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數(shù)字觸“網(wǎng)” 未來電網(wǎng)會是怎樣?
(時間:2023/10/7 12:38:27)

  世界范圍內(nèi)以數(shù)字化、智能化為特征的工業(yè)4.0正在進行中,而今世界再次站在變革的風口,“碳達峰碳中和”已成為全球主要經(jīng)濟體的共識和使命,云計算、大數(shù)據(jù)、AI、5G等數(shù)字化技術(shù)的崛起,正帶來一場廣泛而深刻的社會經(jīng)濟變革。
  新型電力系統(tǒng)為什么需要數(shù)字電網(wǎng)?
  新型電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)緊密銜接、協(xié)調(diào)互動,海量對象廣泛接入、密集交互,打破了傳統(tǒng)電網(wǎng)業(yè)務依賴分環(huán)節(jié)、分條塊數(shù)據(jù)應用的邊界,需要統(tǒng)籌匯聚、應用全網(wǎng)采集控制數(shù)據(jù),應對新能源處理不確定帶來的平衡難題。
  新能源廣泛接入是新型電力系統(tǒng)涉及的采集控制對象規(guī)模更大,且逐步向配電側(cè)和用戶側(cè)延伸和下沉,大量對象單點容量低、位置分散,需要統(tǒng)籌采集控制裝置的管理,優(yōu)化配置策略,提升采集的控制有效性。
  新型電力系統(tǒng)的電源側(cè)和負荷側(cè)均呈現(xiàn)強隨機性,需要統(tǒng)籌優(yōu)化拓展現(xiàn)有控制方式,應用多種控制策略、控制渠道,建立靈活、可靠、經(jīng)濟的控制手段。建立在源網(wǎng)荷儲全環(huán)節(jié)海量數(shù)據(jù)實時匯聚和高腰處理的基礎上,對數(shù)據(jù)采集、傳輸、儲存、應用提出了更高的時效性要求,需要統(tǒng)籌提升感知采集頻率以及計算算力、網(wǎng)絡通道和安全防護。
  “數(shù)字化”與“電網(wǎng)”的加速融合,推動電網(wǎng)行業(yè)上下游鏈條走向全面改造。無論是電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從大機組、遠距離、超高壓聯(lián)網(wǎng),向骨干電源與分布式電源結(jié)合、主干電網(wǎng)與局域配網(wǎng)和微電網(wǎng)結(jié)合演進;還是電力企業(yè)管理模式、技術(shù)體系、生態(tài)構(gòu)建全面變革,從“單一保障供能”向“生態(tài)系統(tǒng)服務商”的轉(zhuǎn)型,都需要電網(wǎng)數(shù)字化來支撐。
  傳統(tǒng)的電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)無法滿足新型電力系統(tǒng)的建設需要。數(shù)字電網(wǎng)充分利用大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息通信技術(shù),數(shù)字電網(wǎng)的建設過程是傳統(tǒng)電網(wǎng)的數(shù)字化、智能化、互聯(lián)網(wǎng)化過程。
  以“計算能力+數(shù)據(jù)+模型+算法”形成強大的“算力”,依托物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)打通電網(wǎng)相關(guān)各方的感知、分析、決策、業(yè)務等各環(huán)節(jié),使電力系統(tǒng)具備超強感知能力、明智決策能力和快速執(zhí)行能力,從而變革傳統(tǒng)電網(wǎng)的管理、運營和服務模式,驅(qū)動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的能量流、資金流、物流、業(yè)務流、人才流的廣泛配置,用“電力+算力”推動能源革命和新能源體系建設,助力國家經(jīng)濟體系現(xiàn)代化,構(gòu)建本體安全的數(shù)字電網(wǎng)新體系。
  兩網(wǎng)對數(shù)字化的探索
  國家電網(wǎng)

  從2009年構(gòu)建堅強的智慧電網(wǎng),解決經(jīng)濟發(fā)展電力大規(guī)模輸送問題;到2016年的能源互聯(lián)網(wǎng),對現(xiàn)代能源體系與信息技術(shù)進行深入融合,推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型;再到2019年的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)和2021年新型電力系統(tǒng),以順應數(shù)字經(jīng)濟和“雙碳” 的發(fā)展趨勢。
  2020年,國網(wǎng)在數(shù)字新基建領(lǐng)域投入247億元;2021年12月13日,國網(wǎng)發(fā)布的“數(shù)字新基建”十大重點建設任務:主要用來部署電網(wǎng)數(shù)字化平臺:能源大數(shù)據(jù)中心、電力大數(shù)據(jù)應用、電力物聯(lián)網(wǎng)、能源工業(yè)云網(wǎng)、智慧能源綜合服務、能源互聯(lián)網(wǎng)5G應用、電力人工智能應用、能源區(qū)塊鏈應用、電力北斗應用。2022年7月23日,國家電網(wǎng)有限公司在第五屆數(shù)字中國建設峰會上發(fā)布《新型電力系統(tǒng)數(shù)字技術(shù)支撐體系白皮書》。
  2021年9月9日,在2021能源電力轉(zhuǎn)型國際論壇上,國家電網(wǎng)公司董事長、黨組書記辛保安披露,“十四五”期間國家電網(wǎng)計劃投入3500億美元(約合2.23萬億元),推進電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級。國家電網(wǎng)董事長辛保安日前在接受央視采訪時表示,2023年公司將加大投資,電網(wǎng)投資將超過5200億元人民幣,再創(chuàng)歷史新高。
  南方電網(wǎng)
  2019年南網(wǎng)首次將數(shù)字化轉(zhuǎn)型提高到戰(zhàn)略高度,同年,全面建成基于云數(shù)一體的數(shù)字化基礎平臺,成立全球首家數(shù)字電網(wǎng)研究院。2020年深化平臺應用推動業(yè)務變革;2021年數(shù)字電網(wǎng)建設促進三商轉(zhuǎn)型。
  2021年11月,南方電網(wǎng)公司印發(fā)《南方電網(wǎng)“十四五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》提出,“十四五”期間,南方電網(wǎng)電網(wǎng)建設將規(guī)劃投資約6700億元,較“十三五”增加33%,進一步加快電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐。
  輸變電數(shù)字化、配網(wǎng)數(shù)字化、電力調(diào)度是目前新型電力系統(tǒng)里電網(wǎng)需要優(yōu)化解決的問題。
  輸變電數(shù)字化:智能巡檢、操作排除安全隱患,機器巡視為主、人工檢查型巡視為輔的巡視模式、“調(diào)度監(jiān)控中心替代”的遠方操作模式等。
  Eg:國家電網(wǎng)公司深化“立體巡檢+集中監(jiān)控”輸電運維模式,2022年實現(xiàn)規(guī);瘧脽o人機巡檢鐵塔398萬基,較人工效率提升66.6%;建成306個集中監(jiān)控班組,特高壓線路、重要輸電通道基本實現(xiàn)可視化覆蓋。
  南方電網(wǎng)全網(wǎng)配備8000架無人機,110kV以上線路覆蓋率95%,全年機巡88.7萬公里,占比約70%;全網(wǎng)500KV及以上線路三維數(shù)字化通道、無人機覆蓋率100%,配置2.1萬套輸電在線監(jiān)測終端,全網(wǎng)500kV及以上線路外部隱患終端覆蓋率100%。
  配電數(shù)字化:利用“云大物移智鏈”技術(shù),實現(xiàn)配電網(wǎng)資產(chǎn)管理智能化、現(xiàn)場作業(yè)數(shù)字化、電網(wǎng)運行智慧化、生產(chǎn)決策智慧化。
  (1)多源配網(wǎng)運營:隨著高比例分布式電源和多樣化負荷的接入, 城市配電網(wǎng)將呈現(xiàn)出“有源”、“多向”、“雙高”的特征。未來將繼續(xù)規(guī)范接入標準、推動一二次設備融合、提升邊緣計算能力、推進光纖通訊,同時結(jié)合虛擬電廠方案,推動配網(wǎng)側(cè)高效運營。
  (2)自愈配網(wǎng)調(diào)控:全面感知監(jiān)測能力、提高通訊能力、提高AI解決問題能力。
  (3)網(wǎng)荷友好互動:友好滿足各類電源和用能設施接入需要,實現(xiàn)客戶側(cè)可調(diào)節(jié)負荷設備的即插即用,柔性聯(lián)接。
  Eg:相關(guān)專家在主題為“數(shù)字化配網(wǎng)探究”的報告中,明確提出隨著配網(wǎng)用電需求連年攀升,用電場景從過去單一供電模式轉(zhuǎn)向多元化服務模式轉(zhuǎn)變,分布式電源、智慧充電樁等場景對配網(wǎng)業(yè)務數(shù)字化轉(zhuǎn)型提出更高要求。國網(wǎng)公司旨在通過數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化打造智慧配電網(wǎng),提升電網(wǎng)綠色安全、泛在互聯(lián)、高效互動和智能開放能力。
  配電網(wǎng)作為服務客戶的“最后一公里”,以數(shù)字化技術(shù),實現(xiàn)配電網(wǎng)“設備狀態(tài)、運行環(huán)境、作業(yè)風險、用戶用電”的全感知,解決配電網(wǎng)的“停電在哪里、負荷在哪里、風險在哪里”等問題,提升精細化管理服務水平。
  電力調(diào)度數(shù)字化:數(shù)智調(diào)度助力數(shù)字電網(wǎng)構(gòu)建
  (1)智能電網(wǎng)調(diào)度:提升電力預測的可靠性,和調(diào)度部門的指令傳達、操作鏈接等數(shù)字化水平,實現(xiàn)高效頂層電力調(diào)度。
  (2)虛擬電廠:虛擬電廠概念的核心可以總結(jié)為“通信”和“聚合”。虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)主要包括協(xié)調(diào)控制技術(shù)、智能計量技術(shù)以及信息通信技術(shù)。虛擬電廠最具吸引力的功能在于能夠聚合DER參與電力市場和輔助服務市場運行,為配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)提供管理和輔助服務。
  電網(wǎng)涉及千家萬戶,聯(lián)接能源生產(chǎn)和消費,不僅是能源傳遞的重要基礎,也是關(guān)系國計民生的能源產(chǎn)業(yè)重要支柱。
  十四五期間,電網(wǎng)基礎設施數(shù)字化的加快改造和建設,提高電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力,加強源網(wǎng)荷儲銜接,為清潔能源消納提供可靠、高效的電力保障,將為“雙碳”目標實現(xiàn)及構(gòu)建新型電力系統(tǒng)提供有力支撐。

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