中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是保障能源供應(yīng)安全的重要戰(zhàn)略舉措，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要手段，具有重大的歷史意義和現(xiàn)實(shí)意義。
構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，風(fēng)光等為代表的清潔能源發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性以及電動(dòng)汽車負(fù)荷時(shí)空隨機(jī)分布等特點(diǎn)，導(dǎo)致系統(tǒng)面臨的不確定性進(jìn)一步增加，電力、電量平衡壓力大，電網(wǎng)運(yùn)行控制更加復(fù)雜和多變；其次，新能源對(duì)極端天氣的耐受能力脆弱，保障高比例新能源并網(wǎng)消納、系統(tǒng)安全和可靠供電的難度更大；最后，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中千兆瓦級(jí)的煤電機(jī)組將被數(shù)量龐大的兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組甚至更低容量的光伏發(fā)電所取代，特別是配網(wǎng)側(cè)電網(wǎng)形態(tài)發(fā)生變化，分布式特征更加明顯，新型電力系統(tǒng)中發(fā)電設(shè)備的數(shù)量將達(dá)到千萬臺(tái)級(jí)，系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。
新問題的解決需要與之相適應(yīng)的新技術(shù)應(yīng)用，新型電力系統(tǒng)的特征必定催生新技術(shù)。為了應(yīng)對(duì)新型電力系統(tǒng)建設(shè)帶來的挑戰(zhàn)，需要在“可觀、可測(cè)、可控”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化，需要以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代數(shù)字技術(shù)為核心驅(qū)動(dòng)力，不斷提高電網(wǎng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，加快推動(dòng)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)從剛性向靈活韌性的新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，需要運(yùn)用數(shù)字系統(tǒng)理論推動(dòng)運(yùn)行控制體系優(yōu)化、重構(gòu)，需要基于數(shù)字技術(shù)特性提升電網(wǎng)的全域互聯(lián)、高效感知能力。
面向新型電力系統(tǒng)建設(shè)，應(yīng)聚焦于電網(wǎng)數(shù)字化、智能化，以數(shù)據(jù)流引領(lǐng)和優(yōu)化電網(wǎng)能量流、業(yè)務(wù)流，支撐業(yè)務(wù)創(chuàng)新，基于全域物聯(lián)網(wǎng)“云-管-邊-端”架構(gòu)，圍繞新型電力系統(tǒng)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)用”業(yè)務(wù)場(chǎng)景，采用“系列傳感+邊緣技術(shù)+多類型通信+統(tǒng)一平臺(tái)+數(shù)據(jù)融合+業(yè)務(wù)智能”技術(shù)路線，形成終端到系統(tǒng)應(yīng)用的整體解決方案，打造“狀態(tài)全感知、設(shè)備全連接、數(shù)據(jù)全融合、業(yè)務(wù)全智能”的全域物聯(lián)網(wǎng)，提升新能源、柔性負(fù)荷等主體的廣泛互聯(lián)、全面感知。
在端側(cè)，終端設(shè)備的功能和性能將更多由軟件定義，朝著智能化處理、多功能融合的方向發(fā)展。芯片算力和集成度的快速提升以及輕量化物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)逐步成熟，解決了邊端算力不足的問題，“多專業(yè)功能融合、智能分層”技術(shù)架構(gòu)以及“智能化處理”邊端設(shè)備成為新型電力系統(tǒng)的重要形態(tài)。在配網(wǎng)側(cè)，實(shí)現(xiàn)多類型的傳感終端與智能網(wǎng)關(guān)間的即插即用、遠(yuǎn)程維護(hù)。
在邊側(cè)，智能AI應(yīng)用將逐步深化。結(jié)合新型電力系統(tǒng)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)用”的需求，未來需要大量的邊緣物聯(lián)網(wǎng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類現(xiàn)場(chǎng)智能傳感器、智能業(yè)務(wù)終端進(jìn)行統(tǒng)一接入、數(shù)據(jù)解析和實(shí)時(shí)計(jì)算的裝置或組件，與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)雙向互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)跨專業(yè)數(shù)據(jù)就地集成共享、區(qū)域自治和云邊協(xié)同業(yè)務(wù)處理。邊緣物聯(lián)網(wǎng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)結(jié)合業(yè)務(wù)場(chǎng)景的差異，將逐步呈現(xiàn)邊端分離、邊端融合和邊緣節(jié)點(diǎn)三種功能形態(tài)，具備硬件平臺(tái)化、軟件容器化的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦、架構(gòu)統(tǒng)一通用、個(gè)性化定制應(yīng)用、開放共享的終端應(yīng)用生態(tài)等功能。
在管側(cè)，多類型通信的場(chǎng)景將進(jìn)一步豐富。負(fù)荷側(cè)資源日益多元分散，數(shù)億傳感設(shè)備需要信息聯(lián)網(wǎng)。電力通信網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求已向大連接、低時(shí)延、高可靠、大帶寬方向發(fā)展。5G作為新一代無線通信系統(tǒng)的發(fā)展方向，將為數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)提供重要支撐，為電力通信網(wǎng)“最后一公里”無線通信接入提供更優(yōu)的解決方案。5G網(wǎng)絡(luò)以其超高帶寬、超低時(shí)延、超大規(guī)模連接的特性及優(yōu)勢(shì)，以及網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算兩大核心能力，可更好地滿足數(shù)字電網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全性、可靠性和靈活性需求，推動(dòng)電力通信網(wǎng)絡(luò)的智能化升級(jí)發(fā)展。
在云側(cè)，海量數(shù)據(jù)的處理能力將進(jìn)一步提升。隨著新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，海量設(shè)備接入配電網(wǎng)，配網(wǎng)側(cè)需要及時(shí)獲得分布式電源、低壓配電臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電氣量和狀態(tài)量數(shù)據(jù)，對(duì)采集存在請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)劃分、協(xié)議多樣化、規(guī)模間歇性并推等問題。應(yīng)增加平臺(tái)請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)劃分、規(guī)約動(dòng)態(tài)擴(kuò)展、動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)管理能力，強(qiáng)化平臺(tái)連接能力、設(shè)備管理能力與云邊協(xié)同能力，平臺(tái)側(cè)應(yīng)延伸分布式光伏、新能源站點(diǎn)、風(fēng)能、新型儲(chǔ)能、智能充電樁等新型應(yīng)用。應(yīng)基于統(tǒng)一電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，以地圖為入口，承載全類型電網(wǎng)設(shè)備圖形、拓?fù)?、臺(tái)賬的編輯、分析和管理，實(shí)現(xiàn)地理、物理、管理數(shù)據(jù)融合，以靈活開放、全面兼容的方式支撐新型電力系統(tǒng)相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用。
數(shù)字技術(shù)結(jié)合電力業(yè)務(wù)場(chǎng)景將激發(fā)出更大價(jià)值。在數(shù)字調(diào)度方面，基于云邊協(xié)同的數(shù)字電網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)，以虛擬電廠、微網(wǎng)等為聚合載體，基于人工智能的多能互補(bǔ)、自治優(yōu)化的分布式控制、邊緣集群計(jì)算、主配一體協(xié)同控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)云邊協(xié)同、泛在接入、靈活定制和就地決策，滿足不同類型電源、微網(wǎng)的海量接入和大規(guī)模協(xié)同優(yōu)化，支撐大電網(wǎng)自主巡航及園區(qū)微網(wǎng)智慧化管理。
在數(shù)字輸電方面，基于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，應(yīng)用WAPI、北斗定位、智能糾偏和任務(wù)航線等新技術(shù)，升級(jí)機(jī)巡系統(tǒng)，打造云巢巡檢新模式，實(shí)現(xiàn)航線智能規(guī)劃、無人機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)駕駛。研制簡(jiǎn)易無人機(jī)巢、輸電感知終端、通信終端和輸電智能網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)架空、電纜線路的全面監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)輸電全景信息融合、全域智能決策，提高輸電網(wǎng)安全運(yùn)行和防災(zāi)抗災(zāi)能力。
在數(shù)字變電方面，依托數(shù)字技術(shù)，優(yōu)化升級(jí)變電智能網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)變電站二、三區(qū)數(shù)據(jù)全采集；依托南網(wǎng)云和全域物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)變電運(yùn)行支持系統(tǒng)，強(qiáng)化人工智能算法研究，提升對(duì)表計(jì)、設(shè)備缺陷的識(shí)別準(zhǔn)確率，開發(fā)巡視點(diǎn)位優(yōu)化配置功能，做實(shí)智能巡視；圍繞程序化操作，優(yōu)化智能操作功能，最終構(gòu)建全景感知、風(fēng)險(xiǎn)可視、操作可達(dá)的數(shù)字孿生變電站。
在數(shù)字配電方面，以配網(wǎng)生產(chǎn)一線需求為導(dǎo)向，以配電智能網(wǎng)關(guān)、智能傳感器、智能一二次融合設(shè)備為核心，基于全域物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、南網(wǎng)智瞰等支撐平臺(tái)，打造配網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行支持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)透明、運(yùn)行狀態(tài)透明，支撐配電網(wǎng)智能運(yùn)維、智能服務(wù)、智能作業(yè)，全面提升供電可靠性和客戶服務(wù)水平。
在數(shù)字用電方面，圍繞碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)和新型電力系統(tǒng)要求建設(shè)需求側(cè)管理平臺(tái)，包括資源管理、有序用電、需求響應(yīng)、電能替代、節(jié)能服務(wù)等功能，支撐智能用電業(yè)務(wù)開展；部署自動(dòng)需求響應(yīng)控制器、低壓負(fù)控開關(guān)等終端設(shè)備，做實(shí)需求側(cè)負(fù)荷調(diào)節(jié)能力；客戶側(cè)推廣電能替代設(shè)備、微網(wǎng)和儲(chǔ)能產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)綠色低碳、科學(xué)有序用能。
以“數(shù)字技術(shù)+電力業(yè)務(wù)”推動(dòng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)是一個(gè)漫長(zhǎng)且艱難的過程，各領(lǐng)域應(yīng)共同探索，不斷提升新型電力系統(tǒng)服務(wù)能力，促進(jìn)我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，構(gòu)建清潔低碳安全高效能源體系。
（郭曉斌系南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)研究院有限公司數(shù)字電網(wǎng)分公司總經(jīng)理；劉灝系華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院副教授；畢天姝系華北電力大學(xué)副校長(zhǎng)）
