面向新型电力系统的数字化转型关键技术研究

面向新型电力系统的数字化转型关键技术研究

Summary：当前新型电力系统中的电源、电网、储能、负荷等环节都是相互耦合且高度电力电子化，为保障高比例新能源并网消纳、系统安全与可靠供电，需构建数字化转型的新型电力系统以数据为核心推进光伏、风能等多种能量信息与数据构成信息搭建深度融合，深入到电力系统各个环节中，实现新型电力系统协同互动，为国家推进“双碳”目标提供有力支撑途径。Keys：新型电力系统；数字化转型；关键技术引言为了强化引领新型电力系统高质高效发展，开展电网发展决策业务的数字化转型架构及路径研究，本文通过分析新型电力系统典型特征、发展蓝图及其对数字化转型的需求，研究制定发展业务数字化转型目标、时间点选择及三阶段数字化转型策略，最后以规划业务为例，制定数字化转型路径及实施策略，以期通过先行先试、带头示范、由点及面，最终实现推动电网公司数字化转型的全面开展。1电力企业数字化转型的重大意义数字化转型是落实国家数字经济和新基建战略，实现数字经济强国的必然选择全球进入数字经济时代，党和政府高度重视数字化在建设数字经济强国中的赋能引领作用。２０１７年，我国政府将发展数字经济上升为国家战略。２０１９年，首次将数据作为生产要素纳入分配制度，明确了数据要素以贡献决定报酬。２０２０年，习近平总书记强调要抓住产业数字化、数字产业化赋予的机遇，加快５Ｇ网络、数据中心等新型基础设施建设。２０２０年８月，国务院国资委将数字化纳入企业战略规划。据统计，我国数字经济连续５年增速超过２４％，规模突破４０万亿大关，占ＧＤＰ比重近４０％，数字化已成为数字经济发展的主旋律。新基建是以５Ｇ、大数据、ＡＩ、云计算、物联网、区块链等为代表的信息数字化的新型基础设施，是推动数字化转型、智能升级、融合创新的重要载体和核心驱动力。在数字经济时代，数字化转型离不开新基建支撑，如果没有新基建支撑，数字化转型目标就难以实现。由此可见，新基建为能源行业发展提供了难得的战略机遇期，数字化建设成为能源行业发展的重要发力点。电力企业作为关系国家能源安全、保障国计民生的“大国重器”“国家队”，落实国家数字经济和新基建战略是自己的责任使命，必须抓住数字经济发展的“机会窗口”，发挥新基建的产业效应，以数字技术为手段，以数字化赋能电力企业转型发展，在推动经济社会持续健康发展中，充分彰显企业“六个力量”，推动我国成为世界领先的数字经济强国，为建设社会主义现代化强国注入强大活力和内生动力。２新型电力电力系统构建面临的问题2.1源荷双侧随机波动影响电力电量平衡新型电力系统需要同时面对供需双侧的巨大变化，新能源出力的强随机性、波动性和用电负荷的日益尖峰化都给电力电量平衡带来了巨大的挑战，新能源传统的源、荷实时平衡模式难以为继，重新构建源、荷、储三者参与的非实时电力电量平衡模式，确保可靠、高效、灵活的电力供应，是必须解决的核心问题之一。2.2数字化转型整体规划欠缺有些电力企业对数字化和数字化转型的精神实质把握不准，对数据价值认识不到位，推动数字化转型动力不足，致使没有从企业发展战略的高度进行顶层设计，对数字化转型的战略目标及实践路径较为模糊，没有制定科学有效的战略规划、路线图及施工图，缺乏技术手段把数字技术应用到企业各环节中去推动数字化转型，造成数字化转型战略与企业传统的组织架构、业务流程、经营模式、商业模式、企业文化等不匹配，推进企业数字化转型阻力大。2.3适应新型电力系统的支撑技术机理还需明确新能源接入至电压支撑较弱、短路比不足的交流系统，无法实现锁相同步；电力电子装置的快速响应特性，带来宽频振荡等与电力电子相关的新稳定形态。３数字化转型赋能构建新型电力系统针对新型电力系统面临的充裕性、稳定性、经济性、绿色低碳、政策机制五大主要技术挑战，匹配了新型储能、电力气象、绿电制氢及电氢综合利用、需求响应、“双高”电力系统仿真分析、电力电子设备主动支撑、灵活直流组网、新一代调控系统、电力市场、ＣＣＵＳ、碳减排／评估及电碳耦合等１２项关键性数字化技术，在数字化平台的推动下，新型电力系统的数字化转型也成为必然趋势，通过数字化转型技术的应用实现了电力系统的智能化和数字化，全面开展数字基础设施建设及应用，解决电力系统发、输、变、配、送等五大环节各要素的数字感知问题，让电力系统实现了可预、可观、可调、可控。其中数字化转型关键技术的应用包含以下方面：3.1要强化全域数据采集随着分布式电源、多元负荷和储能设施的快速发展，新型电力系统的运行主体需要实时采集和高效处理海量设备的状态、特征数据，推动全域互联和深度感知，实现电力系统在数字空间的完整、准确、即时映射。这包括拓展采集范围、增强采集能力、统一数据标准、保障数据安全可靠。3.2传感布局与精准映射针对电力系统发、输、变、配、送等五大场景的电气量、环境量、状态量、空间量、物理量、行为量等特征参量采用先进的传感器、控制和软件应用程序和充分利用云计算、大数据、人工智能、边缘计算、物联网、互联网等技术从局部感知量向全局的确定性精准映射转变，从单纯物理量的分析研判进行转变，从电力物理系统的机理模型仿真和数据模型的信息物理耦合仿真预测转变。3.3要能支撑电力系统运行控制电源结构、电网形态的演变导致电力系统运行机理、平衡模式发生重大变化，需要运用数字化技术提高发、输、变、配、用各环节转换效率和可靠性。一是提升新能源出力及负荷变化预测、并网承载能力评估、电力电量平衡仿真等能力，助力优化系统运行控制体系。二是充分利用智能终端算力资源，开展预测性运维、微网和电动汽车充电站智能管理等业务，实现分布式电源节点和负荷节点的自适、自优及自愈。三是在线计算新能源消纳空间，实时发布电网调节需求，引导客户积极参与需求侧响应，加强电网与各类资源主体的互动响应和柔性调度，提高可再生能源消纳水平和电力系统平衡能力。3.4数字化转型必须经历“技术服务驱动型”由实物资产驱动型转向技术服务驱动型之路是非常艰难的，比如，美国ＩＢＭ公司，历经了十年艰辛才从信息产品供应商成功转型为信息技术服务商。“数据资产驱动型”是“技术服务驱动型”的升级版，如果迈过“技术服务驱动转型”，直接跨入“数据资产驱动型”企业，是难以成功的。电力企业由于存在“重实物资产”思维惯性，如果不构建以客户为中心的一整套组织、流程、技术、服务、文化体系，由“实物资产驱动型”企业转为“技术服务驱动型”企业的难度就可想而知。因此，要围绕客户价值构建企业目标，推动“实物资产驱动型”向“技术服务驱动型”转变。结束语综上所述：基于数字化转型构建以新能源为主体的新型电力系统，首先以满足电力设备智能感知与信息采集需求，发展基于高可信、高精度、广集成、低功耗、微型化的各类智能化设备是配网数字化转型的基础；其次以满足海量数据采集、分析、应用、决策需求，发展符合未来数字化电力业务的应用系统是配网数字化转型的必由之路和先行之举，如可信操作系统、云边协同框架、电网资源业务中台、ＰＭＳ等软件系统；最后结合电力作业流程数字化，提升“站—线—变”关键节点的数字化水平，增强配网调控能力和安全性，提升整体运行效率，实现“两碳”目标。Reference[1]李睿,田士君,丛鹏伟,肖汉雄,马莉.能源电力数字化转型关键问题探讨[J].中国国情国力,2019[2]邓恢平.提高数字化新技术落地应用能力