不久前,国家电网公司在该公司2024年工作会议上提出,要构建新型电力系统,建设新型能源体系,形成新质生产力,打造数智化坚强电网,为保障能源安全、实现“双碳”目标作出积极贡献。那么,什么是数智化坚强电网?数智化坚强电网有什么特征和内涵?有哪些功能和价值?笔者下面进行一一解读。四大基础—

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构建新型电力系统 打造数智化坚强电网

2024-02-23 17:47 来源: 中国能源报 作者: 姜义平

不久前,国家电网公司在该公司2024年工作会议上提出,要构建新型电力系统,建设新型能源体系,形成新质生产力,打造数智化坚强电网,为保障能源安全、实现“双碳”目标作出积极贡献。那么,什么是数智化坚强电网?数智化坚强电网有什么特征和内涵?有哪些功能和价值?笔者下面进行一一解读。

四大基础——特高压和超高压骨干网架、各级电网协调发展、“大云物移智链”等现代信息技术、数字化智能化绿色化发展

当前,新型能源体系和新型电力系统的发展演化呈现时间跨度长且不确定性强的突出特征,高质量统筹能源电力安全保供和清洁低碳转型,是一项复杂的系统性工程,过渡期中的多目标协同至关重要。其中,新型电网是建设新型电力系统和新型能源体系的核心平台,围绕骨干网架建设、各级电网协同、信息技术驱动和数智发展赋能等方面,持续夯实其四大基础,是打造数智化坚强电网的关键抓手。这四大基础具体包括:

加强特高压和超高压骨干网架建设,即以大能源观为引领,立足经济社会高质量发展的能源需求和能源资源禀赋特征,持续完善适应多能源资源大范围优化配置、灵活调度要求的骨干网架,夯实数智化电网建设的物理基础。

一方面,持续完善骨干网架格局,充分发挥特高压电网的能源配置平台价值。贯彻落实国家关于沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地开发规划的要求部署,坚持大型风电光伏基地、先进煤电、特高压通道“三位一体”,全力做好基地外送和电网发展格局研究,将华北、西北主网架向沙漠基地延伸,完善西北、东北主网架结构,加快构建川渝特高压交流主网架,支撑跨区直流安全高效运行。

另一方面,要统筹好电网与可再生能源规划,加强常规电源及网架结构配套建设的协调,优化可再生能源开发布局、规模及时序。结合可再生能源资源禀赋、电网安全运行、装备技术水平等因素,科学规划集中式、分布式能源发展,支撑集中式和分布式能源的广泛灵活接入。优化抽水蓄能、电化学储能等灵活调节电源规划配置,增强电网对可再生能源的消纳能力。持续提升跨省跨区输电能力,实现可再生能源资源在更大范围配置,提升消纳利用水平。提升分布式电源并网管理水平,提升交易管理质效,对并网服务流程和并网运行技术要求实行差异化管理,引导分布式可再生能源优化布局。

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福建南平松溪县光伏发电站

推动各级电网协调发展,即以适应高比例可再生能源电力系统“源荷互动”平衡模式为目标,优化各级电网发展节奏和布局,提升承载高比例可再生能源外送消纳能力、多直流馈入能力、分布式新能源并网能力等,实现输电网、配电网与微电网的灵活互济、协调运行。

一方面,推动实现结构清晰、功能明确的各级电网架构。建设、扩展和完善特高压骨干网架,优化500(750)千伏电网,实现合理分层分区,提高重要断面输送能力,完善220(330)千伏电网,围绕负荷中心逐步形成双回路供电和环网结构,提升供电能力和可靠性水平,实现灵活可靠供电,并加快构建水火风光资源优化配置平台,提高清洁能源接纳能力。

另一方面,提升各级电网对各类创新要素和资源汇聚融合的支撑能力。随着能源系统向能源互联网演进,要发挥数字产业与能源电力产业深度耦合优势,依托市场机制优化等方式,激发各类资源和创新要素互联互通,同步加强数据共享和价值挖掘,建设能源大数据中心和能源工业云网,拓展多能互补的清洁能源基地、源网荷储一体化项目、综合能源服务、智能微电网、虚拟电厂等新业务、新模式、新业态。

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江苏苏通GIL综合管廊工程

实现“大云物移智链”等现代信息技术的全面驱动,即以现代信息技术为依托,实现源网荷储各环节各类主体的信息共享和能力互补,充分释放其间所蕴含的巨大效率效益空间,有力贯彻落实全面节约战略,以更加高效的方式打造数智化坚强电网。

一方面,全方位提升大电网的调度控制能力。数字技术的广泛应用能够实现对海量新能源设备的电气量、状态量、物理量、环境量、空间量、行为量的全方位感知,并通过大数据分析与智能决策,有效提升新能源发电出力预测精度、运行调控智能水平、运行维护能力,确保新型电力系统的安全稳定运行。要建立多时间尺度、广地域范围、快响应速度的复杂大电网仿真平台,构建全景可感知,全局可控制,主网、配电网、分布式微电网有效协同的调度控制体系。

另一方面,以数字化水平提升助力新能源友好并网。利用现代信息技术构建新能源云等工业互联网平台,通过对新能源发电数据科学分析和合理利用,有效促进风电、太阳能发电等新能源发电的科学规划、合理开发、高效建设、安全运营、充分消纳。依托绿电交易平台,支撑绿电交易业务,满足市场主体的绿电消费需求,激发市场主体参与绿色电力交易的热情,有效支撑“双碳”目标实现。

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青海—河南±800千伏特高压直流输电工程

坚持数字化智能化绿色化发展,即以数字化转型为基础,以智能化发展为手段,以绿色化发展为目标,实现以科学供给满足经济社会发展和人民生产生活的合理需要。

一方面,电力可以全面反映人类社会生产生活方式和发展诉求,坚持数字化智能化绿色化发展,将带动能源领域实现价值的全面跃升,体现出更为突出的数据价值、服务价值和平台生态价值。基于数字技术对能源电力系统的全面改造和赋能升级,在电力与经济社会系统的数据交互共享中,围绕电力大数据运营、5G与地理信息时空服务、基于区块链技术的场景创新应用等实现数据对新产品新模式的带动。立足从资源提供者到服务提供者的深刻转型,电力将推动形成更加开放柔性的能源互联网发展环境,催生数据整合商、运营零售商、综合服务商、金融服务商等新的市场主体,提供基于信息增值的系列能源电力服务,满足用户多样化、个性化、互动化的需求。在此基础上,推动形成能源工业互联网、电碳资源综合配置平台等全新产业生态,全面激发电力的平台生态价值。以数字化转型开放包容的电网运营体系将在关键环节实现内外资源有效聚合,实现资源优化配置和业务的高效协同互动,激发电网发展新模式新业态的涌现。

另一方面,将从经济社会的更广维度,实现更加高效的供需协同,为经济社会发展提供有效的先行保障和服务能力。持续加强纵向源网荷储各环节、横向电热气冷氢等各品种能源的协调程度,满足各类电力设施便捷接入、即插即用,多措并举支撑可再生能源发电安全运行和有效消纳。同时,通过经济社会各领域发展现状、趋势和突出诉求与电力领域的实时互动,可推动数智化坚强电网成为经济社会发展全面绿色转型的引领者。

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国网重庆电力能源大数据中心

四大特征——气候弹性强、安全韧性强、调节柔性强、保障能力强

现代电网深度嵌入现代化产业体系,是经济活动中须臾不可相离的能源基础设施与产业基础设施。电力安全保供是须臾不可忽视的“国之大者”。当前,能源转型加速演进,新能源高比例接入电网,受气候变化、极端灾害等因素叠加影响,电网安全发展的复杂性和不确定性日益加剧。打造气候弹性强、安全韧性强、调节柔性强、保障能力强的数智化坚强电网,服务新型电力系统和新型能源体系,体现了国家电网公司党组在新时代新征程推动能源高质量发展的主动担当。

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浙江台州35千伏柔性低频输电工程

电网气候弹性强,是新型电网系统性应对气候波动影响的能力特征。要求电网能应对各种极端气候灾害的考验,从主配网网架、线路、设备,到与之衔接的电源、负荷、储能等环节,都具备系统性应对气候变化波动影响的能力。从实践来看,以风电、光伏为代表的可再生能源出力受极端气候影响持续加剧,高温干旱、寒潮等极端天气下,水电等常规电源暴露出一定脆弱性,以往对发电侧影响较小的风速、光照等气候因素时刻影响新能源出力,台风、暴雨等也将对新能源设施构成威胁;暴雨洪涝、雨雪冰冻等气象灾害易对输配电关键基础设施造成破坏,由气象因素造成的电网、设备事件已经接近五成;温度敏感型负荷规模持续扩大,我国用电负荷的尖峰化和夏冬“双峰”特征更加显著,应急储能需求增加,其中空调负荷成为拉动最大负荷增长的主力之一。从应对中看,增强电网弹性就是不断挖掘电网对气候变化的适应能力,以更精准地监测监控天气变化特别是极端天气为基础,增强电网与电源、电网与负荷、电网与整个电力系统的互动能力,以更安全更经济的方式运营电网,以数字化智能化的确定性手段减少电网在复杂环境中的不确定性。

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配电网主设备健康评估模块

电网安全韧性强,是新型电网系统性抵御电力系统扰动冲击的能力特征。要求电网应对“双高”特征下电力系统运行的随机扰动,抵御来自不同环节、不同区域、不同时域对电力系统的冲击。从实践来看,新能源大规模并网与沙戈荒大基地输送的电源形态,给电力系统稳定运行带来了新的挑战;大电网交直流耦合运行、直流近区电压稳定风险突出,配电网面临自身平衡能力不足、网架薄弱等风险;负荷产消者化趋势明显,改变电力平衡方式,对配网承载能力提出更高要求;储能方面,随着电化学储能电站投运量的增加,电化学储能安全性问题逐渐突出。从应对中看,增强电网安全韧性就是要主动顺应多种电源跨品种互济催生的对能源电力产业链安全共治需求的趋势,建立更经济更精准的资源配置方式与电力调控模式,让整个电力系统的各市场主体形成一个安全合作共同体,以此共同抵御各种不同的扰动与冲击。

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津门湖绿色能源管理服务平台

电网的调节柔性强,是新型电网系统性开展灵活调节的能力特征。要求电网能够充分调动各类社会资源要素,纳入电网的配置优化中,让市场价格信号和数字技术共同发挥作用,克服电力系统时空资源分布的极度不平衡问题。从实践来看,灵活调节电源能力占比不足需要整个电力系统与产业链供应链协同解决。目前我国抽水蓄能、调峰气电等传统调节电源占比一直维持在6%左右。比较而言,欧美国家灵活电源比重较高,美国、西班牙灵活电源占比分别为49%、34%,灵活调节电源分别是新能源的8.5倍和1.5倍。负荷调度更多倾向于解决安全问题,在对负荷灵活调控方面,特别是在削峰填谷、新能源消纳方面,技术还有待进步,实践有待拓展。这就需要建立更加充分的价格补偿机制、尖峰电价机制以及用能权等手段。从应对中看,增强电网调节柔性就是要持续发挥好“平台+数据+运营+生态”的一体化运作方式,推动负荷资源聚合,引导全网全系统的市场主体与用户计算各自的成本函数,让系统为人服务、电网为企业服务。例如,根据国家部委关于加强新能源汽车与电网融合互动的政策文件,电网柔性调节能力是服务全行业全社会的,并将在电动汽车、储能、空调等新型负荷中带来巨大的产业价值。

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安徽金寨金刚台村集中式光伏电站

电网的保障能力强,是新型电网系统性配置资源要素的能力特征。要求电网能够在常态运行与应急状态下充分调动所需的资源要素,并具备及时供给到全网各地的调配能力。从实践来看,电网历来有物资调配的优势,在极端情况下,集团化运作能将各类电力物资、备品备件调配到全网各地。随着新型电力系统加快建设,产业链供应链成为一个整体,以“国网绿链”为载体的绿色化、数智化的现代供应链可以发挥更大的作用,不仅对电网自身备品备件进行及时储备、供需缺口分析和智能仓储转运,还可以服务上下游企业、设备供应商,降低全系统物资仓储与调配成本。从应对中看,电网保障能力是一项综合能力,不仅考验电网在应急状态下的动员与调配能力,也考验电网日常的经济运行和科学管理能力。因此,增强电网保障能力更需要立足实际,将资源要素保障能力持续内化为现代企业的一流治理能力。

建设“四强”的数智化电网是“一体四面”打造新型电网能力的重大举措,充分体现了电网高质量发展的系统观、整体观和全局观,将有力支撑能源保供与低碳转型,促进新型电力系统各个环节的协同互动,为更好支撑和服务中国式现代化贡献国网力量。

三大内涵——形态内涵、技术内涵、要素内涵

电网企业坚定不移推动能源生产和消费革命,加快建设新型电力系统,核心要义之一就是以“大云物移智链”等现代信息技术为驱动,深入探索建设新型电网。国家电网公司面向“双碳”目标推进能源转型,探索性提出加快建设数智化坚强电网,既是推动构建新型电力系统、建设新型能源体系的关键之举,也为新型电力系统建设提供了新范式、探索了新路径、拓展了新空间。因而需要站在能源安全新战略的高度上,深度把握数智化坚强电网的内涵特征,加深对数智化坚强电网“是什么”的系统性认识。

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国网新能源云平台架构

准确把握数智化坚强电网的形态内涵:交直流混联,大电网、配电网、微电网等多种电网形态有机衔接,集中式、分布式能源系统相互补充。

在碳中和目标的宏观战略与数字化赋能的转型机遇下,新型电力系统结构形态正在发生系统性变化。新型电力系统源端汇集接入组网形态从单一的工频交流汇集接入电网,逐步向工频/低频交流汇集组网、直流汇集组网接入等多种形态过渡;输电网络形态从交流骨干网架与直流远距离输送为主过渡到交流电网与直流组网互联。

新形势下,电网作为连接能源电力生产和消费的枢纽平台,在实现资源优化配置的同时,面临着支撑新能源规模化开发、高比例消纳和新型负荷广泛接入的直接挑战。面向从电力资源优化配置平台向能源转换枢纽转变,数智化坚强电网建设将加速构建适应高比例可再生能源广域输送和深度利用的电力网络体系。一是加速电网形态由“输配用”单向逐级输电网络向多元双向混合层次结构网络转变,交直流混联,大电网、配电网、微电网等多种电网形态有机衔接,以大电网为主导、多种电网形态相融并存的网络形态。二是加速电网形态由以具有转动惯量的常规电源、单向供电为主,向具有高比例电力电子化新能源、双向供电的方向转变,集中式、分布式能源系统相互补充,形成源网荷储协调互动的平衡形态。

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企业级气象数据服务中心

准确把握数智化坚强电网的技术内涵:人工智能、边缘计算、数字孪生、区块链、安全防护等数字技术、先进信息通信技术、控制技术与柔性直流、可再生能源友好接入、源网荷储协调控制等能源电力技术深度融合。

随着新型电力系统在电源构成、电网形态、负荷特性、技术基础、运行特性等方面的新变化,当前构建新型电力系统的物质技术基础相对薄弱,未来发展路径存在较大不确定性,特别是未来电力系统演变将面临技术不确定性高、发展路径复杂等一系列挑战。

增强电力技术能力,是提升我国电力产业现代化生产力水平的关键,数智化坚强电网建设势必在技术融合创新、核心技术攻关上取得创新性突破。一是坚持循序渐进原则,遵循系统观念和技术规律,充分认识电力行业技术资金密集、存量系统庞大的实际特点,持续优化新型电网科技创新资源配置,积极推动重大科技基础设施和平台建设,促进电网技术创新进步与新型电力系统发展齐头并进。二是坚持问题导向与系统思维,持续推进新型电网基础支撑技术融合创新,着力统筹数字技术、先进信息通信技术、控制技术与能源电力技术创新突破,加大技术创新应用及典型场景试点力度,为新型电力系统路径影响技术与重大颠覆性技术探索提供物质基础与技术支撑。

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国网北京电力员工在新型电力系统创新中心讨论城市智慧能源管理系统(CIEMS)开发情况

准确把握数智化坚强电网的要素内涵:电力流、业务流、数据流、价值流等多流合一,多形态、多主体协同互动,大范围柔性互联、新能源广域时空互补、多品种电源能量互济。

随着新型电力系统构建的深入推进,各类要素内涵不断丰富、外延不断拓展,要素属性、功能及边界正在进行系统性重新界定与深度整合。数智化坚强电网既为打造适应新型电力系统的新型电网提供了发展方案,也势必带动能源电力产业链供应链重组整合,推动电网运行特性、市场主体关联、要素配置模式等呈现全新形态。

建设数智化坚强电网离不开能源电力产业链要素整合,也必将为能源电力转型升级提供创新驱动力。一是要素配置互动性显著增强,电力流、业务流、数据流、价值流等多流合一,新型电网不同要素将在不同维度下赋予特殊功能,土地、资本、劳动力等传统要素功能将被重新界定,创新、管理、数据、人才等新要素将被大量吸纳整合,显著提升新模式新业态的创新孵化潜力。二是系统开放性进一步提升,创新要素在新资源配置模式下跨界流动更加畅通,微电网、新型储能等电网形态丰富性明显提升,多主体协同模式将加快从“源网荷储”向“源网荷储碳数”演化,大范围柔性互联、新能源广域时空互补、多品种电源能量互济等运行特性将更加突出。

建设新型电网是国家电网公司立足增强核心功能、提高核心竞争力,充分发挥央企“三个作用”,扛牢能源保障和安全“国之大者”使命担当的关键之举,需要公司上下准确把握数智化坚强电网“三大内涵”,将数智化坚强电网建设的本质要求落实到公司部署要求上来,落实到创造公司作为特大型电网企业的时代价值上来,为持续推动经济实现质的有效提升和量的合理增长,以中国式现代化全面推进强国建设、民族复兴伟业作出国网贡献。

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张北柔性直流电网试验示范工程

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宁东—浙江±800千伏特高压直流输电工程

四大功能——数智赋能赋效、电力算力融合、主配协调发展、结构坚强可靠

数智化坚强电网作为新型电网的重要形态,是推进新型电力系统、新型能源体系建设的核心环节和主要抓手,不仅在改造电网形态、增强电网功能方面发挥重要作用,还将依托数智化深度嵌入、广泛连接、高频互动的内在特征,在全行业全社会中发挥不可忽视的支撑赋能功能,集中体现在数智赋能赋效、电力算力融合、主配协调发展和结构坚强可靠四方面。

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绿色现代数智供应链生态网络关系

数智赋能赋效:数智化坚强电网以数据跨系统协同与深度应用有力支撑电网高质量发展,进一步推动能源转型深入、碳管理体系优化、经济社会监测完善与国际竞争主动。

数智化坚强电网是数字化智能化技术深入融合嵌入电网生产运行与管理运营过程的新型电网形态,能够增强以电网为枢纽的能源电力系统互联互通能力、供需匹配能力、风险应对能力和综合服务能力。以数据流在源网荷储各环节的充分共享流动,承载信息流、能量流、价值流的交换互动,一是提升可再生能源智能化配置能力,支撑解决可再生能源大规模并网、大范围配置问题。二是提升电力供需灵活匹配能力,适应新能源高比例接入、大规模消纳及由此带来的供需匹配要求。三是增强风险自动监控与响应能力,实时监测并超前预警电网安全稳定运行控制状态与风险。四是培育数智化新兴服务能力,为电动汽车、虚拟电厂、共享储能、灵活负荷等多方能量资源共享与交易提供更加智能高效的服务。

此外,电网数字化智能化水平提升对能源转型、环境保护、经济发展和国际竞争等都能够产生显著的外部溢出效应。一是数智化坚强电网增强能源物理系统、产业系统、治理系统的连接融合与协同互动水平。依托电网在能源系统中的枢纽地位,通过跨区域、跨企业、跨设备的多源异构数据高频或实时对齐、协同与融合,牵引供应端智慧电厂、智慧矿山、智慧油田发展壮大,需求端智能用能设备、虚拟电厂等新兴模式培育,以及输送端自适应调控多品类能源供需匹配。这不仅带动能源产供储销物理系统的高效经济运行,还通过更高水平的跨企业、跨行业数智化治理能力,将产业链延伸至先进制造、数字技术等新兴产业中,丰富产业生态,增强上下游协同联动能力。二是数智化坚强电网以精细、准确、实时的用能数据采集计量支撑我国碳系统高质量发展,助力“双碳”目标实现。数智化能够深刻应用并充分放大电网广泛连接、准确反映我国生产生活活动的优势,通过电碳计量转换,以电力数据为基础支撑碳计量、碳交易、碳管理体系建设。三是数智化坚强电网支撑我国经济社会运行态势跟踪监测,辅助政府决策、行业分析与企业发展。各行业现代化水平逐步提高,电力数据反映三大产业发展状态的完整与准确程度也越来越高,电网数智化水平的提升将能够更细致、更广泛、更精准地采集存储传输各行业用电数据,同时配合电力数据在多主体间的流通应用,更加充分地发挥电力数据的决策支撑价值。四是数智化坚强电网助力更好把握能源转型国际标准规范发展先机,增强我国关键基础设施安全稳定运行能力。电力系统是全球人造复杂巨系统之一。当前国际形势下,加强数智化坚强电网建设有利于我国抢抓将数字化建设经验推广成国际标准规范的先机。同时,电网作为关键基础设施,电网数智化水平的提升能够增强对网架安全风险的监测预警能力和主动防御能力。

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国网能源院开展新型电力系统产业链发展形态研判

电力算力融合:数智化坚强电网以电力和算力在技术、设施和机制多方面深度融合发展,催生电力算力一体化资源供给调配服务发展,推动“东数西算”战略落地,培育全新发展空间和动能。

数智化坚强电网将有力支撑电力算力融合发展,实现算力支撑电力运行、电力保障算力用能,并通过融合电力算力技术、设备与机制,形成一体化的资源供给与调配服务。一是算力深度服务电力数智化发展,提升电力系统运行质效、创新发展模式。算力赋能自动化供电网络、智能化输电调度与智慧化电力服务发展,支撑发电到用电各环节之间的能量流、信息流和价值流的双向流动与交互,提升电力系统全环节的高效经济运行水平。二是电力保障包括数据存储、网络传输、计算分析在内的算力稳定快速供给。近年,我国算力基础设施规模保持大幅增长,数据中心规模年均增速20%。据中国信通院测算,到2030年,我国数据中心耗电量将超过3800亿千瓦时,如果不采用可再生能源,碳排放量将超过2亿吨,快速增长的算力需求对绿色安全稳定电力提出更高要求。三是电力算力交织形成新型综合服务形态,支撑满足全社会关于经济、安全、便捷电力算力服务的需求。复合聚合商、虚拟电厂、储能公司、分布式能源交易等新型服务提供商不仅提供直接的能源电力供应服务,更会提供综合算力的咨询规划服务。

此外,数智化坚强电网推进电力算力融合,还在支撑国家战略落地、扩展发展空间和培育发展动能方面发挥重要作用。一是电力算力融合推进“东数西算”工程深入落地。算力枢纽节点和数据中心集群对安全可靠的电力供应具有较高需求。因此,配套电网建设是推进“东数西算”工程的内在要求。数智化坚强电网通过杆塔融合、多站融合等方式实现算力与电力的相近协同建设,支撑“东数西算”工程切实落地。二是电力算力融合将催生区别于传统电力、算力行业的全新发展空间。电力算力融合涉及电力技术与数字技术、电力设施与算力设施、电力市场与数据市场、电网运行机制与数智创新规律等多方面的深度耦合,将进一步为一批专精特新企业开辟创新应用空间,形成电力行业与算力行业之外的市场化“蓝海”,或将在电力算力规划布局、演进模拟、服务撮合、模式创新、节能测算等方面发力。

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雄安高铁站

主配协调发展:数智化坚强电网顺应能源转型和新型电力系统构建的新形势新需求,推进主配网协同控制能力建设,结合主配网实时运行方式,实现能源的全域、全息把控,调度指挥管理能力显著提升。

主配网协调发展通过建立主配电网图模数据交互机制、建立主配电网风险分析、合环分析、故障处置等业务协同机制,推动主配网多源数据融合应用及故障信息共享,提升事故处置效率,提升主配网运行状态的全景感知能力,提高多业务、跨部门间协作处置效率,提高电网安全运行控制水平,提升电网运行控制效率。一是提升电力系统整体性能。通过构建有机的骨干结构,确保主网和配网在时空上紧密衔接,优化结构和运行方式,提高系统的整体稳定性和可靠性,确保电力系统在不同环境下能够保持卓越性能。二是提高传输效率。通过系统化的电能传输路径优化,确保电能传输的经济性,提高能源传输效率,增强系统灵活性,更好地适应动态变化的运行环境。三是助力新能源快速发展。实现新能源与传统能源的协同融合,提升新能源消纳水平,更高效地利用新能源,引领电力系统迈向可持续、清洁的未来。四是加强主配网协同故障处置能力。通过建立主配网故障处置协同机制,推动主配网多源数据融合应用及故障信息共享,实现主配网协同的故障恢复策略分析,根据故障后潮流和配网自动化负荷全停全转、馈线自动化等功能,实现电网故障快速隔离与供电恢复。同时,主配网协同的故障追忆与评估功能,对故障处置操作进行全过程反演,评估设备、装置、系统应用有效性和正确性,以实现处置策略的优化提升,提高电力系统在面对故障时的响应速度和处理效能,确保系统持续稳定供电。

主配网协调发展不仅对电力系统内部产生深远影响,更在整合行业和社会发挥重要作用。一是优化能源供应链的协同效应。主配网协调发展使能源的生产、传输和分配更加高效和协调,提高能源行业的整体效益,推动了更广泛的产业协同发展,促进了全能源行业链的健康发展。二是助力经济社会可持续发展。通过提升电力系统整体性能,降低能源波动对经济的影响,有助于经济结构优化,提升社会韧性,为可持续发展奠定坚实基础。

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35千伏公里级超导输电示范工程

结构坚强可靠:电网安全可靠是基本前提,始终把保障安全可靠供电作为电网的首要任务,推进网架韧性、安全质效升级,实现网架结构清晰坚强、供电能力合理充裕、设备设施健康可靠、供电质量持续提升。

数智化坚强电网,“坚强可靠”是基础,“数智化”是关键,需维持自身安全稳定运行,保障用户安全可靠用能,维护电力产业链供应链安全稳定性,助力能源安全。一是提高电网的保障能力。通过建设坚强可靠的结构,电力系统在面临各种挑战和突发情况时能够保持持续供电的能力,提高电网的抗灾能力和稳定性。二是提升本地支撑作用。随着新能源大规模高比例开发利用,以及新型负荷的不断攀升,电力负荷峰谷差越来越大,长周期、短周期灵活调节资源的需求不断增加。送端地区兼顾电力送出和就地消纳两种需求,补强“只出不进”布局短板,提升本地支撑作用。三是充分发挥资源优化配置能力。受端地区充分预估新能源时空分布特性,提升电网布局整体化水平和覆盖密度,充分发挥网络化配置优势。四是优化电力系统的调节能力。通过引入先进的调节技术和策略,使电力系统具备灵活调节的能力,能够迅速适应负荷变化和新能源波动,提高系统的调节柔性。

结构坚强可靠的数智化坚强电网具有广泛的外部效应,涵盖了能源行业、环境保护和国际竞争等方面。一是行业协同效应提升。电力系统的坚强可靠性直接关系能源生产、传输和分配的协同性,为能源行业链的健康发展提供有力支撑。二是提高清洁能源的有效利用。以坚强可靠的电网结构为基础,更好地适应新能源波动,减少对传统能源的依赖,降低碳排放,助力“双碳”目标实现。三是国际竞争力提升。稳定的电力供应是国家基础设施和产业发展的支柱,能够吸引投资、促进技术创新,使国家在全球能源市场中更具竞争力。同时,以清洁高效的电力系统履行国家在可持续发展方面的承诺,有助于提升国际形象。

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全球占地面积、变电容量最大的特高压换流站——四川布拖换流站

五大价值——创新、协调、绿色、开放、共享

在“四个革命、一个合作”能源安全新战略指引下,建设多元清洁的能源供应体系,推动能源转型势在必行。加之极端天气等自然灾害频发,统筹发展与安全难度增加,需要依靠数智化技术全面有效感知电网的复杂性和不确定性,更加精准高效配置资源要素,为电网建设运营提供科学实效支撑。打造数智化坚强电网是当前阶段应对电力安全保供和能源清洁低碳转型的必由之路,将重点发挥创新、协调、绿色、开放、共享五大价值。

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国网分布式光伏云网平台

创新发展价值,即强化技术创新,实现对电网全环节全链条全要素灵敏感知和实时洞悉、网络结构动态优化、生产运行精准控制、用户行为智能调节。

数智化坚强电网是将物理电网与数字空间深度融合的电网,也是实现电网全环节互联互通和智能在线友好互动的电网。通过对新一代数智化技术与电网业务的有效结合:一是打造覆盖公司物理电网全区域、全专业、全链条、全要素的数字空间。推动其具备实时、动态、立体、时序化反映物理电网的全环节、全过程信息的能力,做到实时感知重要的信息来源,改变电网单一环节决策信息分散、决策依据不充分的问题。二是形成网格化管理、智慧化赋能的电网。向下聚合分散资源,向上支撑大电网调节,高标准打造主配网微融合、及时触达用户、连接产业链上下游的电网结构。三是实现电网生产运行的业数融合互动。推进基于数据驱动的电网暂态稳定智能评估与预警,提高电网仿真分析能力和安全稳定运行状态预判能力。推动形成变电站和换流站智能运检、输电线路智能巡检、配电智能运维的生产运维体系,强化电网全过程、全环节智能感知和自主运维,提高供电可靠性和对自然环境的适应性。四是实现用户侧资源自主化、智能化参与系统调节。促进用户负荷预测精度和新型用户负荷智能管理水平再上新台阶,以用户侧负荷资源分层分级分类聚合、协同优化管理,推动用户侧资源高效智能调节。

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“供电+能效服务”数字化平台架构

协调发展价值,即深化主配网均衡协调发展,提升各电压等级电网的快速响应、防灾抗灾、自治自愈自修复能力。

构建主配网均衡发展的坚强可靠电网,推动大电网规模合理、结构坚强,交流电网与直流电网互联互济,分布式、微电网与大电网之间边界清晰、安全可控,以更加均衡、普惠的发展方式服务新型电力系统建设和经济社会发展。通过各级电网协调发展:一是满足全系统正常状态下清洁低碳、安全高效的要求。抵御电网常规事故冲击,促进大规模新能源消纳,确保电网安全可靠。二是满足极端情况下,电网具备灾后的自主生存能力和快速恢复能力。在各类极端情况和严重故障发生后,电网通过智能化的运行方式调整、故障快速自愈、负荷紧急控制等,快速实现供需平衡。三是充分挖掘数智化电网有效融合多方资源能力,以自主自治方式应对突发事故。发挥电网互联互通互济优势,调动电源、负荷、储能等一切可以利用的资源,聚沙成塔,抵御小概率、高风险突发事故冲击。

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辽宁阜新高山子风电场

绿色发展价值,即加快能源绿色低碳转型,支撑源网荷储数碳互动、多能协同互补、新能源大规模高比例并网。

以电网基础设施和数字基础设施平台为依托,发挥数智化坚强电网延伸拓展能源网络潜能,以数智化推动多能互补、共享互济,实现源网荷储的协同性和融合性发展,进一步提升新型电力系统绿色化水平。通过提升源网荷储互动能力:一是以精准预测助力电网应对气候变化和新能源消纳。发挥数据驱动的事前预测和事中预警的作用,提高对新能源出力、负荷的预测精准性,大力推进企业级公共气象服务平台及相关标准体系建设,完善电网规划设计、运行管理、应急处理机制。二是以数据价值多角度支撑电力电量实时平衡。强化多维数据、气象状况和分析渠道的整合,建立“实时平衡机制、气候弹性分析、多方参与激励”的配套举措。三是以平台资源聚合实现柔性负荷调节。开展基于“云边协同+物联网技术+人工智能”架构的负荷互动调控,分析调节潜力,制定合理的价值分配机制。四是以价格实时传导引导储能与电网协调互动。提升电网对储能资源的感知、调控能力,建立储能资源参与电力市场的数据安全交互规范;引导优质储能资源参加电网协同控制,实现面向不同调节需求场景下的储能资源智能管理模式,“量质并重”持续挖掘和提升电网调节能力。

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湖南某工业园实施合同能源管理

开放发展价值,即构建开放包容的电网运营环境,满足电动汽车、微电网、新型储能、虚拟电厂等交互式多元主体友好接入。

开放包容的电网运营体系将在关键环节实现内外资源有效聚合,实现资源优化配置和业务的高效协同互动,促进电网发展新模式新业态的涌现。通过面向关键问题关键场景建立优化策略:一是优化多元主体的电网快速接入方式。通过智能化并网、一二次设备深度融合等举措,实现分布式新能源、新能源汽车充电设施、新型储能等配网新要素友好接纳、即插即用,推动微电网集群化、多能化拓展。二是依据用户画像,提供差异化、定制化电网服务。加强对新业态差异需求的关注,提供多元化、个性化、定制化增值服务,推动完善权责利共担机制,确保微电网、虚拟电厂等主体公平承担系统调节责任。三是打造数字化智能化电网运营试点示范。在新能源及储能并网、输电线路智能巡检及灾害监测、智能变电站、自愈配网、智能微网、氢电耦合、分布式能源智能调控、虚拟电厂、电碳数据联动监测等领域,制定一批具有示范意义的数字化智能化试点任务,在技术创新、运营模式、发展业态等方面深入探索、先行先试。

共享发展价值,即构建互利共享的产业生态体系,带动能源电力产业基础高级化、产业链现代化。

围绕数智化坚强电网建设,打造“能源+数字”战略性新兴产业集群,引导能源产业与数字产业融合创新。通过引导能源行业和数字化行业共同参与数智化坚强电网和新型电力系统现代产业协作:一是推动形成数智化坚强电网产业生态。围绕重点领域、关键环节、共性需求,依托重点工程因地制宜挖掘和拓展数字化智能化应用,建设以电网为中心、数智化为保障的新生态。二是构建形成“统一开放、竞争有序、安全高效、治理完善”的市场体系。促进电网核心业务在市场调节作用下实现能源互补优化、资源有效聚合、成本顺畅疏导,探索多方共享的盈利模式。三是以电网核心优势助力构建相关产业新发展格局。充分发挥能源电力产业的业务、客户、数据等资源优势,推动电网与交通、物流、通信、应急等系统互联互通,构建创新驱动、前瞻突破、活力迸发的新兴产业发展格局。四是引导构建与数智化坚强电网、新型电力系统相适应的权、责、利对等的政策体系。明确相关产业各环节权责界面,加强新业态、新领域、新模式的技术衔接和业务监管,促进能源电力产业有序建设和规范运行。


原标题:构建新型电力系统 打造数智化坚强电网

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