云上新型电力系统-“电”亮数智生活

封面页 （此页面将由下图全覆盖，此为编辑稿中的示意，将在终稿PDF版中做更新） 扫码获取 《云上新型电力系统》白皮书 阿里云开发者“藏经阁”海量电子手册免费下载 党的二十大报告明确提出，深入推进能源革命，加快规划建设新型能源体系。“新型电力系统”作为新型能源体系的核心组成部分，建设高度数智化的新型电力系统进行综合性减碳已成为行业共识。 新型电力系统与数字技术加速融合，云计算、人工智能、大数据等数字化基础设施为发电、输配电和用电的各个环节提供坚强支撑，为电力系统提供全景态势感知、动态实时分析和智能计算等服务，成为新型电力系统建设的重中之重。 近年来，以国家电网、南方电网、国家电投为代表的电力央企建设了自己的云平台，开启从“选云上云”到“云上创新”的转型之路，并取得丰硕成果。新时期，推动云与新型电力系统的融合，构建绿色、安全、高效的“云上新型电力系统”恰逢其时。 云栖大会“云上新型电力系统峰会”，由阿里云与中国电力发展促进会联合举办，聚焦云上新型电力系统建设，围绕发电、电网和用电等环节，分享前沿洞察、数智创新实践案例，为推动构建新型电力系统贡献力量。 云上新型电力系统概述5 云上新型电力系统：助力能源绿色低碳转型5 2022云栖大会云上新型电力系统峰会集锦15 “双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型15 算力助力新型电力系统建设39 《云上新型电力系统白皮书》发布46 AI助力新型电力系统建设51 云上电力信息数据采集与处理60 新型电力系统建设下的数字孪生68 云上新型电力系统概述 云上新型电力系统：助力能源绿色低碳转型 作者：崔维平，阿里云研究院行业研究中心高级专家肖剑，阿里云研究院行业研究中心主任 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，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。 1.电力系统呈现新趋势 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，为我国经济社会的高质量发展提供坚强支撑。面对复杂多变的外部环境和内部形势，电力发展呈现四大新趋势。 •电力结构：双碳战略持续推进，新能源占比不断提升 图1：2011～2020年全国电力装机结构（单位：%） 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。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。 •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 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。 •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。 •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 我国电气化发展水平总体呈现稳步提升趋势，电能占终端能源消费的比重从1985年的7%升至2020年的27%左右。但是，与欧美国家相比，我国终端用能电气化无论是在城市还是乡村、企业还是家庭仍具有巨大空间，带动清洁能源生产与消费。 图2：电能在终端消费中的占比及预测1-2 新趋势下，电力行业也面临新挑战，在发电侧，复杂环境下电力系统供需平衡面临挑战；在电网侧，现网结构下高比例新能源调度和消纳面临挑战；在用电侧，多元场景下高效满足用户用能需求面临挑战。 2.从“电力上云”到“云上电力” 面对上述趋势与挑战，该报告提出电力系统数字化发展正从“电力上云”向“云上电力”发展。 “电力上云”是技术布局，重点是基础设施的云化，侧重对传统IT架构的升级，新兴数字技术的引入和应用，线下业务线上化等，国内主要的大型电力企业纷纷开展了电力上云行动。 “云上电力”则代表了一种战略选择，云平台成为电力系统创新的重要载体，融合大数据、人工智能等技术，促进电力系统结构形态和运行模式创新，支撑电力新兴业务孵化培育，推动电力系统向更加灵活高效、智能友好的方向发展，与云平台协同演进。 图3：云上新型电力系统框架 “云上新型电力系统”是双碳战略下的重要选择，其是以云为基础，融合更先进的数字技术，链接更广泛的资源，沉淀更多元的数据资产，融合“数据+算力+算法”提升电力系统的生产管理、经营决策水平，提高大范围电力资源的共享互济和优化 配置能力，增强电力系统的稳定性和灵活性，实现能源清洁低碳转型，助力全社会全行业绿色低碳高质量发展。 云上新型电力系统让传统电力系统搭上快车，将为电力生产运行管理带来变革性影响，推动电力系统向更加智能、灵活、可靠、高效、绿色的方向发展。 图4：云上新型电力系统特征 3.云上新型电力系统发展重点 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。 图5：云上新型电力系统发展重点 战略上，要把“云”与电力企业业务战略的制定和落地紧密关联。企业战略是自顶向下的设计和拆解，云是企业战略落地的关键承接，云战略要与之进行紧密匹配和承载。 组织上，要推动人与机构的数字化发展，形成与企业战略和云战略相匹配的组织架 构和人才体系。 业务上，要推动业务与云“一体化”生长，坚定的通过推动核心电力业务数据上云， 贯通更多数据，打造数据闭环，通过重构来创造新的数字化业务。 技术上，推动电力科技与数字技术的融合，以云原生技术的先进性，解决企业跨地 域跨业务协同、业务连续性保障、企业应用云化等关键问题。 运营上，依托云上数字技术推动电力管理运维的自动化、智能化，并且坚持云安全运行和数据运营并重，实现电力云运维的自动化、智能化以及涵盖所有管理活动的云运营的标准化、科学化。 4.云上新型电力系统探索与实践 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。 1)发电侧 融合云边一体数据融合处理技术，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。中国大唐集团有限公司联合阿里云打造汇聚全域业务的火电厂数据中台，推动数据上云及资产化、企业管理智慧化、业务能力移动化、认证服务统一化，助力实现企业经营决策的智能化。 图6：火电厂数据中台框架 图7：大唐数字孪生电厂示意图 此外，大唐发电厂借助DTWIN数字孪生技术，构建数字孪生电厂，覆盖生产线30余类关键设备，超过200多台设备，实现了与现场实时生产数据和业务数据的对接，通过虚拟环境实时展示车间生产过程的真实全局与细节状态，并实现关键管理指标的可视化展现等功能，从而辅助车间现场工作人员管理和决策，提升生产运营效率30%。 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。阿里云协助龙源电力从业务、技术等角度明确集团总部与省公司、场站的定位与边界，制定数字化升级方案，联合打造形成集团级的新能源数据资产中心和云端管控中心，助力集团业务创新和精益化运营。 图8：新能源智能决策平台 2)电网侧 电网侧数字化总体遵循基础设施云化、核心系统重构上云、生产运行云上智能、数据业务云上增值的路线发展。目前，在电网领域，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。 图9：电网企业数字化发展的四个方面 阿里云与国内大型电网企业开展了深入的合作，采用“一云多Region”的方式完成电网云平台的部署，实现电网企业总部三中心与十三个网省公司“一朵云”的管理模式。“一云多Region”模式高效支撑电网数据全量接入和电网业务上云，累计实现包括核心业务系统营销2.0、PMS3.0在内的1000余套业务系统上云用云，支撑电网数据网省本地计算，或统一上传至总部进行全量计算和存储，助力电网业务创新。 3)用电侧 随着终端电气化水平的提升，电能占比的快速增加，以及用电需求个性化的发展，电力需求侧发生重大改变。终端用户不仅需要高质量、稳定的电能，更需要多元的数智化电力服务，参与与电力系统的互动，成为一名“产消者”。 图10：数字化虚拟电厂 阿里云聚焦虚拟电厂技术，通过搭建虚拟电厂运行管理平台汇聚全维度生态资源，伟聚合上、资源方提供资源聚合、市场交易、优化控制、模式创新等全场景能力，有助于虚拟电厂服务商高效快速的在全国各网省开展业务拓展，助力提升电力资源的优化配置能力和效率，在社会和经济方面具有双重价值。 图11：数字化虚拟电厂社会和经济价值 电力云与云上数字技术将为用电侧数字化发展提供坚强支撑，成为电力需求侧的新模式、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，助力培育用电新兴业务，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。 5.展望 云上新型电力系统将成为国家数字基础设施的重要组成部分，加速电力流、信息流、价值流的有效融通流动，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，为城市、园区、企业、居民等绿色生产生活提供基础服务，推动能源革命，保障能源安全。 未来，依托云计算和海量电力数据资源，对分布式清洁能源、微网和储能进行更加科学的规划、应用和管理，将更加绿色、更加经济的电能以最优路径送达用户。同时，借助人工智能技术，研发设计满足电力用户个性化需求的用电模型，协助工商业企业和家庭用户定制出优选的用电方案，将助力降低全社会生产与生活用能成本，为人类的可持续发展做出贡献。 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。 1.数据来源：中电联历年电力工业统计数据 2.数据来源：国家能源局、长江证券研究所 2022云栖大会云上新型电力系统峰会集锦 “双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型 摘要：本文整理自工业控制系统产业联盟理事长、国家电网公司国家电力调度控制 中心原副主任辛耀中，在云栖大会的分享。本篇内容主要分为三个部分： 1)新型电力系统背景情况 2)智能电网和安全防护 3)电力行业数字化转型 1.新型电力系统背景情况 现在很多人会提及“零碳”，但“零碳”观点是错误的。地球上的生命都碳基生命， 包括各种动物、植物和生物，零碳意味着无生命！ 二氧化碳是植物光合作用的重要原料。研究表明，农作物产量会随二氧化碳浓度增加而提高，通常大气中的二氧化碳浓度约100~2000ppm，若降低到50ppm以下，则光合作用停止，所以火电厂烟囱附近的植被通常生长地很好。 综上所述，“双碳”不是“零碳”。“双碳”意味着工业低碳，农业高碳！ 如上图所示，展示了在双碳目标下我国发电装机的发展。其中，光伏和风电的数量基本持平。但是，当太阳落山之后，40亿光伏无法发电。当夏季高温，40亿风电亦无法发电。 目前，我国总装机量为24亿，其中煤电占11亿。但我国在煤电占50%的情况下，缺煤限电的情况仍然很严重。所以新型电力系统仍面临