數(shù)字電網(wǎng)建設將會給傳統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)展帶來哪些顛覆性變化？

能源系統(tǒng)承擔著支撐社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、服務國計民生戰(zhàn)略大局的重要使命。我國已成為全球最大的能源生產(chǎn)與消費國之一，對化石能源的依賴以及由此帶來的能源結構安全性、能源消費清潔性等問題突出。在第七十五屆聯(lián)合國大會上，我國針對碳達峰、碳中和行動計劃作出重要承諾，既彰顯了我國主動承擔國際責任的堅定決心，也提出了黨和國家對我國能源體系轉(zhuǎn)型的迫切要求。

電力是我國碳排放占比最大的單一行業(yè)，電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型對實現(xiàn)我國雙碳目標至關重要。中央財經(jīng)委員會第九次會議指出，“十四五”是碳達峰的關鍵期、窗口期，要構建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。進一步強調(diào)了電力系統(tǒng)在能源體系轉(zhuǎn)型中的關鍵地位和重要作用。

全面落實黨和國家的重大戰(zhàn)略部署，通過新型電力系統(tǒng)建設助推我國能源技術和能源結構轉(zhuǎn)型發(fā)展，已成為現(xiàn)階段我國電力領域的重點任務。2019年，南方電網(wǎng)公司提出數(shù)字電網(wǎng)建設的戰(zhàn)略部署，將數(shù)字電網(wǎng)定義為“以云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代數(shù)字技術為核心驅(qū)動力，以數(shù)據(jù)為關鍵生產(chǎn)要素，以現(xiàn)代電力能源網(wǎng)絡與新一代信息網(wǎng)絡為基礎，通過數(shù)字技術與能源企業(yè)業(yè)務、管理深度融合，不斷提高數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化水平，而形成的新型能源生態(tài)系統(tǒng)”。該公司將數(shù)字電網(wǎng)作為下一階段電網(wǎng)重點發(fā)展的新形態(tài)和新目標，利用數(shù)字技術提升電網(wǎng)靈活性、開放性、交互性等，使電網(wǎng)運行更加安全、可靠、綠色、高效和智能。

從技術特征來看，數(shù)字電網(wǎng)將充分利用小微傳感、邊緣計算、電力物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)挖掘等技術手段，構建具備云-邊協(xié)同、海量數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)驅(qū)動分析、高度智能化決策等能力的電網(wǎng)平臺。海量數(shù)據(jù)與廣泛連接是數(shù)字電網(wǎng)的最基本特征，這構成了數(shù)字空間對物理系統(tǒng)感知和認識的基礎；數(shù)據(jù)驅(qū)動是數(shù)字電網(wǎng)價值發(fā)揮的關鍵，使其能夠不完全依賴電網(wǎng)模型，完成從“數(shù)據(jù)”到“知識”的提煉和升華；跨域智能是數(shù)字電網(wǎng)的高級目標，能夠透過數(shù)據(jù)關系發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)整體的運行規(guī)律，推動電網(wǎng)智能運行。

數(shù)字電網(wǎng)將促進電力能源技術

與數(shù)字化技術有機融合

由于上述特征，數(shù)字電網(wǎng)能夠作為支撐我國新型能源體系建設的重要途徑，具體表現(xiàn)在以下方面：

數(shù)字電網(wǎng)將給傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的理論技術體系與研究方法帶來基礎性變革。海量數(shù)據(jù)與廣泛連接將使數(shù)字電網(wǎng)具有顯著的信息物理融合特征，在數(shù)字空間中能夠深層次呈現(xiàn)物理電網(wǎng)的復雜狀態(tài)和行為，各種物理裝備則賦予了電網(wǎng)更加強大的“軟件定義”能力。這從根本上突破了傳統(tǒng)電網(wǎng)的理論與技術基礎，推動了對數(shù)字技術與電網(wǎng)深度融合后的基礎理論創(chuàng)新和前沿方法探索。

同時，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)建立在經(jīng)典機電理論和數(shù)學模型基礎上，而新能源、電力電子裝備大量接入后的數(shù)字電網(wǎng)具有明顯的弱慣性特點，這些問題是傳統(tǒng)電網(wǎng)中未曾考慮的，也是傳統(tǒng)電力技術難以解決的。在關注復雜系統(tǒng)機理模型構建的同時，還要將側(cè)重點轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)同步、挖掘和利用上來。

數(shù)字電網(wǎng)將給傳統(tǒng)電網(wǎng)技術架構與技術模式帶來顛覆性變化。數(shù)字化技術的全面應用將打破傳統(tǒng)電網(wǎng)業(yè)務壁壘，加速電網(wǎng)技術體系融合。相較而言，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的技術體系大多面向特定業(yè)務功能，各功能之間相互獨立、信息割裂、協(xié)調(diào)困難。而在數(shù)字電網(wǎng)中，系統(tǒng)面臨的不確定性將顯著增加，新能源廣泛接入、信息與能源深度耦合、用戶差異化用能行為和能源需求等形成了海量主體、多時空尺度、超大規(guī)模的復雜系統(tǒng)問題。在數(shù)字空間中，既要滿足復雜要素的關聯(lián)分析，又要支撐多元業(yè)務的有效協(xié)同，需要更加重視對全域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡與知識網(wǎng)絡的系統(tǒng)性構建。

數(shù)字電網(wǎng)將全面構筑基于信息化與數(shù)字化技術的關鍵技術體系。傳感量測是實現(xiàn)物理電網(wǎng)數(shù)字化的基礎，是將物理過程轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的電網(wǎng)“神經(jīng)末梢”；邊緣計算為數(shù)字電網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)提供了針對性的利用方案，將實現(xiàn)靈活、高效的感知與控制，構成了數(shù)字電網(wǎng)的“低位神經(jīng)中樞”；通信網(wǎng)絡是支撐電網(wǎng)數(shù)據(jù)和信息在海量傳感裝置、智能終端、云-邊平臺等之間雙向流動的必要保障，構成了數(shù)字電網(wǎng)的“神經(jīng)通路”；數(shù)字平臺是具備云資源存儲、大數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)驅(qū)動分析等能力的強大硬件和軟件平臺，是數(shù)字電網(wǎng)核心功能與智能的實現(xiàn)基礎；人工智能將支撐數(shù)字電網(wǎng)跨域智慧能力的構建，是數(shù)字電網(wǎng)的高級發(fā)展目標，構成了數(shù)字電網(wǎng)的“高位神經(jīng)中樞”。這些新技術的應用不僅將全面支撐數(shù)字電網(wǎng)關鍵技術體系構建，還可為數(shù)字化能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型發(fā)展提供寶貴的技術范本。

數(shù)字電網(wǎng)將為我國能源結構轉(zhuǎn)型

提供堅實的物理基礎

在能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)，數(shù)字電網(wǎng)將顯著提升新能源發(fā)電的可觀、可控能力和消納利用水平。多模態(tài)的傳感量測數(shù)據(jù)將有效拓展傳統(tǒng)運行監(jiān)測的功能與性能，使電網(wǎng)具備對新能源的全面感知能力，滿足新能源發(fā)電實時狀態(tài)監(jiān)測、精準功率預測等需求；邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術將支撐電網(wǎng)形成對新能源更加完備的掌控能力，實現(xiàn)自動功率控制、快速頻率響應，保證新能源“友好接入”；依托大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術，電網(wǎng)將具備對新能源更加智能的調(diào)度決策能力，支撐海量新能源發(fā)電設備作為主力電源參與電力系統(tǒng)調(diào)控，為清潔低碳的電能生產(chǎn)奠定技術基礎。

在能源供給環(huán)節(jié)，泛布全網(wǎng)的傳感終端將顯著提升電網(wǎng)透明化水平，全域覆蓋的信息通信網(wǎng)絡將支撐海量物聯(lián)終端形成廣泛連接，支撐實現(xiàn)系統(tǒng)層面電網(wǎng)狀態(tài)、設備狀態(tài)、管理狀態(tài)的全景透明。以此為基礎，通過系統(tǒng)層面的智能化協(xié)調(diào)調(diào)度，將大幅提升電力系統(tǒng)發(fā)、輸、變、配、用各環(huán)節(jié)的運行效率，支撐新能源充分消納和高效利用；通過基于電網(wǎng)全域數(shù)據(jù)的分析和智能診斷，能夠及時發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)和運行風險，提供具有前瞻性的態(tài)勢判斷和運行決策，保障高比例新能源接入后的系統(tǒng)運行安全；依托數(shù)字電網(wǎng)拓展的價值服務體系，可促進電網(wǎng)與上下游產(chǎn)業(yè)和用戶的靈活互動，推動形成數(shù)字電網(wǎng)支撐下的智慧能源價值外延，有助于構建更高效、更綠色、更經(jīng)濟的新型能源生態(tài)。

在能源消費環(huán)節(jié)，數(shù)字電網(wǎng)將構建起更加靈活和柔性的用戶能源配給平臺。既能有效滿足用戶清潔化、個性化、便捷化的能源需求，還能支撐更富有針對性的能源服務策略以及能源交易、能效管理等增值服務，促進分布式電源、電動汽車、電能替代、供需互動等新型能源服務發(fā)展，支撐用戶側(cè)能源消費體驗與利用效率的大幅提升。

總體來看，數(shù)字電網(wǎng)是我國能源技術革命與能源結構轉(zhuǎn)型中的“先導者”與“生力軍”，其建設既是當前我國社會經(jīng)濟發(fā)展的迫切需求，也是在能源領域落實數(shù)字中國重大戰(zhàn)略的關鍵舉措。以數(shù)字電網(wǎng)的建設為契機，全面貫徹數(shù)字能源新發(fā)展理念，促進我國能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，推動能源產(chǎn)業(yè)變革，對碳達峰碳中和、建設美麗中國、構建清潔低碳安全高效的新型能源體系均具有重要而深遠的意義。
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