电力数字化2030白皮书.docx

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1、目录前言1第一章电力数字化背景及目标2（一）电力数字化发展背景2（二）电力数字化核心目标2第二章电力数字化场景描绘4（一）电力数字化蓝图构想4（二）电力数字化典型场景分析6场景一：数字绿色电厂8全周期数字挛生8关键技术应用1：空间计算与3D建模助力场景仿真，提升效率9关键技术应用2：机器学习有效支撑电厂决策，优化经营9远程智能集控10关键技术应用：云边协同，发挥三要素价值10场景二：电网数字巡检12智能巡线12关键技术应用L空天地一体+边缘智能，巡线工作智能全覆盖13关键技术应用2：电力专网，实现可靠通信13关键技术应用3：新一代通信一一通感融合13智能变电站14关键技术应用L边端协同，打造数

2、字员工14关键技术应用2：高级智能，实现预测性维护与变电设备延寿14场景三：多源自愈配网16多源配网运营16关键技术应用1：规范接入实现即插即用17关键技术应用2：从终端智能到边缘智能17关键技术应用3：从电缆通信到光纤通信17自愈配网调控18关键技术应用1：全面感知监测，为自愈性配网建设提供数据基础18关键技术应用2：光通信实现快速精准负荷控制18关键技术应用3：机器学习助应对更优、恢复更快19场景四：多能协同互补20智慧园区20关健技术应用1：ICT+能源路由，设备灵活接入、碳排精准计量21关键技术应用2：智能算法与大数据，用能自主调优、多能协同调度21智慧楼宇21关键技术应用1：数字挛生

3、能耗管理22关键技术应用2：多形式智慧储能，实现多能双向灵活调配22场景五：跨域电力调度24智能电网调度24关键技术应用1：强大算力支撑海量数据处理25关键技术应用2：光网络支撑实时可靠通信25虚拟电厂25关键技术应用1：人工智能与大数据，实现最优调度25关键技术应用2：统一终端与标准协议助力远程调度与控制26场景六：赋能绿色低碳28碳交易28关键技术应用：区块链实现绿电确权，加速消纳29碳普惠29关键技术应用：区块链规范电力领域减碳行为认证29电力数字化技术在六大核心业务场景中的应用总结31第三章、电力数字化技术特征32(一)关键技术特征32特征一：绿色网络32全光网，为算力提供绿色运力保障

4、32特征二：安全可靠33三层防御，保障内生安全33技术融合，促进原生可信34特征三：泛在感知35智能终端，打造“物联、数联、智联”全息感知网35特征四：实时网联365G+WifLGWL,内外搭配降低端到端时延36特征五：智能内生37电力智算一张网，打造最强算力底座38微型机器学习(TinyML),让边缘更智能38特征六：服务开放39开放式云网架构，实现数据共享、能力共惠、生态共建、产业共荣40(Z)目标技术架构42电力数字化发展倡议45参考资料46当今世界，绿色低碳发展已经成为一个重要趋势，许多国家把发展绿色低碳产业作为推动经济结构调整的重要举措，全球正在加快绿色低碳基础设施布局。中国于202

5、0年9月提出力争于2030年前二氧化碳排放达到峰值，并努力争取2060年前实现碳中和的“3060”双碳目标，开启了“双碳”目标引领下的绿色低碳高质量发展新征程。北美大力推动5550亿美元的清洁能源计划，在基础设施、清洁能源等重点领域加大投资，并重点补贴电动车的购买者和安装屋顶太阳能的家庭。欧盟计划2021年至2030年间，每年新增3500亿欧元投资，推进电动汽车、公共交通运输等实现减排目标。其中，德国将放弃化石燃料的目标提前至2035年，拟加速风能、太阳能等可再生能源基础设施建设，实现100%可再生能源供给。落实绿色低碳发展目标，能源是主战场，电力是主力军。通过不断提高终端电气化率，能有效降低

6、全社会对传统化石能源的依赖，提升高品位电力能源的渗透。其中，以光伏和风电为代表的新能源将扮演举足轻重的作用。随着新能源发电装机的持续提升，高比例可再生能源为电力系统叠加高比例电力电子设备的同时,也催生出诸多“新”特性电网侧，能源资源配置将呈现高弹性；负荷侧，电气化能源消费因双向多源而呈现高互动；交易侧，木地低碳能源供应将促使能源消费呈现低成本；运营侧，各类能源系统将依托数字享生实现高融合。面向2030,电力数字化技术的不断发展和深度应用，将成为推动电力系统升级的关键成功因素，帮助电力系统更好适应并应对“四高一低”变化趋势。未来，在电力数字化新型数字引擎的驱动下，电力系统将变得更安全、更绿色、更

7、高效、更友好，让电能更好地服务千行百业、进入千家万户。第一章、电力数字化背景及目标（一）电力数字化发展背景电力行业正在经历深度转型。未来，电力系统将呈现两大重要变化，为电力数字化技术的发展和应用明确了基本方向：1、能源结构绿色化从电力供给侧看，随着“双碳”政策的不断加压，新能源投资建设需求必将持续快速增长，未来将建设更多大型风光基地以及大规模分布式新能源设备，以逐步取代传统能源发电厂，推动能源结构从“以传统能源为主体向“以新能源为主体”转变。以中国为例，重点建设的新能源基地大多分布于西部地区、北部地区等人口密度与用电负荷相对较低的区域，而对能源的需求主要来自东部和南部人口稠密区域；北美也面临同

8、样境遇，风、光资源分布与经济发达程度也存在区域错配。因此，对于幅员辽阔的地区，大规模新能源基地电量外送仍是提高电力系统可再生能源比例的重要方式，这对电网远距离传输和消纳能力储能设备配套建设及灵活运营等方面提出新的要求。此外，欧盟各国区域面积小，可以就近利用既有资源，因此在靠近用户侧涌现出大量分布式光伏与分散式风电设备，这些在配网负荷系统中出现的电源对配电网络的稳定运行带来新的挑战。2、供电模式互动化从电力消费侧看，随着全社会对能源可持续发展认识的不断加深，以及疫情的长期蔓延，终端用户对可靠性更强、价格更便宜的本地能源消纳的诉求愈发明显，这将催生出越来越多的配网级分布式能源加入电力系统运行，促使

9、供电模式从“以大型发电厂为中心向“以产消者为中心“转变。随着原先以负荷为主的配网系统逐步向源荷一体升级，供电模式也将从过去的“源随荷动，生产计划主导，进行单向逐级电力传输“，向源荷互动,以消纳更多可再生能源为目标，根据供需变化进行双向灵活调配发生转变。用户对能源消费的自主权更大、选择面更广，从被动用电到主动消费，将衍生出对用电需求的准确预测、电量资源的灵活调配、配网的韧性和平衡等方面的新需求。（二）电力数字化核心目标电力数字化转型和发展的最终目的，就是随着电力系统升级，消纳更多以风、光为代表的绿色低碳电力，促进源网荷储高效互动，确保电力系统高效稳定运转，提升能源效率，推动碳达峰、碳中和的实现。

10、综合产业各方的观点，我们认为电力数字化建设有五大核心目标：1、支持资产安全与效率提升随着电力系统转型发展，新的新能源电厂、分布式电源及电子设备会逐步融入并替代老旧设备。但在转型过程中，作为传统重资产行业，存量电力资产仍然发挥着重要作用。发电侧，传统能源仍然承担着保底电源的职能，一些大容量、高效率、低排放的火电机组，在一定时间内仍然是发电主力，同时火电机组未来也承担着调峰调频、平抑新能源出力波动的重要职责；输配电侧，由交、直流特高压大量电网基础设施构成的电力传输网络，仍是跨域及城市电力传输的根本保障。增量资产方面，抽水蓄能电站、压缩空气和电化学储能将是实现“源网荷储”一体化协调互动的核心与关键，

11、未来势必会有大量的储能设备投入建设运营。因此，以安全为核心，电力数字化的首要目标就是降低电力资产的运行风险、延长使用寿命提高安全性和运营效率，确保电力去碳化转型的平稳过渡与供电安全可靠。2、支持新能源并网消纳与传统能源相比，新能源发电具有随机性波动性、间歇性等特点，同时对极端天气的耐受能力较弱，导致电量生产、电力输出等面临不确定因素，造成电压、频率等出现波动，对电网的供电可靠性产生较大影响。近年来，伴随着大规模新能源基地建设的推进，弃风、弃光以及新能源脱网等现象仍然频发，新能源发电并网成为推进落实电力行业绿色低碳的关键掣肘。因此，通过感知、预测、控制、调度等一系列电力数字化技术手段的应用，高比

12、例消纳来自源端和荷端新能源发电量，抵消新能源并网对电网运行带来的波动，是电力行业积极落实“碳达峰”、“碳中和”的关键所在。3、支持源网荷储协调互动随着大型新能源设施、分布式能源系统以及不同规模储能装置的大量应用，在以难以预测的自然资源可用性为基础的电力生产和以用户实时需求为导向的电力消费间，不再是两条完全匹配的曲线，容易形成电能的供需错配。通过电力数字化技术的应用，聚合电源、储能等各类资源，并基于需求动态变化情况，协调出力、优化控制，实现削峰填谷，提高电力系统灵活性和稳定性，是实现源网荷储协调互动、提高整体能源使用效率的核心手段。4、支持绿色电能市场化交易过去，绿色电能的发展主要依托政府补贴来

13、推动，但要想促进长期可持续的良性发展，赋予绿色电能商品属性，推动绿电交易市场化转型才是长久之计。目前，绿电市场化交易处于试点阶段，交易主体多元、认证流程复杂，存在成本高、难追溯、易篡改等潜在风险。通过电力数字化技术的应用，让用电企业自愿为绿电支付溢价，激发各类市场主体主动参与绿电交易的热情，是让绿电交易成为“双碳”重要抓手的关键措施。5、支持能源低成本、高效能使用以建设资源节约型、环境友好型社会为目标，做到“用更少的资源、产生更多的能源，是实现可持续发展的必由之路。面对各类用户不断变化的用电方式和日益多元的用电需求，基于电力数字化技术，为用户提供准确的用能分析、进行合理的能效对标、匹配最优的用

14、能方案，从而最大化能源利用效率，是减少能源浪费、建设高效型社会的重要途径。第二章、电力数字化场景描绘（一）电力数字化蓝图构想在去中心化、终端电气化的行业背景和发展趋势推动下，电力系统“源、网、荷、储”的互动会逐步加速、加深，打破传统价值链的边界，打破传统电力系统“源随荷动”的强计划属性，电力供需将变得越来越灵活、随机。围绕电力数字化总体发展目标，未来在数字化边端（边端采集与控制）、泛在通信网络（地面通信与卫星通信）、算力和存储（云平台、云边端协同、空间计算与区块链）、算法和应用（人工智能、图计算与高级分析等）等新一代数字化使能技术的大力发展和广泛应用下，将全面联通物理世界与数字空间，通过将电力

15、系统中的设备信息、生产过程等转化为数字表达，打造电力系统在虚拟空间中的“数字镜像”。同时，通过数字化监控、智能化分析、数智化自治等数字化能力的进阶式提升，完成物理世界与数字空间从虚实映射到深度交互的演进，进而实现整个电力系统的数字享生。具体来看，电力数字挛生可以分为三种形态：1、数字化监控监控的目的是通过泛在感知、高速通信及平台存储，对电力设备资产的运行过程及运行状态全面、精准、实时地在数字空间中进行反映，并基于多维数据对设备资产进行全生命周期的动态监控与诊断，从而实现对各类电力场景的“比特感知瓦特。感知网络的建立和机理模型的构建是实现电力系统高效数字化监控的基础；同时，数据互通和泛在物联也需要数据加密技术的支持以确保信息安全。2、智能化分析智能化分析的目的是基于确定的运行模式和机理规则，对发电机组、输配电网、电力负荷等未来运行变化进行分析预测与模拟反馈，为基于现有体系的运营优化和系统控制提供决策支持，从而实现对各类电力