《电力数字基础设施发展报告》发布

今年9月，受工信部产业发展促进中心委托，清华大学能源互联网创新研究院智库团队牵头开展了《电力数字基础设施发展研究》。此项研究将基于新型电力系统 发、输、变、配、用各环节的需求，结合数字技术发展的最新趋势，系统性梳理电力数字化的典型应用场景，提出电力数字基础设施的特征，以及新型电力系统对其的技术要求。

——清华大学能源互联网创新研究院 能源治理研究中心执行副主任 戴璟

10月26-27日，以“应对碳排双控挑战，构建新型能源体系”为主题的2023国家能源互联网大会在上海举办。清华大学能源互联网创新研究院 能源治理研究中心执行副主任戴璟发布《电力数字基础设施发展报告》。

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能源是经济社会发展的基础支撑，当前我国正处于从传统电力系统向新型电力系统转型期，随着新能源装机大规模高比例接入、新型电力系统建设步伐加快，促进数字化技术与能源产业的深度融合是今后工作的重点方向之一。

今年1月，工信部等六部门印发《关于推动能源电子产业发展的指导意见》，指出“能源消费电力化、电力生产低碳化、生产消费信息化”的发展趋势，推动电子信息技术和新能源需求融合创新产生的能源电子产业发展是未来工作的重点。

今年3月，国家能源局印发《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》，提出到2030年，能源系统各环节数字化智能化创新应用体系初步构筑、数据要素潜能充分激活，有力推进碳达峰碳中和进程。

必须以数字技术，赋能新型电力系统建设，已成为业界共识。但是，明确电力系统对数字基础设施有什么技术要求，如何推动电力系统与数字技术融合的落地见效，仍待深入研究。

于是今年9月，受工信部产业发展促进中心委托，清华大学能源互联网创新研究院智库团队牵头开展了《电力数字基础设施发展研究》。此项研究将基于新型电力系统 发、输、变、配、用各环节的需求，结合数字技术发展的最新趋势，系统性梳理电力数字化的典型应用场景，提出电力数字基础设施的特征，以及新型电力系统对其的技术要求。

课题工作组邀请了业界相关单位，共同梳理了14个电力数字化典型应用场景。其中图中的横向按电源侧、电网侧、负荷侧划分，其中，储能 按照其接入位置的不同，蕴含在“源网荷”之中，纵向按照 规划建设、生产运行、营销服务、调度等不同业务领域划分。

同时，按照各场景当前的产业和技术成熟度由高到低，将他们分为 推广、示范、探索 类发展阶段。我们将针对每个场景，提出其数字化的必要性、技术趋势以及带来的价值，希望借助此项研究，推动电力数字化走深走实。

由于时间有限，接下来我仅对这些场景做简要介绍。

第1个电力数字化应用场景是 新型电力系统规划。

电力规划需要由传统的“负荷预测-电源规划-电网规划”的单线程规划向“源网荷储融合规划”升级。因此需要以数字技术为支撑，建立 统筹供给与消费、统筹电源与电网、统筹经济与环境、统筹新能源发展与调节能力建设等多约束多目标的最优决策规划方法。

第2个场景是数字化工程管控。

随着沙戈荒基地、西南水电基地等相关工程的开工建设，复杂施工环境对数字化工程管控提出新的需求。数字化工程管控与招标采购环节相衔接，同时支撑系统的运维、调度。通过收集、分析基建项目各环节的信息和状态，实现项目实施全过程互联协同、态势感知、智能决策，可以提升基建工程管理效率。

煤电是提供大规模、经济性、深度调峰能力的灵活性资源。煤电机组运行状态的准确感知、运行过程的灵活控制、调节过程的可靠有效，都需要数字技术的支撑。在接下来的主题报告环节，我们核心参与单位之一华电电科院的严新荣总经理将对这个场景对我们进行详细的介绍，所以在这里不做过多的赘述。

第四个场景是新能源的集中维护。

新能源维护运维经历了 场站独立维护、区域集中维护和集中智慧维护三阶段。

第一阶段，每个能源场站都有自己的运维团队和设备，维护工作依赖于现场人员巡检和故障响应；

第二阶段，多个能源场站归并为一个维护区域，共享运维资源，仍存在依赖人力资源、有限的实时监控和维护成本偏高等缺点。

第三阶段，通过挖掘数据中的模式、趋势和异常，实施预测性维护，提高新能源设施的效率、可靠性和可维护性。

接下来是输电线路数字巡检，已有不少项目实践，且提质增效成效明显。

但目前仍存在数据架构与实际业务需求不符、无信号区域通信尚无成熟解决方案、边缘计算能力不足、数据价值未充分体现等问题。

需要结合数字技术发展，实现输电线路“立体巡检+集中监控+智慧处置”。

在新型电力系统中，变电站和换流站需要具备更高的灵活性和可拓展性，提升对新能源的接收和分配能力。

另一方面，随着变电站和换流站数量持续增长，设备安全运行风险和压力与日俱增，数字化和智能化是应对上述挑战的必然发展趋势。

接下来是配电物联网的场景。

配电网从无源到有源、从交流为主到交直流混联、从刚性负荷到柔性负荷、从无储能到大量分布式储能接入，

配网设备量大、面广、且规模持续、快速增加，传统依靠人工的方式无法满足设备运维要求及故障快速处理要求。

需要数字技术赋能实现数据感知、边缘处理、精益运维等功能。

近年来，伴随着分布式光伏的快速发展，配电网 面临着 源荷界限模糊控制难度增大、电力电量平衡概率化、发电能力评估不准确等问题。亟需在数据采集、通信、功率预测、协调控制等方面提出兼顾经济性与可靠性的解决方案。

虚拟电厂应用先进数字化技术，将分布在不同区域的柔性负荷、分布式电源、电动汽车和分布式储能等海量用户侧资源进行聚合，摆脱地理空间、电网拓扑约束，是实现电源侧的多能互补和负荷侧的灵活互动的一种清洁低碳、安全高效的解决方案，需要重点在智能计量、协调控制、信息通信方面加强数字赋能。

在综合能源服务场景下，横向 多种能源子系统 融合互补，纵向 源网荷储 协同运行，其本质是“定制化能效服务+数字化转型”，核心是发挥综合能源服务平台化的优势，实现从电网到能源互联网的跨越升级。

交通电动化是我国实现双碳目标的重要一环，而存量充电基础设施落后于新能源汽车发展，充电难成为制约我国新能源汽车发展的主要瓶颈。无序充电的功率需求是有序充电的两倍以上，通过数字化的赋能，实现双向充放电V2G则可以反过来减小功率需求。在有序充电+V2G模式下，电动汽车将成为新型电力系统经济、优质的用户侧灵活性资源。

第十二个场景是数能融合。

近年来，伴随着Chat-GPT的横空出世，人工智能进入大模型时代，对算力的需求不断攀升。未来，算力将以“算力网”的形态，与电网深度融合。

在软件上融合电力调度和算力调度；硬件上融合电力基础设施和算力基础设施。未来将实现算力感应电力节能降本，电力调度算力削峰填谷。数能融合将促进电力系统降本增效，并促进数字经济绿色低碳发展。算力网和电网将作为社会发展两大关键基础支撑，它们与数据要素的融合将产生重大价值。

第十三个场景--电碳融合场景。双碳目标是新型电力系统建设的核心动因，借助“云大物移智链边”等数字化技术在电力系统中的广泛应用，可构建电力系统全环节碳表系统，实现电力系统发、输、配、用全环节、全电压等级、高时空分辨率碳信息的一体化计量与展示，将更好地引导新型电力系统建设过程中的低碳减排与绿色转型。在稍后的主题报告环节中，清华大学的张教授也是我们课题组的成员，也会详细介绍这个场景中数字化技术的运用。

最后一个场景是智慧调度。随着新型电力系统建设的推进，其运行特性日趋复杂，电力调度工作难度加大。需要依托先进数字技术，实现电网事件信息主动汇聚、综合展示，运行风险智能分析、预案自动生成，事件处置主动引导、策略在线生成，整体提高调度处置效率，减轻调度运行管理压力，从而打造调度智能化融合应用。

最后总结下上述提到的十四个场景。

物理电网在数字世界的映射，需要在“云-管-边-端”各层级协同发力。在端侧通过先进传感器采集电力设备状态信息、环境信息等数据，上传至边侧的智能边缘控制终端，未来随着可控设备的快速增长，需要通过“云边协同”实现通信及计算负载的平衡。

管侧的5G、卫星等先进通信技术确保云边的高效可靠连接。云端的人工智能、大数据、云计算等模块支持电力系统调度运行、运营管控、客户服务等高级功能的实现。“云-管-边-端”物联架构体系在电力数字化场景中普遍适用。

算力、存力、运力（即通信能力）是支撑“云-管-边-端”架构体系的核心，也是电力数字基础设施建设的关键。

随着电力系统从分散电网到小电网到大电网到智能电网再到新型电力系统，数字基础设施也经历了报文通信、语音通信、数据通信、多媒体的发展历程，代表性业务系统也发生了翻天覆地的变化。

进入新型电力系统时代，源网荷储深度互动，虚拟电厂、电碳融合等新场景的出现，对数字技术提出更高的要求，新型电力系统需要怎样的数字技术，对算力、存力、运力有着怎样的要求，我们将共同探究。

本项研究于9月26日正式启动，在新华财经以线上直播+研讨会的方式进行。这个直播当时有将近40万人在线观看，今天是报告的预发布，我们将在一个月后的今天（11月26日）在成都举办的中国电机工程学会能源互联网专委会2023年学术年会上，做报告的正式发布。

为持续推进相关工作，课题组已在中国电机工程学会能源互联网专委会下，成立“电力数字化基础设施”专题工作小组，我们将以3-5年为周期，长期、持续推进这项工作。

电力数字化的场景不局限于今天讲的这14个，相信随着新型电力系统建设的持续深入，和数字技术的不断发展，新的场景和应用还将不断涌现，我们诚挚的邀请更多行业专家参与此项研究，左侧这两个是我和我的同事孟垚博士的邮箱，如果您和您所在的单位希望参与到这项长期工作中来，欢迎与我们联系！

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