云上新型电力系统（2022年）
Contents 目录 P03P05P07 P11 序言前言 第一章新趋势与新挑战 电力系统发展呈现的新趋势08 电力系统发展面临的新挑战10 第二章云上新型电力系统 从“电力上云”到“云上电力”12 云上新型电力系统特征13 云上新型电力系统发展重点13 P17 第三章云上发电 发电行业面临挑战18 传统火电转型升级18 新能源发电智能升级22 CONTENTS （2022） P25 第四章云上电网 数字基础设施云化 ·········································26 核心业务重构上云 ·········································29 生产运行云上智能 ·········································34 数据业务云上增值 ·········································37 P43 第五章云上用电 分布式光伏与储能 ········································44 P50 虚拟电厂47 第六章云上新型电力系统展望 云上新型电力系统 云上新型电力系统 2022 PREFACE 序言 当前，积极落实“碳达峰、碳中和”战略目标，大力构建新能源占比逐步提升的新型电力系统，加快全国统一电力市场建设已成为电力行业深入推进“四个革命、一个合作”能源安全新战略的重要任务。 与传统电力系统相比，新型电力系统中电能在发、输、配、用各个环节的输送与配置将发生很大的变化，尤其伴随新能源占比的不断提升，集中式与分布式并举，电力电子化持续加速，终端用能将呈现更加多元化和个性化。因此，如何保持电力供需的实时平衡，维持庞杂的电力设备的安全稳定运行，以“大云物移智链”为代表的新一代数字技术将成为支撑新型电力系统建设的关键。为此，如何通过数字化技术手段，挖掘电力行业的数据资源，优化电力行业生产运营业务，协助电力行业碳排放量降低，提升电力行业可再生能源利用能力，已成为当前电力行业企业实现高质量发展的重要途径。 阿里云公司作为龙头科技企业，自2016年进入电力行业以来，积极开展电力技术与数字技术的融合创新，在业务创新和商业模式创新方面先后与国内大型电力央国企国家电网、南方电网、中国大唐、龙源电力等开展合作，在电力企业基础设施云化、核心系统上云、云上业务创新、云上数据增值等领域积累了宝贵的数字化实践经验，内容覆盖发电、输电、用电的各个环节，得到行业客户的认同，为电力行业的数字化转型与创新发展贡献了力量。 这次阿里云公司率先提出“云上新型电力系统”，与传统电力系统上云侧重IT架构升级不同，“云上新型电力系统”与云平台、云上数字技术融合的更加紧密，更加关注电力新业务、新模式的培育和孵化，将“数据+算力+算法”的赋能作用嵌入到电力系统的生产管理、经营决策等各个环节，将为电力系统的转型升级和创新发展注入新动能。“云上新型电力系统”是绿色低碳的电力系统，同时也是一个致力于探索提升资源配置能力、系统平衡能力和清洁能源消纳能力的电力系统，作为一个概念的创新和理念的创新，也是当前电力行业数字化转型的一项重要的实践创新。通过云上数字技术构建“云上发电、云上电网、云上用电”的新模式，将为城市、园区、工商企业以及居民用户等提供更加安全、高效、智能、经济的用能服务，助力全社会绿色生产和生活。 序言 PREFACE 中国电力发展促进会（简称电促会）第四届理事会成立以来，在巩固原有服务电力规划发展的基础上，将促进“大云物移智链”为代表的新一代数字技术在电力行业的融合应用作为核心服务业务，在分支机构设立和会员发展结构方面做了积极的布局，电促会积极倡导“跨界、融合、增值、共享”服务理念，努力为会员企业“筑平台，建生态”，在服务会员过程中，既注重立足企业看行业，也重视从行业看企业，阿里云公司提出的“云上新型动力系统”，依托阿里公司独特的技术优势，在跨界融入电力企业的数字化转型中开展了大量的案例实践，作为贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念的电力行业第三方平台，电促会在服务实践中深刻地体会到《“十四五”数字经济发展规划》中指出的“支持高校、龙头企业、行业协会等加强协同，建设综合测试验证环境，加强产业共性解决方案供给”的重要意义。电促会与阿里云公司的战略合作，旨在充分发挥双方的资源优势，以期共同为电力行业数字化转型贡献智慧和力量。 借此机会，我们也热诚地希望与阿里云等会员单位和广大电力企业一道，积极贯彻新发展理念，遵循数字经济发展的内在要求，加强交流互动，面向市场，积极探索资源共享与共生发展，通过协会平台精心策划行业或企业白皮书、组织走进会员单位、开展联合调研攻关、构建虚拟研发中心、设立揭榜挂帅与赛马机制等多种服务方式，大力推进行业开放产业体系与开源技术体系建设，通过“共建、共治、共享、共赢”第三方平台，积极促进电力相关“供应链、产业链、价值链、创新链”的优化整合，集思广益，共同为构建电力行业高质量发展新格局而努力！ 中国电力发展促进会常务副会长兼秘书长 PREFACE 前言 气候变暖、地缘政治和地区冲突不断等多种因素叠加，使得全球能源危机加剧，能源转型迫在眉睫。电力行业作为双碳战略的主力军，能源转型的主战场，以数字化加快构建新型电力系统已成业界共识。 云计算与云上数字技术作为新型基础设施，具有内生的打破系统壁垒、激活数据价值、提升智能化水平的能力，是数字化的核心，与新型电力系统对于高融合、高灵活、高弹性、高可靠的信息化服务能力相适应，云与新型电力系统融合已成必然，“电力上云”将向“云上新型电力系统”发展。 云上新型电力系统是以云为基础，链接内外部更广泛的资源，融合更先进的数字技术，沉淀更多元的数据资产，充分将“数据+算力+算法”的赋能作用嵌入到电力系统的生产管理、经营决策等各个环节，推动大范围电力资源的共享互济和优化配置，提升电力系统的稳定性和灵活调节能力，实现能源清洁低碳转型和高质量发展。 从传统电力系统到云上新型电力系统，要持续关注战略发展、组织人才、业务创新、技术加持和持续运营五大重点领域，让云理念融入到企业发展的各个方面。在实践中，则要聚焦发电、输电、用电的重点领域和高价值业务场景，让云技术嵌入到业务流转各个环节，以点带面推动电力系统数字化发展。 在发电侧，云边一体数据融合处理技术，将助力传统火电机组提高运行效率，打造形成具有深调能力的灵活性火电机组；云上新能源智能决策平台作为新能源精益管理运营的重要抓手，是趋势也是要求，将为多方主体提供一站式云上新能源数字化服务，助力新能源从技术创新到商业落地。 05 在电网侧，基础设施云化已取得阶段性成果，营销、调度、运检等核心业务逐步上云、用云、与云共生。应用云上人工智能助力电网结构形态和运行模式优化，主动适应大规模集中式新能源和量大面广的分布式能源的接入能力，将成为重点。 在用电侧，云将成为电力需求侧新业态创新的重要载体，加速降低分布式光伏与储能、虚拟电厂等业务的技术门槛，培育用电新兴业务，为终端消费者提供更多元的数智化电力服务，支撑终端消费者与电力系统的双向互动，推动电力消费者向产消者转变。 云上新型电力系统将进一步加速电力流、信息流、价值流的有效融通流动，其将以更加灵活高效的能源资源优化配置平台，支撑大规模新能源开发利用，将为电力业务创新、电力行业成长、电力生态协同创造无限的可能性，为城市、园区、企业、居民的绿色生产生活提供坚实保障。 电力上云是技术布局，已如火如荼，云上电力则代表了一种战略选择，将引领新征程。 06 新趋势与新挑战 新趋势与新挑战 新趋势与新挑战 电力能源是关系国计民生的重要基础性战略产业，在大能源体系中发挥着能量传输和转换的枢纽平台作用，在保障国家能源安全中扮演重要角色，并为我国经济社会的高质量发展提供坚强支撑。在国家双碳战略背景下，电力行业是主力军，数字化助力电力转型升级已成普遍共识，但面对复杂多变的外部环境和内部形势，电力发展呈现新趋势，面临新挑战。 NEWCHALLENGES 1.1 电力系统发展呈现的新趋势 1.1.1.电力结构：双碳战略持续推进，新能源占比不断提升 能源低碳转型的核心是能源结构的调整，但是在气候协议、全球能源危机、新冠疫情等多重压力下，以及近两年世界经济的复苏，使能源供需矛盾日益加剧。欧美国家的煤炭、石油、天然气价格出现大幅波动，在政治冲突与贸易壁垒等因素的激化下屡创高点。在此背景下，欧盟于2022年5月公布了“RepowerEU”能源计划，提出大力发展光伏、风能等新能源，减少对化石燃料的依赖。未来，在全球范围内，新能源占比将持续提升，并在碳中和的过程中扮演更重要的角色。 双碳战略下，我国的能源结构正在发生历史性的变革。2021年，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》提出，到2030年，非化石能源消费比重达到25%左右。我国光电、风电等新能源在电力结构中的占比不断增加，截至2021年底，我国新能源发电装机规模约7亿千瓦，风电、光伏发电的装机容量分别达到3.28亿、3.06亿千瓦，稳居世界第一。风电和太阳能年发电量达到9785亿千瓦时，占全社会用电量的比重首次突破10%，达到11.7%。绿电比例的提升将对我国能源安全、可持续发展、经济增长起到重要促进作用。 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 火电 风电 太阳能发电 水电 核电 图1-12011～2020年全国电力装机结构（单位：%）1 注：1数据来源：中电联历年电力工业统计数据 08 云上新型电力系统 2022 1.1.2.电力模式：集中式与分布式并举导致能源开发利用更加复杂 从中央到地方，大力推进新能源发展集中式与分布式并举。2022年5月，国务院办公厅转发国家发展改革委、国家能源局《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》，实施方案明确提出在开发利用模式上，坚持分布式和集中式并举。青海、浙江、安徽、四川等省积极布局，一方面坚持集中式、规模化开发风电、光伏资源，最大化释放地区太阳能、风力、未利用土地等资源禀赋优势，生产更多绿电；另一方面，与园区、企业、家庭居民探索“新能源+”模式，探索一条“新能源+”与服务企业民生相结合的道路。 长期来看，集中式与分布式并举必将导致就地消纳与外送消纳并举、单品种开发与多品种互补并举、单一场景与综合场景并举，将催生出更多的分布式能源、微电网、储能等多种业务模式，从而导致能源开发利用模式变得更加复杂，能源系统也将面临更多的影响因素，新能源的大规模发展将由量变带来质变。对电网而言，以国家电网、南方电网为主的大电网将与多种电网形态相融并存，且频繁互动。 1.1.3.电力系统：电力电子化持续加速，电力系统运行特征改变明显 电力系统规模不断增大，构成趋向复杂，供电量逐年上升，所需要的运行控制手段也更加多变。但是目前的智能电网技术尚不足以支撑未来电力系统的发展，需要建立一个全新的电力电子化电力系统来平衡发电侧和用电侧的波动和变化。同时由于新能源大都以电力电子装置为接口接入电力系统，电力系统电力电力化的趋势将持续加速。通过电力电子化电力系统的建设，可实现大规模的能源跨区调配、促进新能源开发、推动电动汽车与先进轨道交通发展，从而降低常规油气运输通道风险，提高能源供给的安全性。 电力系统中的电力电子化设备占比越来越高，设备与系统以及设备与设备之间的交互作用越来越复杂，电力系统软硬件系统集成、控制、分析等难度显著增加，电力系统运行特性也显著改变。因此需要以新视角、新理论、新方法来解决新问题，以实现电力系统安全、稳定、高效、长期地运行。 1.1.4.终端用能：用电需求多元化，终端用户由能源消费者向能源“产消者”转变 45% 40% 35% 30% 25% 20%
