隨著“雙碳”政策的持續推進，構建以新能源體系為主題的新型電力系統迎來了新機遇和新挑戰。近年來，我國的能源發展呈現著新格局，新能源的間歇性、波動性、隨機性以及發電設備的低抗擾性和弱支撐性特點，加快了能源電力的安全可靠供應需求與清潔低碳能源的轉型，低碳能源轉型作為助力實現“雙碳”目標的重大戰略任務，更加明確了電力數字化、智能化在實現能源高質量發展的重要引擎作用和主體地位。

電力數字化的發展背景

電力數字化技術支撐體系包含采集、傳輸、儲存、應用四大體系。在新型電力系統建設和“雙碳”目標的引領下，電子技術通用、安全防護和綠色環保等方面的要求日益增進，這也要求數字化技術，需要打通源網荷儲各環節信息，使電網具備超強感知能力、智慧決策能力和快速執行能力。

目前，新能源發電的季節性偏差、能源出力波動大、復合高峰電力支撐不足、日前功率誤差大等特性造成了電力系統具備很大的消納挑戰和安全挑戰，除此之外，新能源清潔綠色、低邊際成本、高輔助服務需求的特性也對市場機制設計帶來挑戰，因此，在原有電子技術支撐的體系基礎上，加入基礎通用、安全防護、碳管理等分支體系，以數字電力為載體，通過數字化、綠色化、協同化統籌發展的方式，可以促進新型電力系統的發展，同時助力能源清潔低碳、安全高效利用，進而實現電網的”可測、可觀、可控”。

電力數字化的核心目標

利用云計算、大數據、5G、數字孿生數字技術，提高風能、太陽能等電力的消納能力，推動電力系統的安全性、穩定性以及靈活性，構建適應高比例新能源的新型電力系統，進而助力碳達峰、碳中和目標的實現。

發展穩定的控制技術

新能源電廠、分布式電源和電子設備已經逐漸代替老設備，然而，電力系統復雜多變，大規模新能源基地的建設，使得棄風、棄光以及新能源脫網的現象層出不群，如何克服這些分布廣、數量多、不確定性強等方面的難題，需要在電網結構上突破原有的技術，結合極端天氣現象，采用“大云物移智鏈”等新技術，實現高比例新能源新型電力系統安全穩定的運行控制，進而提高安全性和運行效率。

發展高效的消納技術

隨著大量新能源電站的建設，出現了網架限電、供電復核增長緩慢等問題，新能源的消納應該結合能源的發電監測、預測技術，通過對新配備的新能源電站采取邊配件邊共享的形式進而最大化的對能源棄電進行高效利用，此外，通過監測不斷采取能源通道的能源外送，進而提高通道的利用率。

發展數字電網與人工智能技術

新型電力系統的發展離不開數字化的應用，通過大數據、人工智能等先進設備以及電力系統仿真和調度等技術，加大5G基站、物聯網、電動汽車充電樁等新型基礎設施建設配套投入。此外，結合數字化的智能分析優勢，制定優質的用戶用能計劃，有助于構建適應新型電力系統的現代供電服務體系，實現全流程節能降碳，進而助力全球雙碳目標達成。

電力數字化的應用場景

電力數字化應用無處不在，體現在電網數字監測、跨域電力調度、賦能綠色低碳等方方面面。

電網數字監測

數字化監控對提高用電管理水平、優化電能質量、提升電網配備等方面有重要作用。冀北電力利用數字化技術，通過對電網平臺的資源、圖形、拓撲等服務的分析，構建出了“電網一張圖”，完成主配網開關變位、實時負荷量測等83類量測數據接入，同時利用人工智能平臺，結合圖像視屏智能識別，研發了173類圖像模型。山東青島利用智能巡檢系統的監測功能，對管轄的49座變電站進行巡檢，通過物聯網監管技術以及環境傳感器等，全方位的監控了室內環境、消防安防監控、照明措施等設備，不僅減少可現場巡檢頻次，同時還提高變電運維效率和供電可靠性。

跨域電力調度

電力調度為電網的安全運行、工作開展等方面帶來了重要作用，大規模的收集、篩選信息，通過模型訓練、圖像處理等方式，進而提供高性能、高精準度的計算分析。

可以進行模型訓練、圖像處理，進而推動電網建設。中國白鶴灘—浙江直流工程、陜北—湖北直流配套電源等工程陸續投產，“西電東送”輸電能力已超過3億千瓦，同時跨省跨區直流通道度夏期間最大輸電能力可達1.8億千瓦涵蓋蓄熱式電采暖、可調節工商業、智能樓宇、智能家居、儲能、電動汽車充電站、分布式光伏等11類對象，通過設備數據和互動信息的計算與存儲，集成了能源運行管理、交易、服務等多項功能。

賦能綠色低碳

數字化技術為綠色低碳發展持續賦能。目前，碳配額、國家核證自愿減排量（CCER）、綠色電力等三種商品形態構成了中國的碳交易的主要體系。三類商品的互相補充促進了電力系統的低碳化運作。綠色交易是以風能、太陽能等新能源為主要對象設置的交易品種。截止到上半年，國家電網的綠色交易電量為389億千瓦時，超全年目標30%，由此可見，綠電交易呈現上升趨勢。

電力數字化的發展路徑

大力發展新型能源

隨著全球資源的不斷增長，風能和儲能協同互補發展成為趨勢所在，其可以改善電力系統的穩定性和靈活性。首先，應該大力發展抽水儲能。抽水儲能作為當前技術最成熟、最可靠、最清潔、最經濟并且最巨大規模開發條件的電力系統，不僅用于電力系統的調峰填谷、調頻、調相等方面，還對緊急事故備用有重要作用，應通過健全電費分攤疏導等方式對完善電價機制，進而促進其發展；其次，應該大力發展太陽能；太陽能發電不受地域限制且無枯竭危險，還兼具能源質量高的優勢，既可以在新型電力系統中承擔基荷、調峰、調頻的功能，也可作為電網側的儲能電站發揮作用，與光伏、風電充分互補運行，需大力支持太陽能熱發電核心原創性技術研發，不斷提升在太陽能熱發電站集成技術水平、第二代太陽能熱發電技術方面的總體設計能力和運維水平，以及核心部件裝備和關鍵配件制造能力。

靈活調節資源調用

靈活調節資源不僅分布在發電側、電網側、用戶側的儲能外，還分布在傳統高載能工業負荷、工商業可中斷負荷、電動汽車充換電設施、負荷聚合商、虛擬電廠等，對維護電力系統安全穩定運行、保證電能質量有重要作用。首先，要提高儲能和電動汽車將在高比例新能源新型電力系統電力電量平衡中起到重要的靈活調節作用，支撐供需雙側動態匹配，促進新能源有效利用；其次，要依托大數據、云計算、人工智能、區塊鏈等技術，持續完善新能源柔性并網和分布式新能源開放接入的儲能配置。

推進市場機制建設

電力系統面臨著能源結構的重大調整，要根據市場情況，構建與市場相配套的產業政策、合約市場、綠證市場。首先，要明確分布式電源、負荷聚集商、源網荷儲一體化、虛擬電廠、儲能等市場主體地位，鼓勵新型市場主體參與市場交易；其次，要不斷完善電價機制，引導用戶優化用電模式；此外，要建立電力市場與綠證市場、碳市場協調統一機制，促進新能源消納的現貨電能量市場；最后，要充分調動靈活調節資源的市場機制，依托省間市場統籌，實現全網電力平衡。

撰稿 | 陳啟玉 清研集團能源電力研究部研究員

編輯 | 陳澤璽 費風鈴

圖片 | 網絡