數(shù)字技術(shù)賦能新型電力系統(tǒng)建設(shè)研究

杜鈺 符士侃

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司信息通信分公司，江蘇南京 210024）

1.國(guó)家“雙碳”目標(biāo)

當(dāng)前世界能源發(fā)展面臨著能源緊張、環(huán)境污染、氣候變化三大難題。2020年9月，在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上，習(xí)總書記提出中國(guó)的二氧化碳排放量達(dá)到峰值和實(shí)現(xiàn)碳中和的時(shí)間截點(diǎn)分別是2030年和2060年。

2020年風(fēng)力、光能發(fā)電占全國(guó)發(fā)電總量9.5%，接近世界平均水平的10%。近年來(lái)，我國(guó)煤電增量依然比可再生能源增量多，電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化速度不及預(yù)期。

2.“雙碳”下的新型電力系統(tǒng)

以國(guó)家能源戰(zhàn)略為引領(lǐng)的碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大決策。作為我國(guó)最大的碳排放行業(yè)，電力的減排效果對(duì)實(shí)現(xiàn) “雙碳”目標(biāo)至關(guān)重要。

為支撐實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)，新型電力系統(tǒng)以數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)為基礎(chǔ)，探索多種模式構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，建立多學(xué)科融合下的多維立體化的科學(xué)技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)以數(shù)字孿生為代表的技術(shù)搭建物理世界聯(lián)結(jié)數(shù)字世界的通道，高度融合能源領(lǐng)域先進(jìn)的電力電子裝備和數(shù)字電網(wǎng)[1]。

3.新型電力系統(tǒng)的數(shù)字特征

3.1 電氣化進(jìn)程加快

我國(guó)重要行業(yè)包括工業(yè)、建筑、交通等下游用能電氣化水平將在2060年達(dá)到約50%、75%和50%水平，遠(yuǎn)高于目前的30%、30%和5%。下游用能電氣化水平會(huì)隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而進(jìn)一步提高，其結(jié)果包括電力電子硬件裝備的廣泛應(yīng)用，為電氣化進(jìn)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(jī)容量年均增長(zhǎng)7.6%，其中非化石能源裝機(jī)年均增速達(dá)13.1%，煤電裝機(jī)容量年均增長(zhǎng)3.7%。從發(fā)電量看，非化石能源發(fā)電量年均增速達(dá)10.6%，高出同期煤電發(fā)電量增速7.1%。

3.3 新能源消納比例不斷提高

大電網(wǎng)柔性互聯(lián)將分布式新能源聚合成實(shí)體，促進(jìn)新資源通過電力網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離送到其他用電地區(qū)進(jìn)行消納。2020年，全國(guó)平均棄風(fēng)率和棄光率分別降至3%和2%，棄水電量也明顯減少。

4.構(gòu)建新型電力系統(tǒng)面臨的新形勢(shì)新要求

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)主要以化石能源為輸入主體。從供需兩側(cè)的角度看，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是通過一個(gè)精準(zhǔn)可控的供電系統(tǒng)，去匹配一個(gè)基本可測(cè)的用電系統(tǒng)，成熟的技術(shù)可以保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

“雙碳”新形勢(shì)下，新型電力系統(tǒng)則是以風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源為主體，多種能源大規(guī)模并網(wǎng)的系統(tǒng)。然而，新能源發(fā)電的確定性、穩(wěn)定性和連續(xù)性較低，在當(dāng)前技術(shù)條件下未能滿足對(duì)電網(wǎng)側(cè)的電力支撐；另外在極端天氣下新能源發(fā)電能力非常有限。在用電側(cè)也存在有大量分布式新能源接入，大大影響了電網(wǎng)側(cè)對(duì)用電負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。這意味著電網(wǎng)側(cè)和用電側(cè)均出現(xiàn)隨機(jī)波動(dòng)性，挑戰(zhàn)電力系統(tǒng)的平衡控制能力和靈活調(diào)度能力。

新型電力系統(tǒng)對(duì)可靠供電、穩(wěn)定連續(xù)和價(jià)值運(yùn)行帶來(lái)新的要求，需要系統(tǒng)謀劃統(tǒng)籌好四個(gè)方面，包括：統(tǒng)籌好新能源與電力保障的關(guān)系，建設(shè)好源網(wǎng)荷儲(chǔ)融合度高的數(shù)字電網(wǎng)，協(xié)調(diào)好新能源與電力供應(yīng)效益的關(guān)系，保障好能源并網(wǎng)與運(yùn)行安全的生產(chǎn)基石[2]。

5.數(shù)字技術(shù)是支撐新型電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵

深度融合數(shù)字與物理世界是數(shù)字電力系統(tǒng)的底層建設(shè)邏輯。數(shù)字電力系統(tǒng)以特征數(shù)據(jù)作為關(guān)鍵因子聯(lián)結(jié)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”物理場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)發(fā)電側(cè)“系統(tǒng)可視、精準(zhǔn)預(yù)警、高度可控”，電網(wǎng)側(cè)運(yùn)用邊融合和先進(jìn)控制技術(shù)增強(qiáng)新能源場(chǎng)站主動(dòng)參與的系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻能力，用電側(cè)反饋實(shí)時(shí)閑余資源響應(yīng)調(diào)節(jié)要求。

在“云大物移智”等數(shù)字技術(shù)的支撐下，推進(jìn)電力系統(tǒng)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(diào)度控制過程；堅(jiān)持集中式和分布式并舉、就近消納為主的原則優(yōu)新能源發(fā)電設(shè)備的布局，支持繼續(xù)實(shí)施西部地區(qū)分布式光伏扶貧，利用智能傳感、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等增強(qiáng)對(duì)分布式新能源的監(jiān)控水平。

6.數(shù)字技術(shù)賦能新型電力系統(tǒng)建設(shè)建議

6.1 連接未連接，賦能無(wú)線化

連接未連接主要是指電力發(fā)、輸、變、配、用五個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中的配電和用電環(huán)節(jié)，其特征是點(diǎn)多面廣、需要全程全域全覆蓋，通過5G接入和互聯(lián)，解決傳統(tǒng)配用電業(yè)務(wù)被通信卡脖子的痛點(diǎn)；賦能無(wú)線化更多是針對(duì)局域園區(qū)有限覆蓋場(chǎng)景，通過5G給設(shè)備剪辮子，滿足接入的需求。

6.2 建設(shè)高融合、智能化、數(shù)字化電力系統(tǒng)

打造高融合數(shù)字化智能電網(wǎng)適應(yīng)高比例新能源、高比例電力電子設(shè)備需要，全面提高電網(wǎng)體系運(yùn)行效率，加快新能源電力系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)節(jié)技術(shù)改變和生產(chǎn)模式創(chuàng)新，構(gòu)建新一代調(diào)度控制系統(tǒng)。

6.3 助力能源消費(fèi)革命，推動(dòng)綠色新生活

借助現(xiàn)有的現(xiàn)代供電服務(wù)體系，推動(dòng)數(shù)字技術(shù)在電力資源配置中的使用，打造生態(tài)化、數(shù)字化、智慧化為基礎(chǔ)的不同專業(yè)綠色業(yè)務(wù)集成。通過引導(dǎo)客戶體驗(yàn)綠色用能方式，協(xié)助客戶釋放綠色節(jié)能潛力。通過物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)，在推動(dòng)各方綠色生活互動(dòng)的同時(shí)，助力能源消費(fèi)革命，提升社會(huì)效益[3]。

6.4 抓好能力建設(shè)，提高數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)水平

積極強(qiáng)化基礎(chǔ)平臺(tái)能力和整體建設(shè)水平，推進(jìn)狀態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算與相關(guān)服務(wù)等關(guān)鍵功能的升級(jí)和推廣以及靈活運(yùn)用，要全面提高中臺(tái)基礎(chǔ)支撐服務(wù)能力與水平，增強(qiáng)模型需求響應(yīng)效率與服務(wù)支撐能力，開發(fā)數(shù)據(jù)治理輔助工具，并提高兩級(jí)數(shù)據(jù)治理技術(shù)支撐水平。此外，還要重視對(duì)全鏈路監(jiān)測(cè)技術(shù)的研發(fā)，拓展監(jiān)測(cè)介入范圍，以增強(qiáng)一致性監(jiān)測(cè)水平。

在數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)服務(wù)方面，要積極提高報(bào)表中心、標(biāo)簽中心、指標(biāo)中心、企業(yè)級(jí)智能機(jī)器人、流程自動(dòng)化服務(wù)中心的支撐能力，并加快公司及算法模型庫(kù)建立的水準(zhǔn)和速度，建立數(shù)據(jù)分析服務(wù)目錄，推動(dòng)優(yōu)秀成熟成果上線應(yīng)用，提高數(shù)據(jù)產(chǎn)品通識(shí)化服務(wù)，以達(dá)到優(yōu)秀成果可復(fù)用、可固化的效果，增強(qiáng)公司數(shù)據(jù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化水平，切實(shí)提升數(shù)據(jù)產(chǎn)品的運(yùn)用能力。

6.5 做好數(shù)據(jù)安全防護(hù)，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新

要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)安全防護(hù)水平的提升，要重視對(duì)數(shù)據(jù)合規(guī)風(fēng)險(xiǎn)的有效管控，并推動(dòng)數(shù)據(jù)合規(guī)審查、審核、評(píng)估、標(biāo)準(zhǔn)化與流程化以及線上化，以此來(lái)增強(qiáng)三道防線的協(xié)同審核能力，確保狀態(tài)數(shù)據(jù)安全，優(yōu)化敏感數(shù)據(jù)識(shí)別與托米策略，以強(qiáng)化流程管控與數(shù)據(jù)共享過程的安全監(jiān)測(cè)，提升網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)戰(zhàn)攻防分析、處置與溯源能力。

另外，針對(duì)技術(shù)也要做到積極的創(chuàng)新，要提升技術(shù)創(chuàng)新能力和整體水平，支撐企業(yè)級(jí)知識(shí)圖譜建設(shè)，建立企業(yè)級(jí)知識(shí)計(jì)算引擎，并做到各專業(yè)知識(shí)庫(kù)的完善和建設(shè)，并加強(qiáng)智能數(shù)據(jù)搜索引擎的研發(fā)，提高數(shù)據(jù)查詢的效率，加快驗(yàn)證評(píng)測(cè)平臺(tái)建設(shè)，以推進(jìn)認(rèn)證評(píng)測(cè)體系的科學(xué)化，構(gòu)建支撐系統(tǒng)內(nèi)外部熟悉產(chǎn)品研發(fā)運(yùn)行與驗(yàn)證測(cè)評(píng)。

而且還要做好創(chuàng)新成果的管理和轉(zhuǎn)化，并做好人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)造與挖掘，提高知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)，以強(qiáng)化科技成果的有效轉(zhuǎn)化。

6.6 深度挖掘數(shù)據(jù)機(jī)制，健全數(shù)據(jù)管理體系

要積極加快數(shù)據(jù)管理能力成熟度貫標(biāo)評(píng)估工作，完善數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，強(qiáng)化重點(diǎn)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)研制與布局，加快數(shù)據(jù)資源匯聚，拓展數(shù)據(jù)接入覆蓋范圍，按需開展非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)接入，實(shí)現(xiàn)增量數(shù)據(jù)高時(shí)效性接入。實(shí)現(xiàn)外部數(shù)據(jù)常態(tài)更新和共享運(yùn)營(yíng)，深化數(shù)據(jù)資源目錄建設(shè)，常態(tài)開展中臺(tái)數(shù)據(jù)治理，推動(dòng)從源端提升數(shù)據(jù)質(zhì)量。圍繞電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí)等方向，暢通數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)融合渠道，做好公司重點(diǎn)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)服務(wù)，支撐做好數(shù)據(jù)增值服務(wù)專項(xiàng)工作。