面向新型電力系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型關(guān)鍵技術(shù)研究

面向新型電力系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型關(guān)鍵技術(shù)研究

Summary：當(dāng)前新型電力系統(tǒng)中的電源、電網(wǎng)、儲能、負荷等環(huán)節(jié)都是相互耦合且高度電力電子化，為保障高比例新能源并網(wǎng)消納、系統(tǒng)安全與可靠供電，需構(gòu)建數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新型電力系統(tǒng)以數(shù)據(jù)為核心推進光伏、風(fēng)能等多種能量信息與數(shù)據(jù)構(gòu)成信息搭建深度融合，深入到電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)中，實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)協(xié)同互動，為國家推進“雙碳”目標(biāo)提供有力支撐途徑。Keys：新型電力系統(tǒng)；數(shù)字化轉(zhuǎn)型；關(guān)鍵技術(shù)引言為了強化引領(lǐng)新型電力系統(tǒng)高質(zhì)高效發(fā)展，開展電網(wǎng)發(fā)展決策業(yè)務(wù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型架構(gòu)及路徑研究，本文通過分析新型電力系統(tǒng)典型特征、發(fā)展藍圖及其對數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求，研究制定發(fā)展業(yè)務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標(biāo)、時間點選擇及三階段數(shù)字化轉(zhuǎn)型策略，最后以規(guī)劃業(yè)務(wù)為例，制定數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑及實施策略，以期通過先行先試、帶頭示范、由點及面，最終實現(xiàn)推動電網(wǎng)公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型的全面開展。1電力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重大意義數(shù)字化轉(zhuǎn)型是落實國家數(shù)字經(jīng)濟和新基建戰(zhàn)略，實現(xiàn)數(shù)字經(jīng)濟強國的必然選擇全球進入數(shù)字經(jīng)濟時代，黨和政府高度重視數(shù)字化在建設(shè)數(shù)字經(jīng)濟強國中的賦能引領(lǐng)作用。２０１７年，我國政府將發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟上升為國家戰(zhàn)略。２０１９年，首次將數(shù)據(jù)作為生產(chǎn)要素納入分配制度，明確了數(shù)據(jù)要素以貢獻決定報酬。２０２０年，習(xí)近平總書記強調(diào)要抓住產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化賦予的機遇，加快５Ｇ網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。２０２０年８月，國務(wù)院國資委將數(shù)字化納入企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃。據(jù)統(tǒng)計，我國數(shù)字經(jīng)濟連續(xù)５年增速超過２４％，規(guī)模突破４０萬億大關(guān)，占ＧＤＰ比重近４０％，數(shù)字化已成為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的主旋律。新基建是以５Ｇ、大數(shù)據(jù)、ＡＩ、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等為代表的信息數(shù)字化的新型基礎(chǔ)設(shè)施，是推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新的重要載體和核心驅(qū)動力。在數(shù)字經(jīng)濟時代，數(shù)字化轉(zhuǎn)型離不開新基建支撐，如果沒有新基建支撐，數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標(biāo)就難以實現(xiàn)。由此可見，新基建為能源行業(yè)發(fā)展提供了難得的戰(zhàn)略機遇期，數(shù)字化建設(shè)成為能源行業(yè)發(fā)展的重要發(fā)力點。電力企業(yè)作為關(guān)系國家能源安全、保障國計民生的“大國重器”“國家隊”，落實國家數(shù)字經(jīng)濟和新基建戰(zhàn)略是自己的責(zé)任使命，必須抓住數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的“機會窗口”，發(fā)揮新基建的產(chǎn)業(yè)效應(yīng)，以數(shù)字技術(shù)為手段，以數(shù)字化賦能電力企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，在推動經(jīng)濟社會持續(xù)健康發(fā)展中，充分彰顯企業(yè)“六個力量”，推動我國成為世界領(lǐng)先的數(shù)字經(jīng)濟強國，為建設(shè)社會主義現(xiàn)代化強國注入強大活力和內(nèi)生動力。２新型電力電力系統(tǒng)構(gòu)建面臨的問題2.1源荷雙側(cè)隨機波動影響電力電量平衡新型電力系統(tǒng)需要同時面對供需雙側(cè)的巨大變化，新能源出力的強隨機性、波動性和用電負荷的日益尖峰化都給電力電量平衡帶來了巨大的挑戰(zhàn)，新能源傳統(tǒng)的源、荷實時平衡模式難以為繼，重新構(gòu)建源、荷、儲三者參與的非實時電力電量平衡模式，確?？煽俊⒏咝?、靈活的電力供應(yīng)，是必須解決的核心問題之一。2.2數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體規(guī)劃欠缺有些電力企業(yè)對數(shù)字化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的精神實質(zhì)把握不準(zhǔn)，對數(shù)據(jù)價值認識不到位，推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型動力不足，致使沒有從企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度進行頂層設(shè)計，對數(shù)字化轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)及實踐路徑較為模糊，沒有制定科學(xué)有效的戰(zhàn)略規(guī)劃、路線圖及施工圖，缺乏技術(shù)手段把數(shù)字技術(shù)應(yīng)用到企業(yè)各環(huán)節(jié)中去推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型，造成數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略與企業(yè)傳統(tǒng)的組織架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程、經(jīng)營模式、商業(yè)模式、企業(yè)文化等不匹配，推進企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型阻力大。2.3適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的支撐技術(shù)機理還需明確新能源接入至電壓支撐較弱、短路比不足的交流系統(tǒng)，無法實現(xiàn)鎖相同步；電力電子裝置的快速響應(yīng)特性，帶來寬頻振蕩等與電力電子相關(guān)的新穩(wěn)定形態(tài)。３數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能構(gòu)建新型電力系統(tǒng)針對新型電力系統(tǒng)面臨的充裕性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性、綠色低碳、政策機制五大主要技術(shù)挑戰(zhàn)，匹配了新型儲能、電力氣象、綠電制氫及電氫綜合利用、需求響應(yīng)、“雙高”電力系統(tǒng)仿真分析、電力電子設(shè)備主動支撐、靈活直流組網(wǎng)、新一代調(diào)控系統(tǒng)、電力市場、ＣＣＵＳ、碳減排／評估及電碳耦合等１２項關(guān)鍵性數(shù)字化技術(shù)，在數(shù)字化平臺的推動下，新型電力系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型也成為必然趨勢，通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的智能化和數(shù)字化，全面開展數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及應(yīng)用，解決電力系統(tǒng)發(fā)、輸、變、配、送等五大環(huán)節(jié)各要素的數(shù)字感知問題，讓電力系統(tǒng)實現(xiàn)了可預(yù)、可觀、可調(diào)、可控。其中數(shù)字化轉(zhuǎn)型關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用包含以下方面：3.1要強化全域數(shù)據(jù)采集隨著分布式電源、多元負荷和儲能設(shè)施的快速發(fā)展，新型電力系統(tǒng)的運行主體需要實時采集和高效處理海量設(shè)備的狀態(tài)、特征數(shù)據(jù)，推動全域互聯(lián)和深度感知，實現(xiàn)電力系統(tǒng)在數(shù)字空間的完整、準(zhǔn)確、即時映射。這包括拓展采集范圍、增強采集能力、統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、保障數(shù)據(jù)安全可靠。3.2傳感布局與精準(zhǔn)映射針對電力系統(tǒng)發(fā)、輸、變、配、送等五大場景的電氣量、環(huán)境量、狀態(tài)量、空間量、物理量、行為量等特征參量采用先進的傳感器、控制和軟件應(yīng)用程序和充分利用云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)從局部感知量向全局的確定性精準(zhǔn)映射轉(zhuǎn)變，從單純物理量的分析研判進行轉(zhuǎn)變，從電力物理系統(tǒng)的機理模型仿真和數(shù)據(jù)模型的信息物理耦合仿真預(yù)測轉(zhuǎn)變。3.3要能支撐電力系統(tǒng)運行控制電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)形態(tài)的演變導(dǎo)致電力系統(tǒng)運行機理、平衡模式發(fā)生重大變化，需要運用數(shù)字化技術(shù)提高發(fā)、輸、變、配、用各環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換效率和可靠性。一是提升新能源出力及負荷變化預(yù)測、并網(wǎng)承載能力評估、電力電量平衡仿真等能力，助力優(yōu)化系統(tǒng)運行控制體系。二是充分利用智能終端算力資源，開展預(yù)測性運維、微網(wǎng)和電動汽車充電站智能管理等業(yè)務(wù)，實現(xiàn)分布式電源節(jié)點和負荷節(jié)點的自適、自優(yōu)及自愈。三是在線計算新能源消納空間，實時發(fā)布電網(wǎng)調(diào)節(jié)需求，引導(dǎo)客戶積極參與需求側(cè)響應(yīng)，加強電網(wǎng)與各類資源主體的互動響應(yīng)和柔性調(diào)度，提高可再生能源消納水平和電力系統(tǒng)平衡能力。3.4數(shù)字化轉(zhuǎn)型必須經(jīng)歷“技術(shù)服務(wù)驅(qū)動型”由實物資產(chǎn)驅(qū)動型轉(zhuǎn)向技術(shù)服務(wù)驅(qū)動型之路是非常艱難的，比如，美國ＩＢＭ公司，歷經(jīng)了十年艱辛才從信息產(chǎn)品供應(yīng)商成功轉(zhuǎn)型為信息技術(shù)服務(wù)商。“數(shù)據(jù)資產(chǎn)驅(qū)動型”是“技術(shù)服務(wù)驅(qū)動型”的升級版，如果邁過“技術(shù)服務(wù)驅(qū)動轉(zhuǎn)型”，直接跨入“數(shù)據(jù)資產(chǎn)驅(qū)動型”企業(yè)，是難以成功的。電力企業(yè)由于存在“重實物資產(chǎn)”思維慣性，如果不構(gòu)建以客戶為中心的一整套組織、流程、技術(shù)、服務(wù)、文化體系，由“實物資產(chǎn)驅(qū)動型”企業(yè)轉(zhuǎn)為“技術(shù)服務(wù)驅(qū)動型”企業(yè)的難度就可想而知。因此，要圍繞客戶價值構(gòu)建企業(yè)目標(biāo)，推動“實物資產(chǎn)驅(qū)動型”向“技術(shù)服務(wù)驅(qū)動型”轉(zhuǎn)變。結(jié)束語綜上所述：基于數(shù)字化轉(zhuǎn)型構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，首先以滿足電力設(shè)備智能感知與信息采集需求，發(fā)展基于高可信、高精度、廣集成、低功耗、微型化的各類智能化設(shè)備是配網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)；其次以滿足海量數(shù)據(jù)采集、分析、應(yīng)用、決策需求，發(fā)展符合未來數(shù)字化電力業(yè)務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)是配網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必由之路和先行之舉，如可信操作系統(tǒng)、云邊協(xié)同框架、電網(wǎng)資源業(yè)務(wù)中臺、ＰＭＳ等軟件系統(tǒng)；最后結(jié)合電力作業(yè)流程數(shù)字化，提升“站—線—變”關(guān)鍵節(jié)點的數(shù)字化水平，增強配網(wǎng)調(diào)控能力和安全性，提升整體運行效率，實現(xiàn)“兩碳”目標(biāo)。Reference[1]李睿,田士君,叢鵬偉,肖漢雄,馬莉.能源電力數(shù)字化轉(zhuǎn)型關(guān)鍵問題探討[J].中國國情國力,2019[2]鄧恢平.提高數(shù)字化新技術(shù)落地應(yīng)用能力