電力數(shù)據(jù)化2030介紹

電力數(shù)字化電力數(shù)字化2030序言一《電力數(shù)字化2030》報告描繪通過數(shù)字化技術與電力技術的深度融合構建起電力系統(tǒng)數(shù)字孿生藍圖；序言二能電網(wǎng)基礎原理和電力系統(tǒng)技術的發(fā)展推動了電網(wǎng)運行和管理變得更加柔性、堅強和智能，電池技術和工少對于化石能源的依賴？如何在保證安全可靠前提下盡可能地響應更加多元化的用電需求？如何持續(xù)降低從傳統(tǒng)的“發(fā)輸變配用調(diào)”產(chǎn)業(yè)鏈條貫通發(fā)展到現(xiàn)如今“源網(wǎng)荷儲協(xié)同”產(chǎn)業(yè)場景融合，電力行業(yè)面展也出現(xiàn)了元宇宙、Web3.0、邊端智能、6G、萬兆無線通訊、量子計算、量子通訊等大量分支和升級。本原因，更準確地鎖定關鍵技術，更有效地思考解決方案。球電力行業(yè)幾十年的發(fā)展和變革。我們清楚地序言三設，推進電力系統(tǒng)設備聯(lián)接互通，并將智能注入行業(yè)。圍繞“發(fā)-輸-變-配-用”等電力系統(tǒng)創(chuàng)新連接、計算、智能等ICT價值，推進構建現(xiàn)代設備資產(chǎn)全壽命管理體系，降低電力資產(chǎn)的運行風險、趨勢的綜合研判，我們樂觀地預測2030年行業(yè)領先的數(shù)字化電力企業(yè)終端網(wǎng)聯(lián)化率將超過95%，云化滲透率超過60%，邊緣智能的采用率將超過60%，電力通信可靠性達到7個9；電力數(shù)字化將具備綠色網(wǎng)ICT基礎設施業(yè)務管理委員會主任i 1第一章、電力數(shù)字化背景及目標 2（一）電力數(shù)字化發(fā)展背景 2（二）電力數(shù)字化核心目標 2第二章、電力數(shù)字化場景描繪 4（一）電力數(shù)字化藍圖構想 4（二）電力數(shù)字化典型場景分析 6場景一：數(shù)字綠色電廠 8全周期數(shù)字孿生 8 9關鍵技術應用2：機器學習有效支撐電廠 9遠程智能集控 10場景二：電網(wǎng)數(shù)字巡檢 12 13 13 13 14關鍵技術應用2：高級智能，實現(xiàn)預測性維 14場景三：多源自愈配網(wǎng) 16 16 17關鍵技術應用2：從終端智能到邊緣智能 17關鍵技術應用3：從電纜通信到光纖通信 17 18 18 18關鍵技術應用3：機器學習助應對更優(yōu)、恢復更快 19場景四：多能協(xié)同互補 20 20 21關鍵技術應用2：智能算法與大數(shù)據(jù)，用能自主調(diào) 21 21 22 22場景五：跨域電力調(diào)度 24智能電網(wǎng)調(diào)度 24 25 25虛擬電廠 25 25關鍵技術應用2：統(tǒng)一終端與標準協(xié)議助力遠程調(diào)度與控制 26場景六：賦能綠色低碳 28碳交易 28 29碳普惠 29 29電力數(shù)字化技術在六大核心業(yè)務場景中的應用總結 31第三章、電力數(shù)字化技術特征 32（一）關鍵技術特征 32特征一：綠色網(wǎng)絡 32 32特征二：安全可靠 33 33 34特征三：泛在感知 35 35特征四：實時網(wǎng)聯(lián) 365G+Wifi/GWL，內(nèi)外搭配降低端到 36特征五：智能內(nèi)生 37電力智算一張網(wǎng)，打造最強算力底座 38微型機器學習（TinyML讓邊緣更智能 38特征六：服務開放 39開放式云網(wǎng)架構，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、能力共惠、生態(tài)共建、產(chǎn)業(yè)共榮 40（二）目標技術架構 42 45 461當今世界，綠色低碳發(fā)展已經(jīng)成為一個重要趨勢，許多國家把發(fā)展綠色低碳產(chǎn)業(yè)作為推動經(jīng)濟結構調(diào)整的重要舉措，全球正在加快綠色低碳基礎設施布局。中國于2020年9月提出力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值，并努力爭取2060實現(xiàn)碳中和的“3060”雙碳目標，開啟了“雙碳”目標引領下的綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展新征程。北美大清潔能源等重點領域加大投資，并重點補貼電動車德國將放棄化石燃料的目標提前至2035年，擬加速風能、太陽能等可再生能源基礎設施建設，實現(xiàn)100%可再生能源供給。落實綠色低碳發(fā)展目標，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍。通過不斷提高終端電氣化率，能有效降能源的滲透。其中，以光伏和風電為代表的新能源生能源為電力系統(tǒng)疊加高比例電力電子設備的同時，將呈現(xiàn)高彈性；負荷側，電氣化能源消費因雙向多使能源消費呈現(xiàn)低成本；運營側，各類能源系統(tǒng)將依托數(shù)字孿生實現(xiàn)高融合。應用，將成為推動電力系統(tǒng)升級的關鍵成功因素，幫助電力系統(tǒng)更好適應并應對“四高一低”變化趨勢。未來，在電力數(shù)字化新型數(shù)字引擎的驅(qū)動下，2第一章、電力數(shù)字化背景及目標（一）電力數(shù)字化發(fā)展背景電力行業(yè)正在經(jīng)歷深度轉型。未來，電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)兩大重要變化，為電力數(shù)字化技術的發(fā)展和從電力供給側看，隨著“雙碳”政策的不斷加壓，新能源投資建設需求必將持續(xù)快速增長，未來將建設更多大型風光基地以及大規(guī)模分布式新能源設備，以逐步取代傳統(tǒng)能源發(fā)電廠，推動能源結構從“以傳統(tǒng)能源為主體”向“以新能源為主體”轉于西部地區(qū)、北部地區(qū)等人口密度與用電負荷相對較低的區(qū)域，而對能源的需求主要來自東部和南部員遼闊的地區(qū)，大規(guī)模新能源基地電量外送仍是提遠距離傳輸和消納能力、儲能設備配套建設及靈活運營等方面提出新的要求。與分散式風電設備，這些在配網(wǎng)負荷系統(tǒng)中出現(xiàn)的電源對配電網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行帶來新的挑戰(zhàn)。2、供電模式互動化從電力消費側看，隨著全社會對能源可持續(xù)發(fā)戶對可靠性更強、價格更便宜的本地能源消納的訴求愈發(fā)明顯，這將催生出越來越多的配網(wǎng)級分布式能源加入電力系統(tǒng)運行，促使供電模式從“以大型發(fā)電廠為中心”向“以產(chǎn)消者為中心”轉變。隨著原先以負荷為主的配網(wǎng)系統(tǒng)逐步向源荷一以消納更多可再生能源為目標，根據(jù)供需變化進行雙向靈活調(diào)配”發(fā)生轉變。用戶對能源消費的自主（二）電力數(shù)字化核心目標實現(xiàn)。綜合產(chǎn)業(yè)各方的觀點，我們認為電力數(shù)字化建隨著電力系統(tǒng)轉型發(fā)展，新的新能源電廠、分布式電源及電子設備會逐步融入并替代老舊設備。資產(chǎn)仍然發(fā)揮著重要作用。發(fā)電側，傳統(tǒng)能源仍然時火電機組未來也承擔著調(diào)峰調(diào)頻、平抑新能源出3及城市電力傳輸?shù)母颈Ｕ?。增量資產(chǎn)方面，抽水蓄能電站、壓縮空氣和電化學儲能將是實現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲”一體化協(xié)調(diào)互動的核心與關鍵，未來勢必會有大量的儲能設備投入建設運營。就是降低電力資產(chǎn)的運行風險、延長使用壽命、提高安全性和運營效率，確保電力去碳化轉型的平穩(wěn)動性、間歇性等特點，同時對極端天氣的耐受能力造成電壓、頻率等出現(xiàn)波動，對電網(wǎng)的供電可靠性荷端新能源發(fā)電量，抵消新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)運行帶資源可用性為基礎的電力生產(chǎn)和以用戶實時需求為通過電力數(shù)字化技術的應用，聚合電源、儲能電能商品屬性，推動綠電交易市場化轉型才是長久通過電力數(shù)字化技術的應用，讓用電企業(yè)自愿關鍵措施。以建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會為目標，面對各類用戶不斷變化的用電方式和日益多元的用電需求，基于電力數(shù)字化技術，為用戶提供準用能方案，從而最大化能源利用效率，是減少能源4第二章、電力數(shù)字化場景描繪（一）電力數(shù)字化藍圖構想在去中心化、終端電氣化的行業(yè)背景和發(fā)展趨發(fā)展和廣泛應用下，將全面聯(lián)通物理世界與數(shù)字空間，通過將電力系統(tǒng)中的設備信息、生產(chǎn)過程等轉化為數(shù)字表達，打造電力系統(tǒng)在虛擬空間中的“數(shù)智化自治等數(shù)字化能力的進階式提升，完成物理世界與數(shù)字空間從虛實映射到深度交互的演進，進而監(jiān)控的目的是通過泛在感知、高速通信及平臺精準、實時地在數(shù)字空間中進行反映，并基于多維數(shù)據(jù)對設備資產(chǎn)進行全生命周期的動態(tài)監(jiān)控與診網(wǎng)絡的建立和機理模型的構建是實現(xiàn)電力系統(tǒng)高效需要數(shù)據(jù)加密技術的支持以確保信息安全。智能化分析的目的是基于確定的運行模式和機的運營優(yōu)化和系統(tǒng)控制提供決策支持，從而實現(xiàn)對建涵蓋多領域多學科復雜數(shù)據(jù)模型以及數(shù)字空間的數(shù)智化自治是指基于跨系統(tǒng)、跨模塊的海量數(shù)換與共享，因此除了高級分析等人工智能技術外，5供給側電網(wǎng)側需求側??交易圖圖圖電廠規(guī)劃電廠建設電力生產(chǎn)電廠運維電網(wǎng)規(guī)劃建設電網(wǎng)運營維護供給側–靈活調(diào)度負荷側–綜合用能管理圖機組3D模型圖圖圖圖圖圖址電廠仿真建模施工現(xiàn)場管理發(fā)電量預測機組運營優(yōu)化遠程智能集控發(fā)電設備運維智能安防管理 電網(wǎng)設備選址及線路設計綠色電能認證智能巡線智能電網(wǎng)調(diào)度智能變電站預測性維護供給側電網(wǎng)側需求側??交易圖圖圖電廠規(guī)劃電廠建設電力生產(chǎn)電廠運維電網(wǎng)規(guī)劃建設電網(wǎng)運營維護供給側–靈活調(diào)度負荷側–綜合用能管理圖機組3D模型圖圖圖圖圖圖址電廠仿真建模施工現(xiàn)場管理發(fā)電量預測機組運營優(yōu)化遠程智能集控發(fā)電設備運維智能安防管理 電網(wǎng)設備選址及線路設計綠色電能認證智能巡線智能電網(wǎng)調(diào)度智能變電站預測性維護多源配網(wǎng)運營韌性配網(wǎng)調(diào)控及虛擬電廠碳普惠智慧園區(qū)智慧樓宇車聯(lián)網(wǎng)（V2G）使能技術…泛在通信網(wǎng)…算力和存儲……算法和應用數(shù)字化邊端物理世界–源網(wǎng)荷儲一體協(xié)同的電力系統(tǒng)圖表1面向2030，電力數(shù)字孿生藍圖構想源側源側儲能輸電線路變電站配電環(huán)網(wǎng)分布式光伏分散式風電冷熱電三聯(lián)供荷側儲能交直流混合配網(wǎng)分布式能源柔性負荷風光場站負荷網(wǎng)側儲能調(diào)峰6價值屬性價值屬性（二）電力數(shù)字化典型場景分析我們從價值屬性和技術成熟度屬性兩大維度，對基于電力數(shù)字孿生下的眾多電力數(shù)字化場景進行且已有相對成熟的數(shù)字化解決方案，可以視為相關企業(yè)電力數(shù)字化能力建設的“入門標準”；結歸納，最終形成面向2030電力數(shù)字化的六大核圖表2電力數(shù)字化場景評估模型對供電安全/碳中和有顯著推動作用增長空間有限/規(guī)模效應不明顯未體現(xiàn)出明顯的商業(yè)價值，市場仍在觀望445736當前熱點2未來重點8 本報告不涵蓋尚無有效解決方案/應用條件不完備有試點/示范項目，但應用范圍有限成熟度屬性技術成熟，已大規(guī)模應用123456789 新能源電廠選址電廠仿真建模施工現(xiàn)場管理發(fā)電量預測機組運營優(yōu)化遠程智能集控發(fā)電設備運維智能安防管理電網(wǎng)設備選址及線路設計智能巡線智能電網(wǎng)調(diào)度智能變電站 預測性維護多源配網(wǎng)運營韌性配網(wǎng)調(diào)控分布式設備選址虛擬電廠智慧園區(qū)智慧樓宇智慧家庭電轉氣/氫儲能車聯(lián)網(wǎng)（V2G）綠色電能認證及交易碳普惠72、典型場景分析安全、效率、綠色是面向2030電力行業(yè)轉型源消納與交易等方面還面臨諸多挑戰(zhàn)。探討電力數(shù)字化在未來電力系統(tǒng)六大業(yè)務場景中的圖表3電力行業(yè)發(fā)展轉型關鍵挑戰(zhàn)總結對應行業(yè)轉型的關鍵挑戰(zhàn)安全效率綠色數(shù)字綠色電廠?各場站獨立運營，業(yè)務管理不統(tǒng)一?對天氣變化響應不足，造成電量損失?人工巡檢效率低?對運行故障定位響應不及時，影響新能源消納多源自愈配網(wǎng)?抵御極端情況能力弱，恢復供電慢?故障定位慢、響應不及時?新能源電力接入對配網(wǎng)運行擾動大多能協(xié)同互補故隱患?多種能源形式之間沒有有效聯(lián)動，能源梯級利用不足?源荷儲互動不足，碳排削減/抵消不跨域電力調(diào)度?負荷側參與需求側響應積極性有限?大電網(wǎng)對新能源電力消納能力不足賦能綠色低碳?信息安全問題、數(shù)據(jù)失真?審核、認證環(huán)節(jié)多、周期長?機制不健全，影響主體參與積極性8在環(huán)境可持續(xù)、能源安全等因素影響和推動下，型風電場與光伏電站將承擔著提高電力系統(tǒng)綠色電量納能力，為提高有效發(fā)電量、延長設備使用壽命、及備巡檢、電廠運維、遠程控制等方面都存在智能在未來新能源電廠管理中，電力數(shù)字化技術將應全周期數(shù)字孿生新能源電廠全生命周期數(shù)字孿生將涵蓋規(guī)劃建設、計劃生產(chǎn)和運營維護三個環(huán)節(jié)。在規(guī)劃建設階據(jù)采集（包括傳統(tǒng)生產(chǎn)信息監(jiān)測管理系統(tǒng)與多樣化的傳感設備）已具備一定基礎，如何有效利用積累9真，提升效率備參數(shù)、現(xiàn)場圖像與周邊環(huán)境等數(shù)據(jù)，通過空間計算與3D建模仿真還原施工現(xiàn)場情況，對工程全過確保工程進度與質(zhì)量。運營、持續(xù)升級改造、設備變更退役等各環(huán)節(jié)提供可視化的管理支撐，有效解決跨領域、跨專業(yè)的數(shù)據(jù)煙囪與協(xié)同難題。值得注意的是，電子化移交不僅能提升電廠管理效率，在電網(wǎng)建設運營等場景下全息模擬設備故障場景，為員工提供高質(zhì)量的沉浸式檢維修培訓，有效提升員工專業(yè)能力，提高設備遠程專家巡檢，與設備監(jiān)測相結合，能進一步提高設備巡檢的準確性。關鍵技術應用2：機器學習有效支撐電廠決策，優(yōu)發(fā)電計劃制定的難度，基于歷史發(fā)電水平的生產(chǎn)計劃容易與實際情況出現(xiàn)較大偏離。機器學習為新能源電廠運營商提供了有效解決方案。基于歷史天氣情況、新能源設備歷史出力水平等海量數(shù)據(jù)進行學習建模，結合氣象預測以及邊源設備未來出力功率及發(fā)電量進行更準確的長短期供決策支持；二來可以基于預測結果優(yōu)化新能源設據(jù)發(fā)電量預測結果與電力市場價格變化，靈活調(diào)整儲能充放電策略，提高經(jīng)濟回報。機尾流、光伏板積塵等情況的動態(tài)監(jiān)測結果，結合氣候變化以及短時發(fā)電量預測情況，根據(jù)機器學習得出的算法模型及數(shù)字空間模擬結果，對光伏板傾角、風機扇葉速度與角度、風機啟停與出力情況等生成針對單個設備的自動控制指令，實現(xiàn)新能源場數(shù)進行監(jiān)測，基于對設備歷史缺陷及檢維修記錄的學習模型，對當前及即將發(fā)生的設備缺陷進行評估并及時預警，合理安排錯峰檢維修，減少非計劃停夠幫助新能源發(fā)電商實現(xiàn)貫穿電廠全生命周期的虛實交互與閉環(huán)管理，基于數(shù)字空間對當前的反映以物理世界數(shù)字空間根據(jù)報警位置及圖像信息，人工應急處置，快速解決安全隱患廠區(qū)安防管理三維全局展示視頻監(jiān)控信息；危險源探測報警運營維護發(fā)電量預測根據(jù)光照強度、風速大小，進行未來發(fā)電量預測設備高效維護，降低成本按電子圖紙開展工程施工，按期按質(zhì)按預算完成建設按系統(tǒng)建議實施改造，大幅縮短建設與驗證周期計劃生產(chǎn)規(guī)劃建設仿真建模與施工管理物理世界數(shù)字空間根據(jù)報警位置及圖像信息，人工應急處置，快速解決安全隱患廠區(qū)安防管理三維全局展示視頻監(jiān)控信息；危險源探測報警運營維護發(fā)電量預測根據(jù)光照強度、風速大小，進行未來發(fā)電量預測設備高效維護，降低成本按電子圖紙開展工程施工，按期按質(zhì)按預算完成建設按系統(tǒng)建議實施改造，大幅縮短建設與驗證周期計劃生產(chǎn)規(guī)劃建設仿真建模與施工管理通過3D建模全面識別施工風險，實時監(jiān)控現(xiàn)場施工進度及安全設備改造仿真模擬提出改造建議機組運營優(yōu)化根據(jù)出力預測與上網(wǎng)計劃匹配，優(yōu)化光伏板傾角/風機啟停安排設備故障檢測告警動態(tài)監(jiān)測設備運行狀態(tài)，生成錯峰維修計劃，故障自動報警檢維修培訓檢維修培訓發(fā)電運營根據(jù)系統(tǒng)指令自動控制設備調(diào)整或人工操作，優(yōu)化運營圖表4新能源電廠全生命周期數(shù)字孿生運行模式遠程智能集控大型電力企業(yè)運營將面臨一些新的挑戰(zhàn)，一方面由于新能源電廠位置偏遠、分散，場站與設備巡自建新能源電廠也缺乏有效的運營管理手段。通過高運營效率，從而解決上述挑戰(zhàn)。協(xié)同的第一步。當前，許多設備廠商都已在電力設備或組件中嵌入了各類傳感器，但不同廠商所采用采集的數(shù)據(jù)標準與通信標準，打通不同電廠設備間的數(shù)據(jù)壁壘，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全面接入、開放共享與統(tǒng)籌管理。同時，大量跨域數(shù)據(jù)的處理和分析也有賴同的第二步。通過各類傳感器采集到的海量實時數(shù)的運行也將受到影響。通過邊緣智能終端的部署，布式計算，既提高了本地數(shù)據(jù)處理的時效性與響應速度，又有效避免了因數(shù)據(jù)傳輸帶來的安全隱患，別設備故障狀態(tài)或?qū)υO備運行進行及時控制調(diào)整，都需要算法模型的支撐。依托云端匯集的全局設備數(shù)據(jù)資源進行建模與機器學習，形成具有全局認知的算法模型，并將其部署到邊緣智能終端上，讓邊通過智能前移完成對邊緣數(shù)據(jù)的精準分析與高效處通過云邊協(xié)同的模式，可以實現(xiàn)各電廠間的數(shù)署，提高邊緣側數(shù)據(jù)分析與響應能力，讓新能源企業(yè)及電廠運營商能夠通過移動終端實現(xiàn)跨域的遠程件、變槳偏航控制等各類組件的全方位感知，讓設備運營變得實時可視，化更換為檢修。動態(tài)監(jiān)測和控制，同時可對各電廠表現(xiàn)進行直觀對標，便于指標下達。數(shù)字綠色電廠中，電力數(shù)字化技術應用小結從關鍵使能技術當前應用程度看，大多數(shù)企業(yè)仍然對不同場站采取分別建設、各自運營的模式，內(nèi)通信覆蓋相對完善，但廣域通信能力不足。未來化程度，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。術，保障大量實時數(shù)據(jù)的采集、處理與分析。確性。保障力度，提升員工面對真實故障的實操能力。網(wǎng)巡線的數(shù)字通路、保證變電樞紐的安全高效運轉輸電線路距離長、配電線路范圍廣，對于巡線仍然依靠人力爬山涉水，效率很低。部分推廣無人機巡線的地區(qū)，也主要靠人工現(xiàn)場操控，人工基于采集圖像進行異常判斷；同時，無人機存在禁飛區(qū)與巡線盲區(qū)，而在極端天氣等線路故障易發(fā)的情況要讓巡線效率更高、風險排查更準，就必須依靠更智能、更豐富的巡線手段以及更快速、更可靠圖表5各類邊端采集設備在智能巡線中的應用核心邊端球機：根據(jù)雷達探測到的區(qū)域坐等機巡線的區(qū)域限制和氣候限制，真正實現(xiàn)全覆蓋、全天候的高精度實時監(jiān)測。在電網(wǎng)運行因極端天氣電網(wǎng)線路對監(jiān)測數(shù)據(jù)處理和分析的時效性及精準度要求很高，需要邊緣側能夠?qū)﹄S時出現(xiàn)的異常情況執(zhí)行”將成為未來智能巡線的標準模式，即——依托云端強大的算力，對海量非結構化圖像數(shù)據(jù)與結情況進行精準識別、自動告警，大幅提高電網(wǎng)巡線電網(wǎng)線路因地理位置、電壓等級與傳輸距離不同，會呈現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)通信特征——特高壓骨干網(wǎng)架或無信號覆蓋的偏遠地區(qū)，可以根據(jù)實際情況采用基于MS-OTN的新一代光通信技術或光纖復合架空地線（OPGW）確保1000公里以上的超長距干擾能力強、無懼惡劣氣候的微波技術，降低高額實現(xiàn)輕量化部署。通過因地制宜的電力專網(wǎng)建設，能引發(fā)的信息中斷進而導致對整個電力系統(tǒng)運行的影響，需在通信網(wǎng)絡建設時考慮多路徑傳輸保護方面向2030年，隨著5.5G/F5.5G/6G/F6G技一身，通過亞毫秒級時延、厘米級定位、毫米級成像、光纖精密感知等關鍵技術，實現(xiàn)“通信感知融集設備的應用，結合圖像識別與異常感知的模型訓的重要性不言而喻。現(xiàn)階段，變電站管理以固定布控點位的攝像頭為主，存在巡檢死角，仍需通過高危的人工作業(yè)進行補充；同時，變電設備仍然采取計劃性檢修這種預防性維護的方式，造成設備使用未來的智能變電站需要依托更強大、更靈活的感知設備以及更先進的故障預測模型，在實現(xiàn)變電站日常自主運行和管理的同時，提高設備維護的正向效果，延長設備使用壽命，消除非計劃停作由站內(nèi)外的各類機器軍團代為執(zhí)行，包括：無人頭等多種邊端采集設備，實現(xiàn)全方位、無死角的變電站巡檢與管理的影響，需同時加強端側設備的本關鍵技術應用2：高級智能，實現(xiàn)預測性維護與變設備故障發(fā)生的時間點，并在臨近故障點前進行針對性維護。但由于目前變電設備維護都采取計劃性檢修，因此基于歷史檢維修記錄的數(shù)理預測模型并不能真實反映設備運行狀態(tài)的變化和趨勢。歷史缺陷記錄、試驗記錄、運行狀態(tài)與機理模型等多種相關要素進行深度學習，從而構建更復雜的設備缺陷診斷與預測模型，對設備當前運行狀態(tài)進行綜合評估與健康度分析的同時，基于多維影響因素模擬，對未來可能發(fā)生的設備故障風險及其原因進并提供相應檢維修方案與物資需求，便于電力運營設備健康度設備健康度圖表6從預防性維護到預測性維護預防性維護設備健康度X實際可用年限預測性維護檢維修時間X缺陷預計電網(wǎng)數(shù)字巡檢中，電力數(shù)字化技術應用小結從關鍵使能技術當前應用程度看，智能設備在不同區(qū)域電網(wǎng)巡檢工作中的滲透率參差不齊，對故維修基本采取計劃驅(qū)動的預防性維護。能設備巡檢100%覆蓋。性，同時加強本地緩存與數(shù)據(jù)斷點續(xù)傳能力。探索圖計算等高級AI應用，逐步提高城市配電網(wǎng)是連接電網(wǎng)與終端用戶的橋梁，配電居民安居樂業(yè)有著重要的保障作用。隨著能源結構發(fā)重心已經(jīng)逐漸從主干電網(wǎng)慢慢向配電網(wǎng)絡發(fā)生偏移，實現(xiàn)“剛中帶柔、柔中帶剛、剛柔并濟、相得益隨著高比例分布式電源和多樣化負荷的接入，征，分布式新能源設備出力的間歇性、反向供電場景下造成的電壓突變與潮流變化、電力電子設備對電網(wǎng)運行造成的諧波污染等，都會對城市配電網(wǎng)絡的運行管理提出新的挑戰(zhàn)和要求。因此，未來有源配電網(wǎng)運行管理的核心目標之一，就是加強常態(tài)情景下的電網(wǎng)穩(wěn)定，通過電力電子技術與ICT技術的深度融合支持靈活性電源接入，保障電網(wǎng)在應對電源和負荷波動以及發(fā)生隨機擾動時，能夠正常有序分布式電源主要通過逆變器、換流器等電力電子設備實現(xiàn)電源轉換，接入配電網(wǎng)絡。但由于各分撲架構差異大、電氣接口不統(tǒng)一、通信協(xié)議不一致功率密度、支持多種電氣接口、可以實現(xiàn)多模塊自主并聯(lián)的統(tǒng)一電源轉換設備，擴展供電系統(tǒng)的接入容量，提高各類開關電源的標準化程度、可維護性在有源、多向的新型配網(wǎng)系統(tǒng)中實現(xiàn)基于ICT技術的全局監(jiān)測、統(tǒng)籌調(diào)度、源網(wǎng)荷儲協(xié)同控制等提供與二次設備接口不匹配、不同廠商間無法兼容等現(xiàn)象，不利于后期設備功能擴展以及配電設備運行水一二次電氣設備融合是一條有效途徑。通過讓一次設備帶有部分二次設備的智能單元，提高設備染等電能質(zhì)量參數(shù)進行主動感知和監(jiān)測，通過優(yōu)化算法及特征庫對分布式電源并網(wǎng)后的污染源進行分大，邊緣技術的應用或許是更具經(jīng)濟性和實操性的解決方案。設備側，通過信息模型與物聯(lián)協(xié)議的統(tǒng)邊緣智能在電動汽車有序靈活充電上也能發(fā)揮充電樁會實時采集充電功率、剩余電量等車端相關許的最大可用容量下，根據(jù)不同充電點位的實際接關鍵技術應用3：從電纜通信到光纖通信傳統(tǒng)端邊設備互聯(lián)需要依賴通訊線實現(xiàn)，但分大。通過電力線寬帶載波通信技術（HPLC可以實現(xiàn)通訊線和電力線合二為一，只要有電力線的地方就能接入端側設備，有效解決遠端設備互聯(lián)難的傳輸速率、<30ms的網(wǎng)絡時延。監(jiān)測的數(shù)據(jù)體量會呈現(xiàn)指數(shù)級增長，配電網(wǎng)絡對通信帶寬和時延的要求也會越來越高。光纖通信有著從Gbps到Tbps的接入速率、<1ms的網(wǎng)絡時延改造，將推動新型多源配網(wǎng)的運行效率實現(xiàn)跨越式通過電力電子技術與ICT技術融合，加強邊緣配電網(wǎng)絡的平穩(wěn)運行，提高新能源消納水平，保障系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能在確保常態(tài)情景下的電網(wǎng)穩(wěn)定外，城市配電網(wǎng)建設還需要進一步提升故障應急情景下的電網(wǎng)應變水平以及極端情景下的電網(wǎng)恢復水平。特點，容易引發(fā)城市配電系統(tǒng)大規(guī)模停電事故。為了避免因極端事件所引發(fā)的故障影響規(guī)模及范圍進一步擴大，減少故障造成的損失以及對關鍵負荷和配網(wǎng)的建設與實現(xiàn)可分為三個階段：極端事件發(fā)生前，通過線路加固、強化配電網(wǎng)絡架構等電網(wǎng)改造以及分布式電源接入，提高配網(wǎng)面對極端事件的抵行的同時，對故障進行精準定位與及時搶修，提高配網(wǎng)面對極端事件的適應力；極端事件發(fā)生后，利通過需求側管理的方式，協(xié)助負荷完成按供電優(yōu)先事后協(xié)同恢復事后協(xié)同恢復事中調(diào)控自治事前規(guī)劃防御t1t2t3所需時間感知通信技術與數(shù)字驅(qū)動技術將有效支撐自愈提供數(shù)據(jù)基礎設備與線路狀態(tài)感知體系的搭建是提升配網(wǎng)自境量等配網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部運行狀態(tài)和外部態(tài)勢變化數(shù)據(jù)測，為設備風險識別、故障定位搶修與災后運行恢最佳實踐最佳實踐：AIoT助風險識別更快、故障定位更準電流互感器對線路電流、對地電場等狀態(tài)進行實時感知，全面支撐配網(wǎng)故障監(jiān)測與診斷。當發(fā)現(xiàn)狀態(tài)回主站。主站云平臺通過機器學習，對各錄波文件進行快速分類，結合線路拓撲準確定位故障區(qū)段并識別故障原因，及時告警并告知檢修人員故障定位該解決方案提供商已部署近5000套穩(wěn)定可靠準確率接近90%，短路故障定位準確率達100%。關鍵技術應用2：光通信實現(xiàn)快速精準負荷控制光纜建設不足、通信條件差，對配網(wǎng)供電安全形成合將進一步提升配網(wǎng)信息通信能力，取消了接入網(wǎng)關鍵技術應用3：機器學習助應對更優(yōu)、恢復更快事件發(fā)生概率及頻率進行建模；同時，構建不同事件與配網(wǎng)設備元件故障率之間的關聯(lián)。基于事件預測及故障預測模型的計算結果，能夠高效配套極端事件發(fā)生時的抗災應急措施，并更好地分配搶修人網(wǎng)將實行孤島管理，即根據(jù)配電網(wǎng)絡連接的本地電配網(wǎng)的停電區(qū)域劃分為若干個孤島，每個孤島內(nèi)包以形成面對不同極端事件或不同故障情況時的最優(yōu)孤島劃分策略，保證盡可能多的負荷在最短時間內(nèi)多源自愈配網(wǎng)中，電力數(shù)字化技術應用小結從關鍵使能技術當前應用程度看，城市配電網(wǎng)絡感知與通信基礎相對薄弱，難以對各類分布式新能源、儲能設備等并網(wǎng)導致的潮流變化、諧波污染設備改造成本。秒級時延大幅提升系統(tǒng)運行效率。對提供有效支撐，加快災后恢復速度。通過配電網(wǎng)絡設備狀態(tài)感知與信息通信基礎設障事件的能力；同時，隨著人工智能和大數(shù)據(jù)的應用，進一步提升故障應對的有效性，縮短故障持續(xù)范圍內(nèi)，通過微電網(wǎng)或微能網(wǎng)的建設，依托電力數(shù)重要工作。智慧園區(qū)作為城市產(chǎn)業(yè)聚集和生產(chǎn)生活的主要載體，是智慧城市建設的核心內(nèi)容。通過云大物智移新一代數(shù)字化技術的深入應用以及與未來電力系統(tǒng)中各類電力電子設備的融合，將為智慧園區(qū)打通“監(jiān)測-分析-預測-優(yōu)化”的用能管理閉環(huán)與“巡檢-預警-處置”的電能管理閉環(huán)（對配網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測及運行故障定位的關鍵技術碳排精準計量備類型眾多，包括分布式光伏設備、分散式風電設基于電力電子變換和控制技術構成的能源路由器，能夠為各類設備提供多種電氣接口形式，通過協(xié)議標準化讓差異化終端設備集成互聯(lián)，因此將成為微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的核心設備與能量樞紐。與5G等數(shù)字化技術結合后，能源路由器在計量、控制的基礎功能上，又具備了通信與智能決策的能力，可以將設備運行狀態(tài)、能量使用情況等信息進行實時采集根據(jù)用戶指令或上級調(diào)度中心指令，對能量流向及功率進行主動或自主管理。并根據(jù)預置的計量因子規(guī)則，對園區(qū)碳排放總量進優(yōu)、多能協(xié)同調(diào)度能數(shù)據(jù)的實時采集和分類計量，通過對不同類型負荷用能模型的學習，利用大數(shù)據(jù)分析與邊緣計算能力，對園區(qū)內(nèi)空調(diào)使用、照明亮度等能耗行為進行智能控制與自主調(diào)優(yōu)，實現(xiàn)節(jié)能。各類分布式電源進行出力預測、對各類用電系統(tǒng)進行負荷預測，并結合氣象預測數(shù)據(jù)、電力市場交易價格變化、電網(wǎng)需求側響應要求等各種相關因素，同時，根據(jù)短期氣候變化對電源出力和用電負荷的利用方式除了通過電化學儲能直接進行電能存儲互濟互補，最終提高園區(qū)內(nèi)能源供應自給自足的能通過能源路由器對園區(qū)內(nèi)海量終端電能設備進類供能設備及負荷進行遙調(diào)，實現(xiàn)廣域內(nèi)基于全局性策略的優(yōu)化調(diào)度與能源共享，提高能源綜合利用樓宇作為城市核心基礎設施之一，其智能化也是智慧城市建設的重要組成部分。在數(shù)字孿生、人工智能等數(shù)字化技術的滲透下，樓宇將變得無與倫準確計量并清晰呈現(xiàn)各片區(qū)的實時能耗情況及變化，基于先進算法，自動生成并下達設備啟停、溫度調(diào)節(jié)、光暗度調(diào)節(jié)等控制指令，通過智能網(wǎng)關實現(xiàn)按設備、按區(qū)域的靈活控制與調(diào)節(jié)。某高科技制造企業(yè)自主研發(fā)“軟硬一體化、云通過功率監(jiān)測與內(nèi)置溫度監(jiān)測，對異常情況進行實過智能算法對空調(diào)系統(tǒng)及新風系統(tǒng)的運行狀態(tài)和設定值、照明設備光照度和啟停時間等對象進行自動控制調(diào)節(jié)，也支持按區(qū)域、按單個設備進行一鍵遠程控制；進行監(jiān)測，結合算法模型與多維度數(shù)據(jù)分析，對環(huán)該企業(yè)已與全球多個大型商超項目及專營店項每平方米343.7千瓦時下降至281.1。新型供熱方式取代，能耗將大大降低。對于建設分基于對電力市場價格變化的監(jiān)測預測以及需求并依托智能網(wǎng)關對表后儲能設備進行充放電開關與收設備及儲熱裝置，可以在熱源充足時同步實現(xiàn)熱能的反向供應，甚至通過熱能與電能的互相轉換，進一步實現(xiàn)多能協(xié)同、效益最優(yōu)的智慧樓宇能源供最佳實踐最佳實踐2：打造多能互補的近零能耗建筑某全球領先的歐洲工業(yè)數(shù)字化企業(yè)在中國某北方海濱城市打造了一座總面積1.38萬平方米的被動房技術中心。該被動房建筑在不使用主動采暖和氏度以上，創(chuàng)造室內(nèi)舒適環(huán)境的同時，實現(xiàn)近零能據(jù)統(tǒng)計，該建筑每年可以節(jié)約一次能耗將近該企業(yè)在全球多個地區(qū)都在深耕智慧樓宇解決時延要求。時延要求。多能協(xié)同互補中，電力數(shù)字化技術應用小結從關鍵使能技術當前應用程度看，增量園區(qū)的源、網(wǎng)、荷的變化波動進行實時響應和調(diào)度決策的過反向供電參與電網(wǎng)運行提供電力電子技術支撐。行數(shù)據(jù)和負荷用能數(shù)據(jù)回傳造成的帶寬占用和形式互濟互補與儲能配套的能量調(diào)度模型的訓智能性。多個國家和地區(qū)都出現(xiàn)了能源短缺現(xiàn)象，不得不采取非季節(jié)性的拉閘限電等非常手段進行保地區(qū)，實現(xiàn)跨域電力的應急支援與調(diào)節(jié)，是解決兩種實現(xiàn)方式：一是通過智能電網(wǎng)調(diào)度，實現(xiàn)不智能電網(wǎng)調(diào)度不同國家和地區(qū)對電網(wǎng)調(diào)度的側重略有不同。將成為未來消納大型風光基地所發(fā)電量、實現(xiàn)新能國政府就明確提出“要加大力度規(guī)劃建設以大型風光電基地為基礎、以其周邊清潔高效先進節(jié)能的煤電為支撐、以穩(wěn)定安全可靠的特高壓輸變電線路為建以及圍繞特高壓電網(wǎng)的電力輸送調(diào)度將成為行業(yè)關注熱點。調(diào)度重點何在，算力和運力都是海量數(shù)據(jù)環(huán)境下，促進電力系統(tǒng)高效智能調(diào)度的核心驅(qū)動力。大規(guī)模間歇性、波動性出力的新能源發(fā)電設備長，亟需通過大型及超大型數(shù)據(jù)中心的建設，為海量電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)提供穩(wěn)定存儲、高性能計算、精準為深度學習、模型訓練、圖像處理等技術應用提供了發(fā)揮空間，助力發(fā)現(xiàn)潛藏在海量數(shù)據(jù)背后的新能源時代電網(wǎng)運行規(guī)律，推動數(shù)字電網(wǎng)建設。關鍵技術應用2：光網(wǎng)絡支撐實時可靠通信數(shù)據(jù)中心對海量電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的調(diào)用以及變電數(shù)字化電網(wǎng)的最佳通信載體，確保電網(wǎng)調(diào)度的快速系統(tǒng)實現(xiàn)全局性更精準的電力調(diào)度提供支撐。虛擬電廠電廠”消納系統(tǒng)內(nèi)的富余電力，實現(xiàn)多時空電量平衡，提高電網(wǎng)安全與新能源消納能力。虛擬電廠的高效運營需要計量、通信、調(diào)度三智能調(diào)度決策是虛擬電廠的核心能力。通過為聚合的各類電源及儲能設備制定合理有效的調(diào)度安排，能夠最大程度保障電網(wǎng)平衡運行，提高能源利虛擬電廠的調(diào)度決策有兩大核心依據(jù)：參與電力現(xiàn)貨市場交易競價的可調(diào)電量；二是根據(jù)型的準確性。通過稀疏建模、集成學習或其他機器關數(shù)據(jù)間的影響關系，并根據(jù)未來天氣變化情況對供需曲線進行準確預測。儲能設備的運行狀態(tài)或?qū)㈦S時出現(xiàn)變化和調(diào)整。因此，虛擬電廠運營商也需要對聚合的可調(diào)電源進行及時更新調(diào)整預測模型參數(shù)，并基于實時預測結果資金流競標資金流虛擬電廠 3備用任務 資金流競標資金流虛擬電廠 3備用任務 發(fā)電側聚合為主的虛擬電廠以提高新能源并網(wǎng)歐洲某以分布式新能源設備及生物質(zhì)、CHP、以德國電力市場為例：對于生物質(zhì)、熱電聯(lián)產(chǎn)等出力穩(wěn)定的機組來說，機組出力變化可與電力市場現(xiàn)貨交易價格走勢相一致，因此可以只在需求高通過人工智能與大數(shù)據(jù)技術的應用，幫助虛擬電廠運營商實現(xiàn)對可調(diào)電量的準確預測與動態(tài)并通過可調(diào)電源出力與電力市場價格匹配情況因勢圖表8虛擬電廠運行模式關鍵技術應用2：統(tǒng)一終端與標準協(xié)議助力遠程調(diào)對聚合的各類電源及儲能設備的全面感知、精準計量和高效通信，可以為虛擬電廠運營商的智能調(diào)度決策提供數(shù)據(jù)基礎。領先的虛擬電廠運營商往往會在達成接入?yún)f(xié)議前在各電源或儲能設備處安裝OPCDA等標準通訊協(xié)議，以此保證對分散的、不同類型設備數(shù)據(jù)的高效獲取以及調(diào)度指令的及時下虛擬電廠出力電力交易市場/虛擬電廠出力電網(wǎng)調(diào)度22備用任務任務/市場引擎任務/市場引擎中央控制系統(tǒng)647理信息5通訊系統(tǒng)(高級電網(wǎng)調(diào)度和監(jiān)控供能)單元任務與儲能指令實時優(yōu)化器預測模塊nnn99分布式能源分布式能源儲能系統(tǒng)聚合資源儲能系統(tǒng)靈活性客戶靈活性客戶電源端安裝遠程控制裝置并為其免費提供發(fā)電量評估的方式，將電源及其各種運行參數(shù)集成到虛擬電虛擬電廠運營商根據(jù)電源運行參數(shù)、電網(wǎng)狀態(tài)以及電力市場交易價格等情況，對各電源進行遠程以及電力市場交易價格等情況，對各電源進行遠程控制——分布式新能源設備因其間歇性發(fā)電，將直接參與電力市場競價；靈活性調(diào)節(jié)電源可同時參與電力市場競價與電力平衡市場，獲取容量電費與調(diào)該虛擬電廠運營商聚合的電源資源相當于4座從運營效果上看，該虛擬電廠通過需求側響應負荷側聚合為主的虛擬電廠以需求側響應、降的表后儲能設備，實現(xiàn)了“車+樁+光+儲+荷+智”虛擬電廠運營商將在更廣的區(qū)域范圍內(nèi)推廣這種運營模式。從關鍵使能技術當前應用程度看，電力數(shù)據(jù)中心建設與通信網(wǎng)絡升級處于起步階段，虛擬電廠運最佳實踐最佳實踐3：源網(wǎng)荷儲一體化虛擬電廠運營源網(wǎng)荷儲一體化協(xié)同的虛擬電廠以提高能源總能管控平臺實時接入并控制了橫跨三省市、總容量場景六：賦能綠色低碳數(shù)字技術和數(shù)字平臺因其廣泛觸達、實時記錄、全碳交易放權、綠色電力這種有價值的資產(chǎn)作為商品，通過市場化交易撮合的方式，提高新能源發(fā)電商與電力用戶的參與積極性，保證綠色電力消納占比逐步提形態(tài)。碳配額規(guī)定了控排企業(yè)的排放上限；CCER由非控排企業(yè)申請、經(jīng)監(jiān)管部門核準后，可抵消控排企業(yè)的超額排放量；綠色電力可減少對傳統(tǒng)能源發(fā)電量的購電需求，從而直接降低碳排放。三類商品互相補充，對整個電力系統(tǒng)的低碳化生產(chǎn)和運作帶來積極作用。其中與電力行業(yè)直接相關的綠色電力是在電力中長期交易框架下，為光伏、風電等新又打開了一條供需雙方對帶有綠色標識的新能源電力進行直接交易的新通道。為進一步提高新能源電優(yōu)先結算，未來將吸引更多的主體參與到市場化交綠色電力交易剛剛開閘，在綠色電力生產(chǎn)、交區(qū)塊鏈技術以其去中心、防篡改、公開透明等區(qū)塊鏈技術的分布式記賬功能實現(xiàn)全環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的上性，利用智能合約完成交易自動執(zhí)行與高效結算，利用電子簽名核發(fā)綠證，實現(xiàn)每一筆綠色電量的精權威性。普惠平臺各自確定，尚無行業(yè)統(tǒng)一標準，導致部分綠色低碳行為未能被納入碳普惠統(tǒng)計范疇（例如：用實現(xiàn)了節(jié)能減碳，但在電力系統(tǒng)的認知里，該用碳普惠生態(tài)具有參與人數(shù)多、分布廣、流程復雜等特點，區(qū)塊鏈技術特點與之相契合：通過分布減碳量對價及其流向等進行全面記錄，實現(xiàn)數(shù)據(jù)增碳普惠碳普惠是指對公眾和小微企業(yè)的綠色低碳行為進行量化，并建立起以政策鼓勵、商業(yè)激勵和核證賦能綠色低碳中，電力數(shù)字化技術應用小結賦能綠色低碳中，電力數(shù)字化技術應用小結從關鍵使能技術當前應用程度看，區(qū)塊鏈技術在碳普惠場景下的落地實踐相對廣泛，但主導方多上的應用。中國某新能源車企通過在車內(nèi)搭建的開放生態(tài)將相關信息實時記錄到去中心化的區(qū)塊鏈中，并利用智能合約自動將汽車的行駛數(shù)據(jù)、排放數(shù)據(jù)等轉化為碳積分。車主可以在碳積分應用系統(tǒng)中，使用積分兌換相應獎勵，享受到因減碳行為帶來的福利的行為采集低碳行為積分轉化平臺商城兌換權益服務智能合約行為激勵碳積分車主電力數(shù)字化技術在六大核心業(yè)務場景中的應用總結綜合未來電力系統(tǒng)六大核心業(yè)務場景對電力數(shù)效率以及設備可控性，未來需通過接口統(tǒng)一化、協(xié)議標準化實現(xiàn)對各類電力設備的泛在感知，實現(xiàn)關鍵設備全接入；處理與分析的表現(xiàn)，未來需進一步拓展云邊端協(xié)同架構的覆蓋面，提高邊端采用率與智能前移，根據(jù)實際業(yè)務需求更好地平衡業(yè)務響應的實時性與數(shù)據(jù)分析的準確性；輸效率及供電可靠性提供大力保障，未來需實現(xiàn)Gbps甚至Tbps級的高帶寬、ms甚至μs級的低代下源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)帶來強大支撐，未來需進一步電網(wǎng)監(jiān)測、用能分析與靈活調(diào)度等各場景的滲透和了互信保障，未來需加強在各類電力交易以及能源圖表9電力數(shù)字化技術在六大核心業(yè)務場景中的應用總結電力數(shù)字化使能技術數(shù)字綠色電廠電網(wǎng)數(shù)字巡檢多源自愈配網(wǎng)多能協(xié)同互補跨域電力調(diào)度賦能綠色低碳全周期數(shù)字孿生遠程智能集控智能巡線智能變電站多源配網(wǎng)運營自愈配網(wǎng)調(diào)控智慧園區(qū)智慧樓宇智能電網(wǎng)調(diào)度虛擬電廠碳交易碳普惠數(shù)字化邊端邊端采集★★★★★★★★△★△△控制終端△★△△★★★★△★--泛在通信網(wǎng)絡地面通信★★★★★★★★★★△△衛(wèi)星通信△△★△△△△-----算力和存儲云資源平臺★★★★★★★★★★--云邊端協(xié)同△★★★★★★△△△--空間計算★△△△△△△★----區(qū)塊鏈------△△-△★★算法和應用人工智能★★★★△★★★△★--圖計算與高級分析△△△★△△△△△△--★：核心技術；△：輔助技術；－：不適用綠色網(wǎng)絡安全綠色網(wǎng)絡安全可靠內(nèi)核層第三章、電力數(shù)字化技術特征（一）關鍵技術特征伴隨未來電力系統(tǒng)內(nèi)各業(yè)務場景縱深化發(fā)展對區(qū)塊鏈等新一代數(shù)字化技術的需求，我們認為電力圖表10面向2030，電力數(shù)字化關鍵技術特征服務開放智能內(nèi)生驅(qū)動層驅(qū)動層使能層使能層為電力系統(tǒng)搭建一個綠色和安全的網(wǎng)絡環(huán)境，是數(shù)字孿生時代下電力系統(tǒng)建設最核心的目標和基特征一：綠色網(wǎng)絡電力數(shù)字化技術的發(fā)展和應用不僅要幫助電力力系統(tǒng)本身因高電子電力設備滲透、高數(shù)據(jù)處理效率要求等導致的能耗增加。全光網(wǎng)能在物理層面構建一張充分支撐業(yè)務需要、高度滿足能效要求的底層通信網(wǎng)絡，從而提升整個電力系統(tǒng)由內(nèi)而外的綠全光網(wǎng)，為算力提供綠色運力保障端傳輸與交換完全靠光子實現(xiàn)，沒有電子信號的介入，從而降低因電子設備或光電轉換對傳輸速率帶網(wǎng)荷儲各類業(yè)務處理對高帶寬、低時延的要求。全光網(wǎng)能夠大大簡化通信站點和機房設置，壓降傳統(tǒng)通信設備部署70-80%的空間需求以及40%以上輸方案。從目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢來看，光傳輸技術有兩大突破焦點：進一步提升傳輸速率與進一步提高G.654.E光纖擁有超低衰減系數(shù)、超大有效面積，能夠顯著延長無中繼傳輸距離，從而大量降低中繼站建設需求，相當適合承載特高壓系統(tǒng)對400G或超400G傳輸性能以及超長距離傳輸?shù)囊獜腃波段向C+L波段擴展，很快將實現(xiàn)單纖32T的超大容量，主干光纖網(wǎng)絡將進入80波x400G傳輸距離將延長20%。技術是實現(xiàn)完整全光網(wǎng)的核心解決方案。通過一張?zhí)岣吡讼到y(tǒng)可靠性，也提供了更靈活的配置能力—可實現(xiàn)新業(yè)務的快速開通。綠色網(wǎng)絡關鍵衡量指標及參考帶寬和時延是衡量網(wǎng)絡性能的最核心指標。提高光纖網(wǎng)絡的覆蓋率，完成高品質(zhì)、確定性的全光圖表11綠色網(wǎng)絡關鍵衡量指標及目標參考光纖覆蓋率<60%當前2030-F6G全光網(wǎng)1Gbps10ms 20GbpsF5G全光網(wǎng)帶寬帶寬數(shù)字孿生下的電力系統(tǒng)，會接入大量具有異構協(xié)議的設備，設備會產(chǎn)生每秒數(shù)以億計的數(shù)據(jù)量，數(shù)據(jù)會通過復雜的通信網(wǎng)絡進行高頻傳輸并為各類軟件系統(tǒng)或應用服務所調(diào)用——伴隨著電力數(shù)字化的深度轉型，電力通信網(wǎng)正面臨著前所未有的安全性挑戰(zhàn)。未來電力系統(tǒng)對通信網(wǎng)絡的要求將不僅是輸層-網(wǎng)絡層-數(shù)據(jù)層”的三層防御體系；數(shù)字可信網(wǎng)絡系統(tǒng)的運行安全除了可以通過防火墻部署外掛式的架構向網(wǎng)絡內(nèi)生安全新架構演變。作為電力系統(tǒng)的關鍵基礎設施，也需要通過構筑網(wǎng)絡安全的三道防線，來加強對電力數(shù)字化的支撐。具體來看，通過設備級冗余保護，在系統(tǒng)出現(xiàn)器件異常時快速切換至備用器件，保證設備正常運行；恢復；通過網(wǎng)絡級冗余保護，當主網(wǎng)絡出現(xiàn)大面積在電力通信網(wǎng)的冗余設計時，可以根據(jù)實際情可以考慮配置完整的三道防線，確保電力可靠通信和安全調(diào)度；對于配電網(wǎng)絡，可以在提供設備級冗可信標識和密碼憑證，網(wǎng)絡設備可以基于標識的驗智能技術，對產(chǎn)生威脅的關聯(lián)事件進行分析，完成威脅識別模型自進化，持續(xù)提升威脅事件檢出率，實現(xiàn)對威脅事件的動態(tài)檢測和智能分析。的數(shù)量也呈指數(shù)級增長，傳統(tǒng)人工模式的規(guī)劃管理業(yè)務特征自學習與建模技術、基于特征模型的風險預測和安全策略編排技術、安全策略沖突檢測及自過防火墻和沙箱對勒索病毒進行過濾和識別的基礎上，在數(shù)據(jù)層構筑最后一道網(wǎng)絡安全防線。在生產(chǎn)備份區(qū)和隔離區(qū)的本地備份和隔離存儲，進一步防技術融合，促進原生可信區(qū)塊鏈與隱私計算技術的有機結合，能有效解決密鑰泄露風險、隱私數(shù)據(jù)保護、算法協(xié)議漏洞等確保數(shù)據(jù)全生命周期安全合規(guī)的重要技術路線。組件（芯片和操作系統(tǒng)）層面的可信執(zhí)行環(huán)境（TrustedExecutionEnvironment）是被廣泛認中引入芯片級的可信計算技術，在網(wǎng)元底層基礎上構建一個可信、安全的軟硬件運行環(huán)境，實現(xiàn)從芯片、操作系統(tǒng)再到應用的逐級驗證，確保數(shù)據(jù)的真實。安全可信要求，需要以區(qū)塊鏈技術來構建網(wǎng)絡基礎保證資源所有權和映射關系的真實性，防止匿名篡用戶信息全透明——即在保護數(shù)據(jù)隱私不對外泄露的前提下，對數(shù)據(jù)進行計算與分析，促進高可靠的安全可靠關鍵衡量指標及參考理安全和網(wǎng)絡冗余保護設計，能夠從網(wǎng)絡架構的不同層面提高電力通信網(wǎng)的安全可靠性。通過可信根、基于區(qū)塊鏈的分布式可信、支持隱私計算等技術的數(shù)據(jù)可信，保證了數(shù)據(jù)處理及使用過程的安全保密，提高相關技術的滲透率和采用率，可以實現(xiàn)更廣泛、更安全的數(shù)據(jù)協(xié)同。圖表12安全可靠關鍵衡量指標及目標參考21.6%21.6%<5%<10%當前區(qū)塊鏈滲透率區(qū)塊鏈滲透率泛在感知、實時網(wǎng)聯(lián)、智能內(nèi)生反映了海量電力數(shù)據(jù)從采集、傳遞到處理分析的電力數(shù)字化核心業(yè)務流程，是驅(qū)動未來電力系統(tǒng)從數(shù)字化到數(shù)智化力設備的物理網(wǎng)絡與一張打通了海量生產(chǎn)、運營、消費數(shù)據(jù)的信息網(wǎng)絡。通過兩張網(wǎng)的數(shù)實相融、深度交互，推動電力系統(tǒng)高效運行。智能終端，打造“物聯(lián)、數(shù)聯(lián)、智聯(lián)”全息感知網(wǎng)錯綜復雜，電源側、骨干網(wǎng)各節(jié)點、臺區(qū)側、負荷側、儲能側等電力系統(tǒng)的各個角落每時每刻都會產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)信息。泛在感知就是要通過各種手段備運行狀態(tài)的變化、影響電力系統(tǒng)運行的外部環(huán)境的變化等等這些關鍵信息，打造“六全”泛在感知為量等各類傳感裝置對電網(wǎng)線路的全覆蓋，視頻攝知等多樣化感知設備對大電廠、輸配電網(wǎng)、變電站等大型基礎設施的全巡檢，一二次融合設備或能源制、接口五花八門的設備和系統(tǒng)差異化通信規(guī)約的的系統(tǒng)和應用架構，讓這些信息從單一數(shù)據(jù)變成數(shù)走向化學相融，為全局性的業(yè)務處理和調(diào)度供數(shù)據(jù)支撐。未來，隨著分布式軟總線技術的成熟應用，可以進一步通過自動發(fā)現(xiàn)周圍新設備的方式越來越龐大，傳統(tǒng)的窄帶通信已經(jīng)無法適應萬物互聯(lián)、泛在感知的需求，需要進一步提升邊緣與感知終端通信模塊的寬帶化能力，讓不同類型、不同容的高科技制造企業(yè)已經(jīng)開始全面搶占布局波及高速射頻通信技術的互相補充，拓寬通信模塊的場景泛用性，通過雙信道同時進行數(shù)據(jù)收發(fā)拓展智能終端，通過邊緣智能終端對感知設備采集上來的數(shù)據(jù)信息進行計算并下達決策和控制指令，賦予了邊緣廠站本地局部自治的能力，實現(xiàn)智能控制。的數(shù)據(jù)信息中會出現(xiàn)大量非結構化數(shù)據(jù)，預計未來提供了一種由計算機系統(tǒng)對廠站內(nèi)外部環(huán)境進行自優(yōu)化、云端與邊緣的交互協(xié)同，實現(xiàn)對本地采集圖像的快速、精準判斷，賦予了邊緣廠站及感知終端打造業(yè)務數(shù)據(jù)本地采集、本地處理、設備本地控制泛在感知關鍵衡量指標及參考提高終端設備的聯(lián)網(wǎng)接入量，保證數(shù)據(jù)采集數(shù)量與質(zhì)量，并通過機器視覺技術幫助更好識別圖像常的識別率與準確性，是泛在感知的發(fā)展目標。圖表13泛在感知關鍵衡量指標及目標參考設備網(wǎng)聯(lián)化率23%23%當前30-50%20-30%、故障誤報率故障誤報率量監(jiān)測數(shù)據(jù)、電氣設備開關控制指令、電量合理分打通可靠的傳輸通道，是落實電力系統(tǒng)控制調(diào)型多、出力特性不同，電力流量和流向難以完全提前精準預知，為了能夠及時處理應對各類擾動及突發(fā)情況，對通信實時性的要求會越來越高。5G+Wifi/GWL，內(nèi)外搭配降低端到端時延移動通信技術與無線局域網(wǎng)通信技術互為補可以在源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)進行靈活組網(wǎng)，實現(xiàn)端到端5GuRLLC：5G作為移動通信技術的代名詞，在廣域范圍內(nèi)，以及在無人機和智能機器人巡檢等需要移動和數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)膱鼍跋拢兄鵁o可比擬用場景：eMMB（增強移動寬帶）、uRLLC（超可務和支撐，有效滿足電力系統(tǒng)運行要求，有助于終端設備對監(jiān)測到的安全隱患、系統(tǒng)運行異常等情況布了Release15、Release16、Release17三個標準版本，通過靈活的幀結構、基于時隙/mini-PUCCH上行信道免調(diào)度授權機制等子技術的引入和迭代，不斷增強uRLLC技術在超低時延和超高術的同時，也引入了兩大全新特性：一是非地面通信網(wǎng)絡（NTN）技術，可以和衛(wèi)星直連通以在任意兩個終端間直連通信，為發(fā)生極端事件時的緊急通信提供了更加靈活的解決方案；二是將毫米波頻段從52.6GHz提高到了71GHz，通過帶寬的延展進一步增強uRLLC的服務能力。入應用，通信頻譜與感知頻譜會發(fā)生重合，在的優(yōu)勢。速率上，Wifi6/6E支持2.4GHz/5GHz雙頻段，理論速率可以達到9.6Gbps；時延上，Wifi6/6E運用的OFDMA和MU-MIMO技術可低了約30%的時延。同時，Wifi6/6E引入了目標的功耗。Wifi技術將引入Multi-RU技術和多鏈路（MLO）面臨因管理幀、認證幀的偽造或信息泄露而導致的電網(wǎng)、電廠和綜合能源服務等無線接入場景規(guī)劃的光網(wǎng)絡、安全芯片等相關技術，包括有線接入網(wǎng)、WLAN、移動終端等軟硬件設備和安全管理平臺，全覆蓋、低時延通信的同時，大幅提高了無線通信的安全性能。實時網(wǎng)聯(lián)關鍵衡量指標及參考實時網(wǎng)聯(lián)的目標是持續(xù)提升通信時延與網(wǎng)絡可靠性表現(xiàn)，支撐數(shù)字孿生電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)對于數(shù)據(jù)圖表14實時網(wǎng)聯(lián)關鍵衡量指標及目標參考空口時延亞毫秒毫秒毫秒20-30%(千兆)當前6個9通信可靠性7個9通信可靠性7個940-50%(萬兆)漸被兆瓦級甚至容量更小的新能源機組替代，加上等各類設備的數(shù)量會越來越多。在泛在感知與實時網(wǎng)聯(lián)的基礎上，意味著整個電力系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)也將呈現(xiàn)指數(shù)級、爆發(fā)式增長。提供強大的算力支撐的同時，構建能夠根據(jù)不同業(yè)務需要與時延要求，在云邊端間實現(xiàn)存儲與計算資源按需分配、靈活調(diào)度的算力網(wǎng)絡，是實現(xiàn)精準預測、有效控制、高效協(xié)同的保證。立系統(tǒng)。通過新型網(wǎng)絡技術可以將地理位置分散的計算任務調(diào)度及數(shù)據(jù)結果傳輸共享，實現(xiàn)分布式并有效解決單個AI算力中心上線即飽和的資源稀缺度，也需要更強大的求解能力支撐，幫助電力運營商在指數(shù)級增長的海量業(yè)務數(shù)據(jù)和變量中準確規(guī)劃出最優(yōu)調(diào)度方案和應對策略。傳統(tǒng)求解器開發(fā)及使來基于摩爾定律的半導體芯片也將面臨算力瓶頸，量子計算，將算力提升成百上千倍。目前，光量子供了能力支撐的同時，也帶來了大量的電力消耗。的1%，電能利用效率（PUE）達1.65。人工智能不僅能作為高級算力提高算效，在降低算力中心能耗上也能有大作為——通過算力中心內(nèi)的傳感器收依托這些監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，并根據(jù)模型計算結果自動調(diào)整算力中心的運行控制閾值，有效控制用于冷卻的能量消耗，降低PUE，提供綠色算力。微型機器學習（TinyML讓邊緣更智能將產(chǎn)生于數(shù)據(jù)中心之外的邊緣，數(shù)字化轉型正從云端走向網(wǎng)絡與終端，電力行業(yè)也不例外。對于電力行業(yè)來說，各類業(yè)務對實時性要求很高，為能及時型性能取決于訓練效果，而訓練效果則依賴于大量數(shù)據(jù)的灌入和計算。然而在邊緣側，往往沒有那么多的數(shù)據(jù)樣本可以進行訓練，同時樣本特征也存在一定局限性，這就導致完全利用邊緣數(shù)據(jù)訓練出來何設計、訓練、優(yōu)化適用于邊緣場景的算法和模型的新興領域，正受到越來越多的關注。TinyML與傳統(tǒng)機器學習都是通過數(shù)據(jù)上云對大模型進行初始訓練；TinyML與傳統(tǒng)機器學習最大的不同在于對訓練后期模型的部署和優(yōu)化上。為了能夠嵌入邊緣設備、適配有限的計算資源，算力功耗(半導體)算力功耗(半導體)1.652W/TOPINT840%<5%當前TinyML必須對大模型進行深度壓縮，一般包含模模型蒸餾：在云端完成大模型的初始訓練后，TinyML會對模型進行修改，以構建一個內(nèi)存占用知識蒸餾的核心思想是將一個或多個大模型的預測結果遷移到輕量級的單模型上，發(fā)揮大模型的泛化能力以幫助小模型進行訓練。模型剪枝的原理是將卷積層到全連接層內(nèi)的大量神經(jīng)元激活值趨近于0據(jù)類型對云端訓練出來的32位甚至64位浮點型數(shù)在可接受的精度損失范圍內(nèi)，經(jīng)過蒸餾和量化智能內(nèi)生關鍵衡量指標及參考圖表15智能內(nèi)生關鍵衡量指標及目標參考AI算力占比邊緣智能采用率轉型已經(jīng)從“少部分人的事”發(fā)展進入全社會共融的時代。許多企業(yè)有強烈的數(shù)字化轉型訴求，但囿于能力不足、開發(fā)成本有限、可擴展性差等關鍵挑掌握核心技術的供應商可以通過服務平臺化、共享化的方式，接入集成產(chǎn)業(yè)內(nèi)各環(huán)節(jié)、各類型運營商，供其調(diào)取平臺上多樣化的資源、工具或應用服務能力，賦能其節(jié)約基礎設施投資、降低應用開發(fā)門檻、削減運營管理成本，通過技術普惠讓接入企業(yè)享受高效的電力行業(yè)標準化服務，或快速自定義個性化的服務需求。同時，通過應用服務積累沉淀下來的業(yè)務數(shù)據(jù)也可以成為開放平臺新的學習資料，有助于平臺能力的持續(xù)迭代升級，為平臺接入開放式云網(wǎng)架構，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、能力共惠、生態(tài)共建、產(chǎn)業(yè)共榮享，讓數(shù)字化轉型從單一廠家、單一系統(tǒng)的能力建能力集成并賦能電力行業(yè)，為產(chǎn)業(yè)鏈上下游各類參與主體提供IaaS、PaaS、SaaS、NaaS等各類型服務，有效提升全行業(yè)數(shù)字化能力，支撐電力數(shù)無侵入式集成：隨著近年來數(shù)字化技術對行業(yè)的加速滲透，不同電力企業(yè)或多或少都有自己的數(shù)開放的初衷不符。因此，云服務的開放需要考慮如何通過API、數(shù)據(jù)接口、消息等方式，完成云平臺地幫助企業(yè)實現(xiàn)基于既有應用系統(tǒng)的效率快速提升最大化利用云的能力、發(fā)揮云的價值，做到敏捷開和運維成本，將成為企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉型的最佳路徑，是達成服務開放的重要推手。云原生技術包括容器、容器編排與管理、DevOps等內(nèi)容。以Docker為代表的容器技術為企業(yè)提供了專門用于開發(fā)、測試和部署新應用程序可以對容器化的應用服務進行更有效地負載均衡監(jiān)測、調(diào)度管理、故障隔離、自動化恢復等操作。DevOps開發(fā)運維協(xié)作理念也是云原生技術的重要體現(xiàn)，具體包括低代碼/零代碼開發(fā)、持續(xù)集成、開發(fā)工具可以面向企業(yè)業(yè)務人員提供豐富的預置組各類編排能力，通過圖形化托拉拽的方式實現(xiàn)快速建模，便于用戶企業(yè)快速自定義實現(xiàn)基于數(shù)字孿生新老代碼的正確集成，與傳統(tǒng)的階段集成相比能更在持續(xù)集成的基礎上更進一步，通過在類生產(chǎn)環(huán)境境中的可用性，確認無誤后由相關人員手動在生產(chǎn)環(huán)境進行部署；持續(xù)部署又將持續(xù)交付提升到了一個新的水平，從新代碼提交到新功能部署上線全流程都無需人工干預，而是通過完全自動化的方式實數(shù)字孿生的核心動能，但從當前行業(yè)滲透情況看，AI應用因其成本高、訓練難等挑戰(zhàn)，仍呈現(xiàn)點狀、托涵蓋自然語言處理（NLP）大模型、機器視覺大種算法能力，通過集中式預訓練持續(xù)積累沉淀行業(yè)通用知識，形成電力行業(yè)標準通用模型，并泛化到優(yōu)。據(jù)孤島”困局，幫助打通源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)交能結合上層不同電力業(yè)務場景需求匹配不同的資源服務等級，按需進行存儲資源的分配與發(fā)放，大幅提高存儲資源利用率的同時，也確保了用戶體驗的圖表16電信管理論壇（TMF）自動駕駛網(wǎng)絡分級定義3）網(wǎng)絡開放動駕駛”的能力，根據(jù)自動駕駛網(wǎng)絡分級定義看，型的支持下實現(xiàn)面向特定環(huán)境、特定網(wǎng)絡單元的自通過AI技術和高性能網(wǎng)絡近似測量等仿真技真實網(wǎng)絡進行全面分析、縝密推理，對網(wǎng)絡未知狀態(tài)進行精準判斷和有效預測，讓網(wǎng)絡向更高級的認知智能持續(xù)演進，實現(xiàn)全生命周期的網(wǎng)絡L5級自二是功能維度，根據(jù)多網(wǎng)絡環(huán)境的態(tài)勢感知和理解認知，通過模型完成智能決策，最終基于決策結果自治的能力。等級L0：人工運維L3：條件自治業(yè)務不涉及單個用例單個用例可選多個用例可選多個用例任意執(zhí)行人工人工/自動感知人工人工人工/自動分析/決策人工人工人工人工/自動意圖/體驗人工人工人工人工人工/自動現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、能力共惠、生態(tài)共建、產(chǎn)業(yè)共榮。服務開放關鍵衡量指標及參考