新型电力系统数字技术支撑体系白皮书（2022）

QQQ 国家电网1 新型电力系统数字技术支撑体系白皮书 （2022版） 新型电力系统 数字技术支撑体系白皮书 （2022版） 前言 党中央高度平视发展数字经济，对建设网络强 国、数字中国作出一系列重要部署。习近平总书记强调，发展数字经济是把提新一轮科技革命和产业变革新机的战路选择，要求推动能源技术与现代信息、新材料和先进制造技术深度融合，探索能派生产和消费新模式。 能源电力发展面临保障安全可靠供应、加快清洁低碳转型、助力实现“双碳”目标的重大战 路任务。实现碳达峰、碳中和，能源是主战场 电力是主力军，电网是排头兵。电网连接电力生产和消费，是重要的网络平台，是能源转型的中心环节。构建新型电力系统、促进能源清洁低碳转型要求数字技术与实体电网深度融合，提高电网数字化水平是数字经济发展的必然趋势，构建数字技术支撑体系是推动电网数字化转型的现实需要，具有重要意义。 作为关系国家能源安全和国民经济命脉的国有 重点骨干企业，国家电网有限公司(以下简称“国 家电网公司"）贯彻新发展理念，自觉启负起责任使命，因绕公司建设“具有中国特色国际领先的能源互联网企业”战略目标和“一体四翼” 发展布局，全力构建新型电力系统数字技术支 撑体系，在构建新型电力系统、推动能源续色国家电网公司在满足新型电力系统安全稳定运 低碳发展中争做引领者、推动者、先行者。行的同时，电碳并重，发挥电网平台枢纽作用， X 深挖电力数据资源价值，全面推达能源电力欲国家电网公司利用先进数字技术，打造数字技监测、碳计量、碳交易等碳业务开展，积极开术支撑体系，统筹各类感知设备，以电网拓扑发“电力看环保”“电力看能效”“电力看 为基础，构建电网“最小化精准采集+数字系碳”等一系列电力大数据产品，加强政企协同， 统计算推演”技术体系，实现实体电网在数字服务政府决策和行业监管，为国家“双碳”目 空间的实时动态呈现、模拟和决策，对新能源标落地责献“国网力量”。资源灵活接入、全息感知、精准预测、实时控制， 大力提高系统灵活调节能力，支撑高比例新能国家电网公司将以习近平新时代中国特色社会源井网、高效利用，在新型电力系统数字化建主义思想为指引，始终发挥责任央企的表率作设方面提供“国网方案”。用，准确担挥数字技术发展趋势，全力打造新 型电力系统数字技术支撑体系，通过数字化手国家电网公司全面推进数字技术在电网各环段化解新型电力系统建设过程中通点难点问节、各领域广泛应用，统筹推动电网控制与信题，服务新型电力系统建设，服务能源行业绿息系统的协同互联，充分发挥控制系统可靠、色转型发展，服务国家高质量发展。 即时、安全的优点与信息系统智能、共享、交互的特性，满足新型电力系统安全、实时、经 济的需费。以数字技术驱动流程再造、业务主 望、管理优化，改进电网运营模式和管理方式， 激发生产组织模式和互动方式活力，实现数字技术与管理模式融合创新，提升新型电力系统建设质效，在新型电力系统数字化建设方面责献“国网智慧。 目录 CONTENT LO 背景意义 1.1国家战珞新部署06 1.2数字技术新可能14 1.3构建数字技术支撑体系16 02 目标原则 2.1目标20 2.2内涵25 2.3特征26 2.4原则27 03 体系框架 3.1蓝图架构30 3.2技术路线33 3.3技术体系39 3.4支撑保障46 04 未来展望 结语 52 4.1数字技术推动电网更智能 50 4.2平台赋能推动运营更高效 50 4.3业务创新推动服务更卓越 51 4.4双碳布局推动能源更绿色 51 背景意义 0001 国家战略新部署数字技术新可能 构建数字技术支撑体系 1.1国家战略新部署 2021 2021 09/26 03/15 习近平总书记在中央财经委员会 习近平总书记在致世界互联网大 会乌镇峰会的贺信中指出一 第九次会议强调要激发数字经济活力，增强数字政府效能，优化数字社 “十四五”是碳达峰的关键期、会环境，构建数字合作格局， 窗口期，要构建清洁低碳安全筑牢数字安全屏障，让数字 高效的能源体系，控制化石能文明造福各国人民，推动构 源总量，若力提高利用效能，建人类命运共同体。 实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。 2021 习近平总书记在中共中央政治局 习近平总书记在中共中央政治局第三十六次集体学习时强调第三十四次集体学习时指出 深入分析推选碳达峰碳中和 发展数字经济是把握新一轮工作面临的形势任务，要紧 科技革命和产业变革新机遇紧抓住新一轮科技革命和产 的战略选择，要充分发挥海业变革的机退，推动能源技 量数据和丰富应用场景优势，术与现代信息、新材料和先 促进数字技术与实体经济深进制造技术深度融合，探索 度融合，赋能传统产业转型能源生产和消费新模式。 升级，佳生新产业新业态新 模式，不断做强做优做大我 国数字经济。 07 新型电力系统的意义 新型电力系统承载著能源转型的历史使命，具有重大而深远的意义。 加快生态文明建设的战略选择 保障国家能源安全的重要举措 我国生态文明理没以降碳为至点战路方向，大力发展风电、太阳能 发电等非化石能源，是能源领城降源安 联的主要途径高大程降供我国油 外依存度、显者提高能源安会保 08 青蒙意义 购建新发展格局的 强大动力 推动能产业链转型升级的 新型电力系统的特征 新型电力系统具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动等基本特征。 清洁低碳 形成满洁主导、电为中心的能源供应和消费体系，生产侧实现多元化清 洁化低碳化、消费侧实现高效化减量化电气化。 安全可控 新能源具备主动支撑能力，分布式、微电网可观可测可控，大电网规模合理、结构坚强，构建安全防御体系，增强系统韧性、弹性和自您能力。 灵活高效 发电侧、负荷侧调节能力强，电网侧资源配置能力强，实现各类能源互通互济、灵活转换，提升整体效率。 智能友好 高应数字化、智慧化、网络化：实现对海量分散发供用对象的智能协调控制，实现源网荷储各要素友好协同 开放互动 适应各类新技术、新设备以及多元负荷大规模接入，与电力市场紧密合，各类市场主体广泛参与、充分竞争、主动响应、双向互动。 10 百素意义 新型电力系统的变化 随着碳达峰、碳中和加快推，能源生产加速清洁化、能源消费高度电气化、能源配置日趋平台化、能源利用日益高效化。能源格局的深刻调整，必将给电力系统带来深刻变化。 电源结构由可控连续出力的煤电 装机占主导，向强不确定性、弱电源结构 可控出力的新能源发电装机占主 导转变。 负荷特性由传统的刚性、纯消费型，向柔性、生产与消费兼具型转变。 电网形态由单向逐级输电为主的传统电网，向包括交直流混联大电网、微电网、局部直流电网和可调节负荷的能源互联网转变。 运行特性由源随荷动的实时平衡模式、大电网一体化控制模式，向源网荷储协同互动的非完全实时平衡模式、大电网与微电网协 同控制模式转变。 技术基础由同步发电机为主导的机械电磁系统，向由电力电子设备和同步机共同主导的混合系统 转变。 新型电力系统的要求 环节更多 需要融合全量数据 新型电力系统源网荷储各环节累密衔接、协调互动，海量对象广泛接入、密集交互，打破了传统电网业务依赖于分环节、分条块数据应用的边界，需要统筹汇聚、应用全网采集控制数据，应对 新能源出力不确定性带来的平衡难题。 范围更广 需要统筹采控装置 新能源的广泛接入使新型电力系统涉及 的采集控制对象规模更大，且逐步向配电侧和用户侧延伸和下沉，大量对象单 点容量低、位置分散，需要统筹采集控制装置的管理，优化配置策略，提升采集控制有效性。 tot+ 2 常意文 随机性更高 需要强化控制手段 新型电力系统的电源侧和负荷侧均呈现强随机性，需要统筹优化拓展现有控制方式：应用多种控制策略、控制案 道，建立灵活、可靠、经济 时效性更强需要保障实时交互 的控制手段。 服务更多元 需要实现电碳并重 新型电力系统业务的开展，建 新型电力系统的采集控制， 立在源网荷储全环节海量数据 在支撑电力系统安全稳定运 实时汇聚和高效处理的基础 行的同时，也要服务国家双 上，对数据采集、传输、存储、 碳目标的落地，需要统筹电、 应用提出更高的时效性要求， 碳数据采集和相关应用需 需要统筹提升感知采集频率以 求，支撑碳监测、磁核查和 及计算算力、网络通道和安全 碳交易等应用。 防护，共同提供支撑。 13 数字技术新可能 数字技术已无处不在，带来空前变革，也为新型电力系统的建设带来了新可能。 带来带来 广泛互联互通全局协同计算 新可能新可能 利用先进的数字传感及物联利用云计算、边缘计算等数 技术，全面感知和连接电力字技术，构建全局算力服务， 系统各类杂多元的终端设实现算力资源按需动态调配， 备，实现数据精准采集、全支撑海量新能源设备和交互 域共享，支撑新型电力系统式用能设施的在线监测、分 各类对象随需接入。层分级控制。 意义 带来带来 全域在线透明智能友好互动 新可能新可能 利用大数据技术，统筹源网推动人工智能等技术与电网 荷储各环节数据资源，实现业务深度胜合：实现对源网 电源出力和用电负荷清准模荷储全环节海量分散对象的 拟预测，源荷双向交互、业务智能协调控制，支持各类设 动态协同，推动新型电力系备“即插即用”，满足电网 统全环节在线、全业务透明。多元化需求。 新型电力系统建设必然要求数字技术与能源技术深度融合、广泛应用实现电网数字化转型。电网数字化转型与新型电力系统构建需要相互作用、相融并进，没有电网数字化转型就没有新型电力系统。 *表T 构建数字技术支撑体系 电网数字化转型需要构建顶层数字技术支撑体系，打通不同环节、不同领域，实现电网数字化全局性建设，在更大范国、更高频度、更深层次推动数字化资源优化配置，更好地支撑新型电力系统建设： 加强共建共享 优化采集感知 雪最意义 101010010110100#0 1011 010010 提升业务质效 加强数据管理商 实数据基 000:01001 00101 100101 自标原则 101 内涵特征原则 目标 深入贯彻“四个革命、一个合作”能源安全新 战略和构建新型电力系统相关要求，以数字技术为驱动力，以企业统筹为抓手，以数据为核心要素，坚持架构中台化、数据价值化、业务智能化，打造精准反映、状态及时、全域计算、协同联动的新型电力系统数字技术支撑体系，统筹电力系统各环节感知和连接，强化共建共享共用，融合数字系统计算分析，提升电网可观可测可调可控能力，构建形成数字智能电网，高质量推进新型电力系统建设。 内涵 新型电力系统数字技术支撑体系内涵主要包括实体电网和数字系统融合、电碳并重、控制系统与 信息系统并举、数字赋能与管理优化并进四个方面。 实体电网和 数字系统融合 实体电网和数字系统融合 充分发挥数据要素和计算推演作用，构建电网最小化精准采集+数宇系统计算推演技术体系，以更经济、更合理、更有效的方式实现实体电网在数字空间的实时动态呈现、拟和决策。 数字系统计算推演 数字累统依慧弱大算力咨源，结合情准数致据采集和静态网络括扑，构建暂能效损推演累法，实现新型电力系统 实时、动态呈现，推进致宇系统对实体电网主动增强作 用的发择 最小化精准采集 计对新型电力系统采集控制对象范国更广、规模更大的特点，优化感知设备部署，注重经济性、合理性，强化关键节点采集，利凰计算搭演补充、增强相关节点状态，避免过度、低效部署实本感知设量，有效降低建设成本。 月标则 电碳并重 在满足新型电力系统安全稳定运行，支持新能源大规模高比例接入的同时，加强能源 电力系统碳监测、碳计量、碳交易等碳业务开展，服务国家“双碳”目标落地。 以电折碳 发军能源电力款据时效性蛋、微盖面广优势，基于等源电力致露导能耗、磁之间的关联关系，构理“电 -磁”折翼模型，打通“电-能·” 的数招链象，基于能速电力效据支 择磁的可观黑 碳排监测 购足窃排放监测服务体系，实现膜继放的全景、动态展示，实现电网与月产在降班方面的友好