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数字电网将全面赋能新型电力系统构建

[宁波电工电气协会]发表于 2021-09-01 08:35:48 阅读次数：0 次

   践行碳达峰碳中和战略，能源是主战场，电力是主力军。南方电网公司先后发布《数字电网推动构建以新能源为主体的新型电力系统白皮书》和《南方电网公司建设新型电力系统行动方案(2021-2030年)》，明确数字电网是承载新型电力系统的最佳形态，南方电网公司将在构建新型电力系统进程中加快步伐，发挥先行示范作用。
   两年来，南方电网公司大力推进数字化转型和数字电网建设，2019年印发《公司数字化转型和数字电网建设行动方案》，首次提出“数字电网”概念，构成了以“4321”工程为主要内容的数字化转型技术路线。2020年将行动方案升级形成2020年版，进一步明确了数字电网的内涵和外延。
   对于电网企业而言，数字化转型的意义在于通过数字技术改造传统电网业务的生产及管理模式，提高全要素生产率，释放数字技术对业务的放大、叠加和倍增作用，打造数字电网支撑承载新型电力系统，引领模式创新和机制创新，创造新的效益增长点，助力“双碳”目标实现。
 
   新型电力系统与数字化转型
 
   (一)新型电力系统的特征
 
   新型电力系统主要以新能源为主体，是实现碳达峰、碳中和目标的重要手段，是推动能源革命、保障能源供应安全的重要战略举措，是推动绿色能源技术创新发展、提升能源产业基础能力和产业链现代化水平的重要抓手，具备以下三个特征。
   绿色高效。新能源将成为新增电源的主体，并在电源结构中占主导地位。终端能源消费“新电气化”进程加快，用能清洁化和能效水平显著提升。电力体制改革持续深化，市场在能源资源配置中的决定性作用充分发挥。
   柔性开放。电网作为消纳高比例新能源的核心枢纽作用更加显著。储能规模化应用有力提升电力系统调节能力、综合效率和安全保障能力。
   数字赋能。新型电力系统将呈现数字与物理系统深度融合，以数据流引领和优化能量流、业务流。以数据作为核心生产要素，打通源网荷储各环节信息，依托强大的“电力+算力”，通过海量信息数据分析和高性能计算技术，实现电力系统安全稳定运行和资源大范围优化配置，使电网具备超强感知能力、智慧决策能力和快速执行能力。
 
   (二)电网企业数字化转型的特征
 
   数字化转型是充分应用数字技术驱动业务、流程及服务的根本性变革，具备以下三个特征。
   灵活高效的敏态IT架构。传统的稳态架构适用于业务相对稳定的企业级应用，但对于市场化、新兴的业务，则难以满足快速变化的业务和市场的需要。敏态IT架构是一种为快速响应业务变化，利用敏捷开发持续交付、灵活支持上层应用创新的IT架构，具备以下特点：一是将相对稳定的功能模块拆分为微服务，通过容器实现高度自动化的开发运维一体化管理；二是敏态IT架构将重用程度高的功能封装为业务组件、数据组件和技术组件，业务应用可按需组装开发并快速上线；三是敏态IT架构提供了统一管理、弹性扩容、按需分配、无感修复的一站式安全防护能力。
   智能化、自动化的数字化应用场景。信息化是在线上完成业务协调、流程处理、关键信息采集录入，业务主体工作仍需在物理世界中以线下方式完成。数字化则将物理世界模型按照“镜像”的方式复制为数字化世界，大部分的线下工作在数字化世界中完成，数字化世界的结果信息，通过指挥物理世界的设备和机器完成操作。
   数字化转型将推动企业根本性变革。数字化转型不仅仅是数字技术的应用，还会创造出崭新的数字化应用场景，为企业带来全方位的变革，包括以下六个方面。一是在作业模式方面，通过人工智能结合物联网，以机器代人的方式，将作业人员从繁杂重复的操作中解放出来；二是在流程管理方面，通过数字化展现、机器人流程自动化，促进企业管理流程的扁平化、协同化、自动化；三是在组织结构方面，新技术的应用促使企业组织结构发生新的变化，如成立创新部门；四是在企业决策方面，利用大数据为企业实现自动判断和科学决策；五是在客户关系方面，通过数字化客户渠道、数据资产运营两个维度，促进企业和用户更多地互动，进一步细分市场和提供个性化的产品及服务，实现客户服务全新体验；六是在生态构建方面，通过构建面向政府、上下游产业和用户的互联互通平台，广泛整合各环节资源，挖掘数据资产价值，催生新的商业模式，形成能源生态圈。
 
   (三)数字化转型与新型电力系统的关系
 
   电网企业通过数字化转型，将建成一个数字化、智能化和互联网化的新型电网——数字电网。数字电网是以云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、区块链等新一代数字技术为核心驱动力，以数据为关键生产要素，以现代电力能源网络与新一代信息网络为基础，通过数字技术与能源企业业务、管理深度融合，不断提高数字化、网络化、智能化水平，而形成的新型能源生态系统，具有灵活性、开放性、交互性、经济性、共享性等特性，使电网更加安全、可靠、绿色、高效、智能。
   数字电网将成为承载新型电力系统的最佳形态。基于数字化的信息与物理系统融合将成为新型电力系统的显著特征，新一代数字技术将成为推动新型电力系统发展的核心动力。在新型电力系统中，小微传感、芯片化智能终端提供灵活、便捷、准确、高效的边缘感知和控制能力，形成覆盖新型电力系统的神经末梢网络；云计算、物联网提供超大规模信息连接和处理能力，奠定新型电力系统关键的数字基础设施；区块链提供高强度的数据管理和保护能力，构筑新型电力系统生态发展的安全核心。
 
   构建新型电力系统面临的挑战
 
   对持续可靠供电提出挑战。新能源的随机性、波动性、间歇性对持续可靠供电带来挑战，常规电源调节难以应对新能源日内功率波动，新能源消纳存在巨大挑战。由于风光等新能源发电不确定性大，风电发电量主要集中在春冬两季，光伏发电量主要集中在夏秋两季；另一方面，风电利用小时数、光伏利用小时数相差很大，对持续可靠供电提出更高要求。
   对电网安全稳定运行提出挑战。新能源具有广泛的接入优势，但存在动态无功支撑不足、系统电压稳定问题突出的难点。大规模新能源接入使系统不确定性增加，对电网安全构成威胁；同时，新能源应用还存在发电单体容量小、数量多的问题。未来，全国新能源发电单元将达数千万，气象环境、运行控制等信号数量可达数十亿，系统调度运行极其复杂，控制措施配置和实施难度大。
   对电力系统经济运行提出挑战。新能源能量密度小、发电年利用小时数低，且大型新能源基地通常远离负荷中心,为保障高比例新能源并网消纳、系统安全与可靠供电，总体上新型电力系统建设和运营成本将上升。电网企业必须履行好保底供电责任，统筹好系统可靠安全供电和经济性之间的关系，及时开展电价趋势分析，推动电源侧降本增效，用户侧节能提效，利用灵活的市场机制释放源网荷储各环节潜力，将供电成本控制在合理范围。
 
   数字电网将全面赋能新型电力系统构建
 
   数字电网将依托新一代数字技术，整合多元异构数据，应用大数据、人工智能等技术提升新型电力系统中海量异构数据的高效敏捷处理能力，多元算力架构提供超强算力，实现“电力+算力”深度融合，从“源网荷储”各侧数字赋能新型电力系统，有效承载新型电力系统中大规模新能源的安全、可靠、高效接入。
   在“源”侧。数字电网将进一步提高能源生产的清洁低碳水平。数字技术将极大地提升新能源的监视、控制、保护能力，作用于风电场、光伏电站等实时状态监测、发电功率预测、自动发电控制和无人值守运维等关键业务，大幅提升新能源的“可观、可测、可控”水平。数字技术将极大地提升传统SCADA系统的功能和性能，支持千万台级新能源发电设备作为主力电源参与电力系统调控过程，奠定新型电力系统充分消纳新能源、确保安全运行和清洁低碳的关键基础。
   在“网”侧。数字电网将支撑新型电力系统中万物互联和全面感知，实现电网状态、设备状态、交易状态、管理状态的全面透明，大幅提升电力系统发、输、变、配、用各环节的运行效率和安全水平：基于全面、准确、透明的数据收集和分析，及时发现、预警电网风险，做出智能判断和决策；基于数字处理、学习、分析、洞察等技术，全面提高电力系统安全、可靠、绿色、高效运行水平。
   在“荷”侧。数字电网将是践行“人民电业为人民”的关键途径，大数据和人工智能可以对客户需求进行精准分析，最大限度地满足清洁化、个性化、便捷化用电需求。依托互联网客户服务平台，以数字化手段提供更加灵活、高效、个性化的用能普惠服务以及能效管理、节能服务等增值服务，着力提升能源使用效率，全力服务需求侧绿色低碳转型，促进电动汽车、储能、微电网、电能替代、综合能源服务的发展，加快推进现代供电服务体系建设，为用户提供绿色、低碳、便捷、高效的新型供电服务，满足客户对美好生活的能源电力需求。
   在“储”侧。发挥数据作为核心生产要素作用，贯通海量分布式发电、储能系统、充电桩、柔性负荷等各主体信息，为储能配网高效协同互动、引导储能设施有序充放电提供数据支撑。充分运用大数据、人工智能等技术，形成适应抽水蓄能、新型储能等新兴市场主体参与的市场交易机制，促进用户侧深度参与电力系统调节，有利于深化南方区域电力辅助服务市场建设。
   数字电网将更好地体现电网在新型电力系统中的平台作用和枢纽作用，奠定新型电力系统关键的数字基础设施，实现“源网荷储”高度协同，使电网服务从以“优质电力”为核心的主营业务拓展到以“强大算力”为核心的数字产业领域，不断培育新产品、新模式、新业态、新场景，为企业带来全方位的变革，进一步推动数字经济创新发展。
(来源：南方电网报 作者：许冠中)
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