可以保证电力系统安全可靠运行。

“双碳”新形势下，新型电力系统则是以风能、太阳能等新能源为主体，多种能源大规模并网的系统。然而，新能源发电的确定性、稳定性和连续性较低，在当前技术条件下未能满足对电网侧的电力支撑；另外在极端天气下新能源发电能力非常有限。在用电侧也存在有大量分布式新能源接入，大大影响了电网侧对用电负荷预测的准确性。这意味着电网侧和用电侧均出现随机波动性，挑战电力系统的平衡控制能力和灵活调度能力。

新型电力系统对可靠供电、稳定连续和价值运行带来新的要求，需要系统谋划统筹好四个方面，包括：统筹好新能源与电力保障的关系，建设好源网荷储融合度高的数字电网，协调好新能源与电力供应效益的关系，保障好能源并网与运行安全的生产基石[2]。

5.数字技术是支撑新型电力系统各环节的关键

深度融合数字与物理世界是数字电力系统的底层建设逻辑。数字电力系统以特征数据作为关键因子联结“源网荷储”物理场景，实现发电侧“系统可视、精准预警、高度可控”，电网侧运用边融合和先进控制技术增强新能源场站主动参与的系统调峰调频能力，用电侧反馈实时闲余资源响应调节要求。

在“云大物移智”等数字技术的支撑下，推进电力系统配置更加有灵敏的“传感器”和更加聪敏的“处理中心”，让更多新能源适配参与调度控制过程；坚持集中式和分布式并举、就近消纳为主的原则优新能源发电设备的布局，支持继续实施西部地区分布式光伏扶贫，利用智能传感、物联网技术等增强对分布式新能源的监控水平。

6.数字技术赋能新型电力系统建设建议

6.1 连接未连接，赋能无线化

连接未连接主要是指电力发、输、变、配、用五个环节当中的配电和用电环节，其特征是点多面广、需要全程全域全覆盖，通过5G接入和互联，解决传统配用电业务被通信卡脖子的痛点；赋能无线化更多是针对局域园区有限覆盖场景，通过5G给设备剪辫子，满足接入的需求。

6.2 建设高融合、智能化、数字化电力系统

打造高融合数字化智能电网适应高比例新能源、高比例电力电子设备需要，全面提高电网体系运行效率，加快新能源电力系统应用环节技术改变和生产模式创新，构建新一代调度控制系统。

6.3 助力能源消费革命，推动绿色新生活

借助现有的现代供电服务体系，推动数字技术在电力资源配置中的使用，打造生态化、数字化、智慧化为基础的不同专业绿色业务集成。通过引导客户体验绿色用能方式，协助客户释放绿色节能潜力。通过物联网和区块链技术，在推动各方绿色生活互动的同时，助力能源消费革命，提升社会效益[3]。

6.4 抓好能力建设，提高数据运营水平

积极强化基础平台能力和整体建设水平，推进状态数据计算与相关服务等关键功能的升级和推广以及灵活运用，要全面提高中台基础支撑服务能力与水平，增强模型需求响应效率与服务支撑能力，开发数据治理辅助工具，并提高两级数据治理技术支撑水平。此外，还要重视对全链路监测技术的研发，拓展监测介入范围，以增强一致性监测水平。

在数据运营服务方面，要积极提高报表中心、标签中心、指标中心、企业级智能机器人、流程自动化服务中心的支撑能力，并加快公司及算法模型库建立的水准和速度，建立数据分析服务目录，推动优秀成熟成果上线应用，提高数据产品通识化服务，以达到优秀成果可复用、可固化的效果，增强公司数据应用标准化与规范化水平，切实提升数据产品的运用能力。

6.5 做好数据安全防护，加强技术创新

要实现网络及数据安全防护水平的提升，要重视对数据合规风险的有效管控，并推动数据合规审查、审核、评估、标准化与流程化以及线上化，以此来增强三道防线的协同审核能力，确保状态数据安全，优化敏感数据识别与托米策略，以强化流程管控与数据共享过程的安全监测，提升网络安全实战攻防分析、处置与溯源能力。

另外，针对技术也要做到积极的创新，要提升技术创新能力和整体水平，支撑企业级知识图谱建设，建立企业级知识计算引擎，并做到各专业知识库的完善和建设，并加强智能数据搜索引擎的研发，提高数据查询的效率，加快验证评测平台建设，以推进认证评测体系的科学化，构建支撑系统内外部熟悉产品研发运行与验证测评。

而且还要做好创新成果的管理和转化，并做好人工智能、大数据、区块链等新兴技术相关知识产权的创造与挖掘，提高知识产权保护意识，以强化科技成果的有效转化。

6.6 深度挖掘数据机制，健全数据管理体系

要积极加快数据管理能力成熟度贯标评估工作，完善数据标准体系，强化重点领域标准研制与布局，加快数据资源汇聚，拓展数据接入覆盖范围，按需开展非结构化数据接入，实现增量数据高时效性接入。实现外部数据常态更新和共享运营，深化数据资源目录建设，常态开展中台数据治理，推动从源端提升数据质量。围绕电网转型升级等方向，畅通数据与业务融合渠道，做好公司重点业务的数据基础服务，支撑做好数据增值服务专项工作。