数字化和人工智能在电力系统转型中的应用：IRENA 2025创新周案例研究（英）2026

IRENA创新周2025案例研究 © 国际可再生能源署 2026 除非另有说明，否则本出版物中的资料可自由使用、共享、复制、再制作、打印和/或存储，但须注明IRENA为资料来源和版权所有者。本出版物中归第三方所有的资料可能受单独的使用条款和限制约束，并在使用此类资料前需获得这些第三方的适当许可。 ISBN: 978-92-9260-745-6 引用：IRENA（2026年），《数字化转型与人工智能赋能电力系统变革：IRENA创新周2025案例研究》，国际可再生能源机构，阿布扎比。 关于IRENA 国际可再生能源署（IRENA）是一个政府间组织，支持各国向可持续能源未来转型，并作为国际合作的 主要平台、卓越中心以及可再生能源政策、技术、资源和金融知识的宝库。IRENA促进各种形式的可再生能源（包括生物质能、地热能、水能、海洋能、太阳能和风能）的广泛采用和可持续利用，以实现可持续发展、能源获取、能源安全和低碳经济增长与繁荣。 www.irena.org Acknowledgements: 本报告由佐久间康弘、贾德夫·达夫莱和艾德里安·戈麦斯（国际可再生能源署）撰写；迪皮蒂·希达蒂（前国际可再生能源署）在诺雷拉·康斯坦丁塞库的指导下参与撰写。 本报告得益于Fernando Llaver（Splight）、Kosuke Yamamoto（新能源产业技术发展组织——NEDO）、Rafael San Juan（伊比利亚电力公司）、Serge Subiron和Andy Molineux（水星联盟）、Tarvo Ong（Fusebox能源）、Jens Bartholmes（欧盟委员会）以及Tomoyuki Chinuki（三菱电机）等专家的输入和审阅。 保罗·科莫尔（Paul Komor）、盖亚崔·奈尔（Gayathri Nair）、弗朗西斯科·加法罗（Francisco Gafaro）、比拉尔·哈辛（Bilal Hussain）、达尼尔·赛义姆（Danial Saleem）、希马拉雅·施雷斯塔（Himalaya Shreshta）、丰野川端（Toyo Kawabata）、贝格尼娅·菲格罗亚（Begonia Figueroa）、比努·帕尔丹（Binu Parthan）和扎法尔·萨马多夫（Zafar Samadov，国际可再生能源机构）也提供了宝贵的输入和评论。编辑与制作由弗朗西斯·菲尔德负责，并得到斯蒂芬妮·克拉克的支持。该报告由贾斯汀·弗伦奇-布鲁克斯编辑，设计由凤凰设计援助完成。 国际可再生能源署（IRENA）感谢日本政府为该报告的编制提供的支持。 本报告中案例研究的内容部分源自相关程序和演示。因此，这并不代表IRENA秘书处在2025年创新周期间所持有的观点，也不代表机构成员的观点，更不代表对本报告中提出的任何特定专有技术或解决方案的推荐或认可。 免责声明 本出版物及其中包含的内容按原样提供。国际可再生能源署（IRENA）已采取一切合理预防措施，核实本出版物中内容的可靠性。然而，国际可再生能源署（IRENA）及其官员、代理人、数据提供者或其他第三方内容提供者均不提供任何形式的保证，无论是明示的还是暗示的，并且他们对本出版物或其中内容的任何使用后果概不负责。 此处所含信息不一定代表IRENA全体成员的观点。提及特定公司或某些项目或产品，并不意味着IRENA优先认可或推荐它们，而非提及的其他类似性质的公司或项目或产品。此处采用的设计称谓及材料呈现方式，不表示任何领土、城市或地区的表达，也不代表其当局的意见，或IRENA对任何地区、国家的法律地位、边界或领土划分的意见。 目录 缩写词...................................................................................................................... 5 执行摘要............................................................................................................. 6 1.1 全球能源格局 ........................................................................................................ 9 2数字化转型与人工智能在电网管理中的应用案例研究..................13 案例研究12.1 通过动态拥堵管理提升电网可靠性与容量........................................................................................................13 3数字化转型与人工智能在DER管理中的应用案例研究...............................27 案例研究43.1 制定国际互操作性标准 ............................. 27案例研究53.2 通过能源管理系统（EMS）和虚拟电厂（VPPs）提升分布式能源（DER）的灵活性应用................. 29 图例 图1 IRENA价值—效益矩阵中分析的案例研究识别.................................................... 8图2 2005-2025年全球新增可再生能源装机容量............................................................9 缩写词 AIANMAPIBESSBNEFCHPDCMDERDSOEEG(Erneuerbare-Energien-Gesetz)EMDEEMSEPRIEVFYGWGWhIEAIECIIWIoTISOkmkWhMW人工智能主动网络管理应用程序编程接口电池储能系统彭博新能源财经热电联产动态拥堵管理分布式能源Dermatology分布式能源管理体系配电系统运营商德国可再生能源法案新兴市场和发展中经济体能源管理系统电力科学研究院电动汽车财年吉瓦吉瓦时国际能源署国际电工佣金国际可再生能源署创新周物联网国际可再生能源署国际可再生能源代理机构国际组织标准化千米千瓦时兆瓦 新能源与工业技术发展组织（日本） NEDO原始设备制造商 OEM运营支出 OPEX电力调节系统 PCS光伏 PV可再生能源 RE系统平均中断持续时间指数 SAIDI系统平均中断频率指数 SAIFI安全约束经济调度 SCED输电系统运营商 TSO英国电力网络 UKPN虚拟电厂 VPP可变可再生能源 VRE 执行摘要 数字化是实现清洁、安全、经济能源体系的有效途径。 能源系统中的数字技术能够提升可再生能源的并网能力、可靠性、灵活性和成本效益。随着可变可再生能源的日益普及，能源系统的能量流在多方利益相关者之间正变得越来越复杂。要在2030年前实现全球可再生能源装机容量翻三番，需要进一步进行全面的转型，这包括在数字技术的支持下，开发清洁、灵活、安全且负担得起的能源系统。数字技术的潜力在于其能够通过提升效率能力、优化运行参数，使能源资产发挥最大潜能，从而带来电网转型和资本节约。 数字化对能源系统的价值能为所有能源利益相关者带来多重效益。 数字化通过支持监测、预测、运营优化、终端用户自动化和透明度来强化能源系统。数字技术在能源系统中创造的增值领域为能源利益相关者提供了整体性效益，包括：i) 降低终端用户的电力成本；ii) 提高供应安全性；iii) 提高可再生能源渗透率；iv) 为客户创造增值；v) 改善业务绩效。例如，利用数字技术进行精确规划或实时运行以减少可再生能源消纳，支持了系统中可再生能源份额的增加。通过主动维护提升电网网络的可靠性，可增强供应安全性。通过利用需求侧资源来提高灵活性，为客户创造增值，并改善业务绩效。所选案例研究所示定的量化效益包括：提高发电量（太阳能光伏发电量增加20%——如Fusebox，案例研究5所示）；减少电网资产故障（每年减少100起事件——如Iberdrola，案例研究2所示）；扩大物理电网容量（利用率因子翻倍——如Splight，案例研究1所述）。 分享能源系统数字化最佳实践对于加速可再生能源的采用和整合至关重要。 可靠性、灵活性、成本效益和可再生能源整合方面的改进。所选案例研究表明，数字解决方案如何被利用来开发新产品和服务，以支持电网优化，并为能源资产（家庭和公用事业规模）的管理做出贡献。 从电网系统运行的角度来看，案例研究包括：i) 解放电网潜在能力并减少削减（案例研究1），ii) 通过预测性维护提高可靠性（案例研究2）以及 iii) 通过灵活连接加速可再生能源并网（案例研究3）。 从可再生能源与需求侧管理整合的角度出发的案例研究包括：iv) 通过互操作性提升需求侧灵活性（案例研究4），v) 利用先进能源管理系统（EMS）和虚拟电厂（VPP）平台赋能消费者和市场（案例研究5），以及vi) 结合储能和数字控制以增强灵活性（案例研究6）。 本报告中呈现的案例研究与IRENA（国际可再生能源署）在《数字化与电力系统转型中的人工智能》出版物中概述的数字化价值集群具有强烈的协同效应，具体如下： • 监控• 预测• 运营优化• 最终用户自动化• 透明度 为提升能源系统数字化转型的效益，需要在关键领域优先采取行动。 为在全球能源系统中扩大数字化带来的效益，值得关注的重点包括： • 加强国际合作。• 建立数据生态系统• 制定监管框架• 协调标准 数据生态系统支持精准预测和实时优化。监管框架和市场设计规范电力系统强化规划和运营规划，并将数字化灵活性服务货币化。标准的协调统一包括管理能源系统中的数字数据。国际合作，包括能力建设，促进在数字技术应用方面分享最佳实践。 1 简介 1.1 全球能源格局 全球能源转型正在加速，可再生能源市场快速增长。以可变可再生能源（VRE）为主导的可再生能源部署，特别是太阳能光伏和风力发电，已取得显著进展。到2025年，可再生能源装机容量达到692吉瓦（GW），创下了年度新增装机容量新高，并以百分比形式录得历史最高增长率（IRENA，2026a）。 可再生能源装机容量的快速增长，以及能源系统中分布式能源资源（DER）的日益增多，预计将通过对终端用能部门的自我消费实现更高效地利用能源，并促进电力、交通和热力等领域的部门耦合。 尽管可再生能源部署迄今为止进展稳定，但为了实现全球气候目标，到2030年，全球可再生能源装机容量需在2022年基准上实现三倍增长。基础设施的长期建设周期、原材料价格上涨、劳动力政策过时以及供应链集中是制约清洁、灵活、安全、经济能源系统发展的主要挑战之一。 能源系统需时刻平衡电力供需。有多种措施可用于实现这种平衡，并提高能源系统灵活性。国际可再生能源署（IRENA）估计，在修订的1.5℃情景下，全球范围内，电力部门在2050年管理电网系统净负荷的日波动性所需的灵活性，将比2019年高出约十倍（IRENA，2026c）。解决方案包括加强电力输配基础设施；整合短期和长期储能技术；以及需求响应和部门耦合等智能协调机制。 各种数字技术被视为促进虚拟电厂（VRE）应用的技术催化剂，例如用于能源资产的先进传感器、用于家庭和公用事业的智能电表，以及多功能能源管理系统（EMS）。在这一范式下，数字化带来的主要优势在于其能够与现有资产无缝集成；优化能源的利用效率；并在降低资本支出的同时加速电网转型。 1.2 数字化背后的动力及其对电力行业的益处 能源领域应用数字技术的措施正迅速发展，并在全球范围内扩大应用范围。根据加拿大G7能源工作组2025年10月的《数字化与人工智能在电力系统中的应用》报告（IRENA，2025a）