電力數字化2030序言一我國電力行業碳排放約占全國碳排放總量的40%，要實現碳達峰、碳中和目標，電力行業任務重、責《電力數字化2030》報告描繪通過數字化技術與電力技術的深度融合構建起電力系統數字孿生藍圖；電力數字化新引擎，支撐并驅動電力系統升級電力數字化2030序言二從1875年世界上第一座火力發電廠建設完成，電力行業已經歷了近150年的發展和能電網基礎原理和電力系統技術的發展推動了電網運行和管理變得更加柔性、堅強和智能，電池技術和工少對于化石能源的依賴？如何在保證安全可靠前提下盡可能地響應更加多元化的用電需求？如何持續降低從傳統的“發輸變配用調”產業鏈條貫通發展到現如今“源網荷儲協同”產業場景融合，電力行業面展也出現了元宇宙、Web3.0、邊端智能、6G、萬兆無線通訊、量子計算、量子通訊等大量分支和升級。本原因，更準確地鎖定關鍵技術，更有效地思考解決方案。球電力行業幾十年的發展和變革。我們清楚地看到，數字化技術的應用已經成為全球電力行業發展的關鍵序言三場，電力是主力軍，電力數字化是關鍵!系統在虛擬空間中的“數字鏡像”。完成物理世界與數字空間從虛實映射到深度交互的演進，進而實現整調度，實現針對風、光等具備間歇隨機、海量離散、波動不可控的清潔能源的高效開發設，推進電力系統設備聯接互通，并將智能注入行業。圍繞“發-輸-變-配-用”等電力系統全環節，持續創新連接、計算、智能等ICT價值，推進構建現代設備資產全壽命管理體系，降低電力資產的運行風險、電力數字化2030趨勢的綜合研判，我們樂觀地預測2030年行業領先的數字化電力企業終端網聯化率將超過95%，云化滲透率超過60%，邊緣智能的采用率將超過60%，電力通信可靠性達到7個9；電力數字化將具備綠色網端到端的成功轉型。讓我們攜起手來，勇于探索、持續創新，共筑電力數字化2030！ICT基礎設施業務管理委員會主任電力數字化2030i 1第一章、電力數字化背景及目標 2（一）電力數字化發展背景 2（二）電力數字化核心目標 2第二章、電力數字化場景描繪 4（一）電力數字化藍圖構想 4（二）電力數字化典型場景分析 6場景一：數字綠色電廠 8全周期數字孿生 8 9關鍵技術應用2：機器學習有效支撐電廠 9遠程智能集控 場景二：電網數字巡檢 關鍵技術應用2：高級智能，實現預測性維 場景三：多源自愈配網 關鍵技術應用2：從終端智能到邊緣智能 關鍵技術應用3：從電纜通信到光纖通信 關鍵技術應用3：機器學習助應對更優、恢復更快 場景四：多能協同互補 20 關鍵技術應用2：智能算法與大數據，用能自主調 22關鍵技術應用2：多形式智慧儲能，實現多能雙向靈活調配 22場景五：跨域電力調度 24智能電網調度 25 25虛擬電廠 25關鍵技術應用2：統一終端與標準協議助力遠程調度與控制 26場景六：賦能綠色低碳 28碳交易 29碳普惠 29電力數字化技術在六大核心業務場景中的應用總結 第三章、電力數字化技術特征 （一）關鍵技術特征 特征一：綠色網絡 32 32特征二：安全可靠 33 33 34特征三：泛在感知 35智能終端，打造“物聯、數聯、智聯”全息 35特征四：實時網聯 365G+Wifi/GWL，內外搭配降低端到 36特征五：智能內生 37電力智算一張網，打造最強算力底座 38微型機器學習（TinyML讓邊緣更智能 38特征六：服務開放 39開放式云網架構，實現數據共享、能力共惠、生態共建、產業共榮 40（二）目標技術架構 電力數字化20301當今世界，綠色低碳發展已經成為一個重要趨勢，許多國家把發展綠色低碳產業作為推動經濟結構調整的重要舉措，全球正在加快綠色低碳基礎設施布局。中國于2020年9月提出力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值，并努力爭取2060年前實現碳中和的“3060”雙碳目標，開啟了“雙碳”目標引領下的綠色低碳高質量發展新征程。北美大清潔能源等重點領域加大投資，并重點補貼電動車年至2030年間，每年新增3500億歐元投資，推德國將放棄化石燃料的目標提前至2035年，擬加速風能、太陽能等可再生能源基礎設施建設，實現100%可再生能源供給。落實綠色低碳發展目標，能源是主戰場，電力是主力軍。通過不斷提高終端電氣化率，能有效降低全社會對傳統化石能源的依賴，提升高品位電力能源的滲透。其中，以光伏和風電為代表的新能源隨著新能源發電裝機的持續提升，高比例可再生能源為電力系統疊加高比例電力電子設備的同時，將呈現高彈性；負荷側，電氣化能源消費因雙向多源而呈現高互動；交易側，本地低碳能源供應將促使能源消費呈現低成本；運營側，各類能源系統將依托數字孿生實現高融合。應用，將成為推動電力系統升級的關鍵成功因素，幫助電力系統更好適應并應對“四高一低”變化趨勢。未來，在電力數字化新型數字引擎的驅動下，電力數字化20302第一章、電力數字化背景及目標（一）電力數字化發展背景電力行業正在經歷深度轉型。未來，電力系統將呈現兩大重要變化，為電力數字化技術的發展和從電力供給側看，隨著“雙碳”政策的不斷加壓，新能源投資建設需求必將持續快速增長，未來將建設更多大型風光基地以及大規模分布式新能源設備，以逐步取代傳統能源發電廠，推動能源結構從“以傳統能源為主體”向“以新能源為主體”轉以中國為例，重點建設的新能源基地大多分布于西部地區、北部地區等人口密度與用電負荷相對較低的區域，而對能源的需求主要來自東部和南部布與經濟發達程度也存在區域錯配。因此，對于幅員遼闊的地區，大規模新能源基地電量外送仍是提高電力系統可再生能源比例的重要方式，這對電網遠距離傳輸和消納能力、儲能設備配套建設及靈活運營等方面提出新的要求。有資源，因此在靠近用戶側涌現出大量分布式光伏與分散式風電設備，這些在配網負荷系統中出現的電源對配電網絡的穩定運行帶來新的挑戰。2、供電模式互動化從電力消費側看，隨著全社會對能源可持續發展認識的不斷加深，以及疫情的長期蔓延，終端用戶對可靠性更強、價格更便宜的本地能源消納的訴求愈發明顯，這將催生出越來越多的配網級分布式能源加入電力系統運行，促使供電模式從“以大型發電廠為中心”向“以產消者為中心”轉變。隨著原先以負荷為主的配網系統逐步向源荷一以消納更多可再生能源為目標，根據供需變化進行雙向靈活調配”發生轉變。用戶對能源消費的自主（二）電力數字化核心目標電力數字化轉型和發展的最終目的，就是隨著電力系統升級，消納更多以風、光為代表的綠色低碳電力，促進源網荷儲高效互動，確保電力系統高實現。綜合產業各方的觀點，我們認為電力數字化建隨著電力系統轉型發展，新的新能源電廠、分布式電源及電子設備會逐步融入并替代老舊設備。但在轉型過程中，作為傳統重資產行業，存量電力資產仍然發揮著重要作用。發電側，傳統能源仍然放的火電機組，在一定時間內仍然是發電主力，同時火電機組未來也承擔著調峰調頻、平抑新能源出力波動的重要職責；輸配電側，由交、直流特高壓大量電網基礎設施構成的電力傳輸網絡，仍是跨域電力數字化20303及城市電力傳輸的根本保障。增量資產方面，抽水蓄能電站、壓縮空氣和電化學儲能將是實現“源網荷儲”一體化協調互動的核心與關鍵，未來勢必會有大量的儲能設備投入建設運營。因此，以安全為核心，電力數字化的首要目標就是降低電力資產的運行風險、延長使用壽命、提高安全性和運營效率，確保電力去碳化轉型的平穩與傳統能源相比，新能源發電具有隨機性、波動性、間歇性等特點，同時對極端天氣的耐受能力造成電壓、頻率等出現波動，對電網的供電可靠性產生較大影響。近年來，伴隨著大規模新能源基地建設的推進，棄風、棄光以及新能源脫網等現象仍然頻發，新能源發電并網成為推進落實電力行業綠力數字化技術手段的應用，高比例消納來自源端和荷端新能源發電量，抵消新能源并網對電網運行帶同規模儲能裝置的大量應用，在以難以預測的自然資源可用性為基礎的電力生產和以用戶實時需求為導向的電力消費間，不再是兩條完全匹配的曲線，通過電力數字化技術的應用，聚合電源、儲能優化控制，實現削峰填谷，提高電力系統靈活性和穩定性，是實現源網荷儲協調互動、提高整體能源過去，綠色電能的發展主要依托政府補貼來推動，但要想促進長期可持續的良性發展，賦予綠色電能商品屬性，推動綠電交易市場化轉型才是長久通過電力數字化技術的應用，讓用電企業自愿為綠電支付溢價，激發各類市場主體主動參與綠電關鍵措施。以建設資源節約型、環境友好型社會為目標，面對各類用戶不斷變化的用電方式和日益多元的用電需求，基于電力數字化技術，為用戶提供準用能方案，從而最大化能源利用效率，是減少能源4第二章、電力數字化場景描繪（一）電力數字化藍圖構想在去中心化、終端電氣化的行業背景和發展趨圍繞電力數字化總體發展目標，未來在數字化算與高級分析等）等新一代數字化使能技術的大力發展和廣泛應用下，將全面聯通物理世界與數字空間，通過將電力系統中的設備信息、生產過程等轉化為數字表達，打造電力系統在虛擬空間中的“數智化自治等數字化能力的進階式提升，完成物理世界與數字空間從虛實映射到深度交互的演進，進而監控的目的是通過泛在感知、高速通信及平臺精準、實時地在數字空間中進行反映，并基于多維數據對設備資產進行全生命周期的動態監控與診網絡的建立和機理模型的構建是實現電力系統高效數字化監控的基礎；同時，數據互通和泛在物聯也需要數據加密技術的支持以確保信息安全。智能化分析的目的是基于確定的運行模式和機行變化進行分析預測與模擬反饋，為基于現有體系的運營優化和系統控制提供決策支持，從而實現對高電力系統智能化分析準確性的核心技術，通過構建涵蓋多領域多學科復雜數據模型以及數字空間的仿真模擬，可以幫助物理實體進行優化和決策，并數智化自治是指基于跨系統、跨模塊的海量數數字空間共享的智能成果，主動識別出當前物理世換與共享，因此除了高級分析等人工智能技術外，電力數字化20305圖表1面向2030，電力數字孿生藍圖構想供給側電網側需求側數字空間-電力系統數字孿生體使能技術…泛在通信網…算力和存儲……電網規劃建設9電網設備選址及線路設計12智能變電站13預測性維護14多源配網運營15韌性配網調控圖圖圖電廠規劃電廠建設電力生產電廠運維電網運營維護23供給側-靈活調度負荷側-綜合用能管理24圖機組3D模型圖供給側電網側需求側數字空間-電力系統數字孿生體使能技術…泛在通信網…算力和存儲……電網規劃建設9電網設備選址及線路設計12智能變電站13預測性維護14多源配網運營15韌性配網調控圖圖圖電廠規劃電廠建設電力生產電廠運維電網運營維護23供給側-靈活調度負荷側-綜合用能管理24圖機組3D模型圖圖圖圖圖圖 1新能源電廠選址2電廠仿真建模3施工現場管理4發電量預測5機組運營優化6遠程智能集控7發電設備運維8智能安防管理10智能巡線11智能電網調度綠色電能認證及交易16分布式設備選址17虛擬電廠18智慧園區19智慧樓宇20智慧家庭21電轉氣/氫儲能22車聯網（V2G）碳普惠算法和應用數字化邊端物理世界-源網荷儲一體協同的電力系統調峰調峰風光場站源側儲能輸電線路變電站配電環網輸電線路變電站配電環網網側儲能分布式能源分布式光伏分散式風電分布式能源分布式光伏分散式風電冷熱電三聯供負荷柔性負荷交直流混合配網荷側儲能電力數字化20306價值價值屬性（二）電力數字化典型場景分析我們從價值屬性和技術成熟度屬性兩大維度，對基于電力數字孿生下的眾多電力數字化場景進行且已有相對成熟的數字化解決方案，可以視為相關企業電力數字化能力建設的“入門標準”；結歸納，最終形成面向2030電力數字化的六大核場景一：數字綠色電廠345678；場景二：電網數字巡檢101213；場景三：多源自愈配網1415；場景五：跨域電力調度1117；場景六：賦能綠色低碳2324。圖表2電力數字化場景評估模型對供電安全/碳中和有顯著推動作用增長空間有限/規模效應不明顯未體現出明顯的商業價值，市場仍在觀望4457141718323619242111216未來重點當前熱點13101512812022229本報告不涵蓋尚無有效解決方案/應用條件不完備技術成熟，已大規模應用有試點尚無有效解決方案/應用條件不完備技術成熟，已大規模應用成熟度屬性1新能源電廠選址2電廠仿真建模3施工現場管理4發電量預測5機組運營優化6遠程智能集控7發電設備運維8智能安防管理9電網設備選址及線路設計10智能巡線11智能電網調度12智能變電站13預測性維護14多源配網運營15韌性配網調控16分布式設備選址17虛擬電廠18智慧園區19智慧樓宇20智慧家庭21電轉氣/氫儲能22車聯網（V2G）23綠色電能認證及交易24碳普惠電力數字化20307安全、效率、綠色是面向2030電力行業轉型源消納與交易等方面還面臨諸多挑戰。在電力數字化總體發展目標下，我們將進一步探討電力數字化在未來電力系統六大業務場景中的圖表3電力行業發展轉型關鍵挑戰總結對應行業轉型的關鍵挑戰安全效率綠色數字綠色電廠?偶發廠區安防問題，造成人財損失?各場站獨立運營，業務管理不統一?對天氣變化響應不足，造成電量損失??人工巡檢效率低?對運行故障定位響應不及時，影響新能源消納多源自愈配網?抵御極端情況能力弱，恢復供電慢?故障定位慢、響應不及時?新能源電力接入對配網運行擾動大多能協同互補?儲能作為核心技術，存在火災爆炸事故隱患?多種能源形式之間沒有有效聯動，能源梯級利用不足?源荷儲互動不足，碳排削減/抵消不跨域電力調度?限電限產頻發?負荷側參與需求側響應積極性有限?大電網對新能源電力消納能力不足賦能綠色低碳?信息安全問題、數據失真?審核、認證環節多、周期長?機制不健全，影響主體參與積極性8在環境可持續、能源安全等因素影響和推動下，型風電場與光伏電站將承擔著提高電力系統綠色電量納能力，為提高有效發電量、延長設備使用壽命、及備巡檢、電廠運維、遠程控制等方面都存在智能在未來新能源電廠管理中，電力數字化技術將應于跨域物聯的遠程集控等場景，實現電廠智全周期數字孿生新能源電廠全生命周期數字孿生將涵蓋規劃建設、計劃生產和運營維護三個環節。在規劃建設階在計劃生產階段，通過生產過程的數字孿生，合理優化生產策略；在運營維護階段，通過對生產設備在基于數字孿生的新能源電廠管理中，邊端數據采集（包括傳統生產信息監測管理系統與多樣化的傳感設備）已具備一定基礎，如何有效利用積累下來的海量數據、充分挖掘數據資產價值，是新能9真，提升效率備參數、現場圖像與周邊環境等數據，通過空間計算與3D建模仿真還原施工現場情況，對工程全過確保工程進度與質量。工建設，通過電子化移交的方式，還能為場站生產運營、持續升級改造、設備變更退役等各環節提供可視化的管理支撐，有效解決跨領域、跨專業的數據煙囪與協同難題。值得注意的是，電子化移交不僅能提升電廠管理效率，在電網建設運營等場景下自動觸發安全預警；同時，基于對重點區域與危險并在緊急情況發生時，自動規劃最優撤離路徑，最全息模擬設備故障場景，為員工提供高質量的沉浸式檢維修培訓，有效提升員工專業能力，提高設備遠程專家巡檢，與設備監測相結合，能進一步提高設備巡檢的準確性。發電計劃制定的難度，基于歷史發電水平的生產計劃容易與實際情況出現較大偏離。機器學習為新能源電廠運營商提供了有效解決方案?；跉v史天氣情況、新能源設備歷史出力水平等海量數據進行學習建模，結合氣象預測以及邊端采集到的設備實際運行參數等多維變量，對新能源設備未來出力功率及發電量進行更準確的長短期預測，一來可以為新能源發電計劃的制定或調整提供決策支持；二來可以基于預測結果優化新能源設據發電量預測結果與電力市場價格變化，靈活調整儲能充放電策略，提高經濟回報。機尾流、光伏板積塵等情況的動態監測結果，結合氣候變化以及短時發電量預測情況，根據機器學習得出的算法模型及數字空間模擬結果，對光伏板傾角、風機扇葉速度與角度、風機啟停與出力情況等生成針對單個設備的自動控制指令，實現新能源場數進行監測，基于對設備歷史缺陷及檢維修記錄的學習模型，對當前及即將發生的設備缺陷進行評估并及時預警，合理安排錯峰檢維修，減少非計劃停依托空間計算與機器學習的電廠數字孿生，能夠幫助新能源發電商實現貫穿電廠全生命周期的虛實交互與閉環管理，基于數字空間對當前的反映以及對未來的預測，為物理世界采取相應措施提供決10圖表4新能源電廠全生命周期數字孿生運行模式根據報警位置及圖像信息，人工應急處置，快速解決安全隱患物理世界物理世界數字空間發電運營根據發電運營根據系統指令自動控制設備調整或人工操作，優化運營規劃建設發電量預測根據光照強度、風速大小，進行未來發電量預測按系統建議實施改造，大幅縮短建設與驗證周期按電子圖紙開展工程施工，按期按質按預算完成建設設備高效維護，降低成本計劃生產運營維護計劃生產運營維護仿真建模與施工管理通過3D建模全面識別仿真建模與施工管理通過3D建模全面識別施工風險，實時監控現場施工進度及安全設備改造仿真模擬基于系統仿真，模擬設備改造提升效果，提出改造建議機組運營優化根據出力預測與上網計劃匹配，優化光伏板傾角/風機啟停安排設備故障檢測告警動態監測設備運行狀態，生成錯峰維修計劃，故障自動報警檢維修培訓檢維修培訓廠區安防管理廠區安防管理三維全局展示視頻監控信息；危險源探測報警遠程智能集控大型電力企業運營將面臨一些新的挑戰，一方面由于新能源電廠位置偏遠、分散，場站與設備巡檢成本高昂，不同電廠管理也相對獨立，造成統一自建新能源電廠也缺乏有效的運營管理手段。通過云邊協同技術架構的搭建和應用，打造支持遠程智能集控的新能源電廠運營平臺，可實現跨地域的機組設備管理，并有效降低新能源電廠運營成本、提高運營效率，從而解決上述挑戰。關鍵技術應用：云邊協同，發揮三要素價值協同的第一步。當前，許多設備廠商都已在電力設備或組件中嵌入了各類傳感器，但不同廠商所采用此，需要搭建企業級物聯云平臺，統一不同設備所采集的數據標準與通信標準，打通不同電廠設備間的數據壁壘，實現數據的全面接入、開放共享與統籌管理。同時，大量跨域數據的處理和分析也有賴同的第二步。通過各類傳感器采集到的海量實時數據上云存儲與計算會對云端資源造成擠壓，影響數據處理的時效性，而一旦網絡出現故障，整個場站的運行也將受到影響。通過邊緣智能終端的部署，將云端的算力資源向邊緣側進行靈活分配，實現分布式計算，既提高了本地數據處理的時效性與響應速度，又有效避免了因數據傳輸帶來的安全隱患，同的第三步?；谶吘墧祿幚?，如何快速準確識別設備故障狀態或對設備運行進行及時控制調整，都需要算法模型的支撐。依托云端匯集的全局設備數據資源進行建模與機器學習，形成具有全局認知的算法模型，并將其部署到邊緣智能終端上，讓邊通過智能前移完成對邊緣數據的精準分析與高效處電力數字化203011通過云邊協同的模式，可以實現各電廠間的數據融通，支撐模型搭建，并通過邊緣智能終端的部署，提高邊緣側數據分析與響應能力，讓新能源企業及電廠運營商能夠通過移動終端實現跨域的遠程操控和統籌管理，幫助新能源電廠運營從“局部改件、變槳偏航控制等各類組件的全方位感知，讓設備運營變得實時可視，化更換為檢修。動態監測和控制，同時可對各電廠表現進行直觀對標，便于指標下達。數字綠色電廠中，電力數字化技術應用小結從關鍵使能技術當前應用程度看，大多數企業仍然對不同場站采取分別建設、各自運營的模式，內通信覆蓋相對完善，但廣域通信能力不足。未來化程度，實現數據互通。術，保障大量實時數據的采集、處理與分析。確性。保障力度，提升員工面對真實故障的實操能力。電力數字化203012電力系統，就好比一幅骨密度高的骨架對于人體的支撐，設備傳統運行方式，對設備健康水平及使用壽命帶來網巡線的數字通路、保證變電樞紐的安全高效運轉輸電線路距離長、配電線路范圍廣，對于巡線偏遠山區等公網信號薄弱的地方）輸配電線路巡線仍然依靠人力爬山涉水，效率很低。部分推廣無人機巡線的地區，也主要靠人工現場操控，人工基于采集圖像進行異常判斷；同時，無人機存在禁飛區與巡線盲區，而在極端天氣等線路故障易發的情況要讓巡線效率更高、風險排查更準，就必須依靠更智能、更豐富的巡線手段以及更快速、更可靠電力數字化203013綜合傳感器等多種邊端采集設備互相補充，對塔基圖表5各類邊端采集設備在智能巡線中的應用核心邊端球機：根據雷達探測到的區域坐線路運行狀態：溫度、舞動等等機巡線的區域限制和氣候限制，真正實現全覆蓋、全天候的高精度實時監測。在電網運行因極端天氣造成巨大安全隱患而亟需搶災時，衛星遙感與遙測電網線路對監測數據處理和分析的時效性及精準度要求很高，需要邊緣側能夠對隨時出現的異常情況執行”將成為未來智能巡線的標準模式，即——依托云端強大的算力，對海量非結構化圖像數據與結構化運行監測數據進行學習建模，并通過遠程部署的方式賦能邊端；在邊緣側，讓基于機器學習的標準化診斷代替基于個人經驗的差異化判斷，對異常情況進行精準識別、自動告警，大幅提高電網巡線電網線路因地理位置、電壓等級與傳輸距離不同，會呈現不同的數據通信特征——特高壓骨干網架或無信號覆蓋的偏遠地區，可以根據實際情況采用基于MS-OTN的新一代光通信技術或光纖復合架空地線（OPGW）確保1000公里以上的超長距干擾能力強、無懼惡劣氣候的微波技術，降低高額實現輕量化部署。通過因地制宜的電力專網建設，同時，考慮到單個網絡節點因網絡質量原因可能引發的信息中斷進而導致對整個電力系統運行的影響，需在通信網絡建設時考慮多路徑傳輸保護方案，并增加邊緣側數據緩存與斷點續傳的能力，確面向2030年，隨著5.5G/F5.5G/6G/F6G技一身，通過亞毫秒級時延、厘米級定位、毫米級成像、光纖精密感知等關鍵技術，實現“通信感知融未來，通過支持大帶寬、強實時的新型邊端采集設備的應用，結合圖像識別與異常感知的模型訓電力數字化203014的重要性不言而喻。現階段，變電站管理以固定布控點位的攝像頭為主，存在巡檢死角，仍需通過高危的人工作業進行補充；同時，變電設備仍然采取計劃性檢修這種預防性維護的方式，造成設備使用未來的智能變電站需要依托更強大、更靈活的感知設備以及更先進的故障預測模型，在實現變電站日常自主運行和管理的同時，提高設備維護的正向效果，延長設備使用壽命，消除非計劃停未來智能變電站將以無人值守為目標，巡檢工作由站內外的各類機器軍團代為執行，包括：無人頭等多種邊端采集設備，實現全方位、無死角的變同時，為了滿足對變電樞紐設施清障的高實時性要求，在云邊協同的基礎上，進一步將算力賦能內安全隱患及設備狀態異常等進行診斷和預警，識別故障區域、部位及原因，并完成自動檢維修派單此外，為避免因網絡干擾導致的通信中斷對變電站巡檢與管理的影響，需同時加強端側設備的本地數據緩存能力與離線計算能力，確保端側設備在下線期間也能正常開展變電站的智能巡檢工作，進延長變電設備使用壽命的關鍵，在于精準判斷設備故障發生的時間點，并在臨近故障點前進行針對性維護。但由于目前變電設備維護都采取計劃性檢修，因此基于歷史檢維修記錄的數理預測模型并不能真實反映設備運行狀態的變化和趨勢。未來，需要探索更先進的人工智能，通過圖計歷史缺陷記錄、試驗記錄、運行狀態與機理模型等多種相關要素進行深度學習，從而構建更復雜的設備缺陷診斷與預測模型，對設備當前運行狀態進行綜合評估與健康度分析的同時，基于多維影響因素模擬，對未來可能發生的設備故障風險及其原因進行更精準的預測，判斷最佳人工介入的時間節點，并提供相應檢維修方案與物資需求，便于電力運營區安全及設備運行狀態，實現故障診斷與告警；同電力數字化203015圖表6從預防性維護到預測性維護預防性維護設備健康度設備健康度X實際可用年限X設備健康度設備健康度預測性維護檢維修時間X缺陷預計X電網數字巡檢中，電力數字化技術應用小結從關鍵使能技術當前應用程度看，智能設備在不同區域電網巡檢工作中的滲透率參差不齊，對故障監測的識別率、響應速度等也都偏被動，設備檢維修基本采取計劃驅動的預防性維護。能設備巡檢100%覆蓋。性，同時加強本地緩存與數據斷點續傳能力。探索圖計算等高級AI應用，逐步提高電力數字化203016城市配電網是連接電網與終端用戶的橋梁，配電居民安居樂業有著重要的保障作用。隨著能源結構發重心已經逐漸從主干電網慢慢向配電網絡發生偏移，和靈活性，同時加強應對突發事件的運行能力，通過實現“剛中帶柔、柔中帶剛、剛柔并濟、相得益隨著高比例分布式電源和多樣化負荷的接入，征，分布式新能源設備出力的間歇性、反向供電場景下造成的電壓突變與潮流變化、電力電子設備對電網運行造成的諧波污染等，都會對城市配電網絡的運行管理提出新的挑戰和要求。因此，未來有源配電網運行管理的核心目標之一，就是加強常態情景下的電網穩定，通過電力電子技術與ICT技術的深度融合支持靈活性電源接入，保障電網在應對電源和負荷波動以及發生隨機擾動時，能夠正常有序運行，最大程度降低故障發生率。電力數字化203017分布式電源主要通過逆變器、換流器等電力電子設備實現電源轉換，接入配電網絡。但由于各分布式電源設備都是根據實際應用場景設計，存在拓撲架構差異大、電氣接口不統一、通信協議不一致因此，在電力電子設備技術方面，需要采用高功率密度、支持多種電氣接口、可以實現多模塊自主并聯的統一電源轉換設備，擴展供電系統的接入容量，提高各類開關電源的標準化程度、可維護性與互換性，并通過統一的信息模型與物聯協議，讓設備差異在本地終結，大幅縮短接入調試時間，為在有源、多向的新型配網系統中實現基于ICT技術的全局監測、統籌調度、源網荷儲協同控制等提供新型配電網絡升級改造過程中，存在一次設備與二次設備接口不匹配、不同廠商間無法兼容等現象，不利于后期設備功能擴展以及配電設備運行水一二次電氣設備融合是一條有效途徑。通過讓一次設備帶有部分二次設備的智能單元，提高設備染等電能質量參數進行主動感知和監測，通過優化算法及特征庫對分布式電源并網后的污染源進行分大，邊緣技術的應用或許是更具經濟性和實操性的解決方案。設備側，通過信息模型與物聯協議的統邊緣計算的能力，對端側數據進行集中處理，保證邊緣智能在電動汽車有序靈活充電上也能發揮充電樁會實時采集充電功率、剩余電量等車端相關數據，并上傳至邊緣網關；邊緣網關在配電計劃允許的最大可用容量下，根據不同充電點位的實際接入情況，對單個充電樁的充電功率、充電啟停時間傳統端邊設備互聯需要依賴通訊線實現，但分大。通過電力線寬帶載波通信技術（HPLC可以實現通訊線和電力線合二為一，只要有電力線的地方就能接入端側設備，有效解決遠端設備互聯難的傳輸速率、<30ms的網絡時延。未來，隨著接入電源規模不斷擴大，需感知和監測的數據體量會呈現指數級增長，配電網絡對通信帶寬和時延的要求也會越來越高。光纖通信有著從Gbps到Tbps的接入速率、<1ms的網絡時延能力，通過從廣域網到臺區的下沉式通信網絡升級改造，將推動新型多源配網的運行效率實現跨越式通過電力電子技術與ICT技術融合，加強邊緣智能與通信升級，實現分布式電源的廣泛接入以及配電網絡的平穩運行，提高新能源消納水平，保障電力數字化203018在確保常態情景下的電網穩定外，城市配電網建設還需要進一步提升故障應急情景下的電網應變水平以及極端情景下的電網恢復水平。特點，容易引發城市配電系統大規模停電事故。為了避免因極端事件所引發的故障影響規模及范圍進一步擴大，減少故障造成的損失以及對關鍵負荷和居民城市生活帶來的消極影響，增強配電網絡的自“自愈性”是指配電網絡在面對極端事件時，配網的建設與實現可分為三個階段：極端事件發生前，通過線路加固、強化配電網絡架構等電網改造以及分布式電源接入，提高配網面對極端事件的抵故障設備或線路，保證未遭受攻擊部分安全穩定運行的同時，對故障進行精準定位與及時搶修，提高配網面對極端事件的適應力；極端事件發生后，利通過需求側管理的方式，協助負荷完成按供電優先系統功能R1事前規劃防御事后協同恢復事中調控自治t1t2t3所需時間感知通信技術與數字驅動技術將有效支撐自愈提供數據基礎設備與線路狀態感知體系的搭建是提升配網自境量等配網系統內部運行狀態和外部態勢變化數據以及用戶用能狀態數據等，進行全面感知與實時監測，為設備風險識別、故障定位搶修與災后運行恢電流互感器對線路電流、對地電場等狀態進行實時感知，全面支撐配網故障監測與診斷。當發現狀態異常時，終端自動觸發高采樣暫態錄波，采集后送回主站。主站云平臺通過機器學習，對各錄波文件進行快速分類，結合線路拓撲準確定位故障區段并識別故障原因，及時告警并告知檢修人員故障定位結果，大幅縮短故障查找和響應處置時間，實現故準確率接近90%，短路故障定位準確率達100%。關鍵技術應用2：光通信實現快速精準負荷控制光纜建設不足、通信條件差，對配網供電安全形成制約。網絡層，隨著以5G為代表的無線通信技術合將進一步提升配網信息通信能力，取消了接入網與傳送網之間的協議轉換，實現數據傳輸的超低時電力數字化203019要負荷，保證配電網絡的供電可靠性，對各類故障關鍵技術應用3：機器學習助應對更優、恢復更快事件發生概率及頻率進行建模；同時，構建不同事件與配網設備元件故障率之間的關聯?；谑录A測及故障預測模型的計算結果，能夠高效配套極端事件發生時的抗災應急措施，并更好地分配搶修人網將實行孤島管理，即根據配電網絡連接的本地電配網的停電區域劃分為若干個孤島，每個孤島內包含一個或多個電源，進行配電網孤島控制。通過機器學習不斷優化完善相應算法模型，可以形成面對不同極端事件或不同故障情況時的最優孤島劃分策略，保證盡可能多的負荷在最短時間內恢復供電的同時，有利于在故障排除后快速切換回并網模式，最小化配網停電損失。通過配電網絡設備狀態感知與信息通信基礎設施的完善和升級，加強配網主動防御、及時應對故障事件的能力；同時，隨著人工智能和大數據的應用，進一步提升故障應對的有效性，縮短故障持續時間，快速恢復正常供電。多源自愈配網中，電力數字化技術應用小結從關鍵使能技術當前應用程度看，城市配電網絡感知與通信基礎相對薄弱，難以對各類分布式新能源、儲能設備等并網導致的潮流變化、諧波污染設備改造成本。秒級時延大幅提升系統運行效率。對提供有效支撐，加快災后恢復速度。電力數字化203020范圍內，通過微電網或微能網的建設，依托電力數也提高了能源綜合利用效率與能源服務質量，最終重要工作。智慧園區作為城市產業聚集和生產生活的主要載體，是智慧城市建設的核心內容。通過云大物智移新一代數字化技術的深入應用以及與未來電力系統中各類電力電子設備的融合，將為智慧園區打通“監測-分析-預測-優化”的用能管理閉環與“巡檢-預警-處置”的電能管理閉環（對配網電能質量監測及運行故障定位的關鍵技術級利用，提高能源綜合利用效率，打造智慧零碳園電力數字化203021碳排精準計量備類型眾多，包括分布式光伏設備、分散式風電設備、電化學儲能設施等供電系統，冷熱電聯供、熱基于電力電子變換和控制技術構成的能源路由器，能夠為各類設備提供多種電氣接口形式，通過協議標準化讓差異化終端設備集成互聯，因此將成為微網系統內的核心設備與能量樞紐。與5G等數字化技術結合后，能源路由器在計量、控制的基礎功能上，又具備了通信與智能決策的能力，可以將設備運行狀態、能量使用情況等信息進行實時采集根據用戶指令或上級調度中心指令，對能量流向及功率進行主動或自主管理。并根據預置的計量因子規則，對園區碳排放總量進行精準計量核算與實時監測，讓數據可靠可信，為優、多能協同調度能數據的實時采集和分類計量，通過對不同類型負荷用能模型的學習，利用大數據分析與邊緣計算能力，對園區內空調使用、照明亮度等能耗行為進行智能控制與自主調優，實現節能。各類分布式電源進行出力預測、對各類用電系統進行負荷預測，并結合氣象預測數據、電力市場交易價格變化、電網需求側響應要求等各種相關因素，計算出全局性的智能化調度方案，對園區內各類供同時，根據短期氣候變化對電源出力和用電負荷的影響預測，對調度策略進行及時優化調整。在供大于求的用電低谷時，通過能量轉換技術與各類儲能設備，將多余電能進行逐級多次利用，利用方式除了通過電化學儲能直接進行電能存儲電能轉化為氫能，一方面可以通過儲氫裝置實現能量存儲，另一方面也可以通過混合燃氣供應的方式降低燃氣采購；在供小于求的用電高峰時，可以釋放儲能設備中的存量電能，或將多余的熱能、氫能互濟互補，最終提高園區內能源供應自給自足的能通過能源路由器對園區內海量終端電能設備進類供能設備及負荷進行遙調，實現廣域內基于全局性策略的優化調度與能源共享，提高能源綜合利用樓宇作為城市核心基礎設施之一，其智能化也是智慧城市建設的重要組成部分。在數字孿生、人工智能等數字化技術的滲透下，樓宇將變得無與倫比得敏銳而智慧，配套儲能設備建設運營，將自主電力數字化203022準確計量并清晰呈現各片區的實時能耗情況及變化，基于先進算法，自動生成并下達設備啟停、溫度調節、光暗度調節等控制指令，通過智能網關實現按設備、按區域的靈活控制與調節。某高科技制造企業自主研發“軟硬一體化、云通過功率監測與內置溫度監測，對異常情況進行實時告警，能夠對每一個單獨的插座進行及時和定時過智能算法對空調系統及新風系統的運行狀態和設定值、照明設備光照度和啟停時間等對象進行自動控制調節，也支持按區域、按單個設備進行一鍵遠程控制；進行監測，結合算法模型與多維度數據分析，對環該企業已與全球多個大型商超項目及專營店項每平方米343.7千瓦時下降至281.1。新型供熱方式取代，能耗將大大降低。對于建設分布式光伏設備的樓宇來說，將有極大概率從“可控基于對電力市場價格變化的監測預測以及需求并依托智能網關對表后儲能設備進行充放電開關與同時，通過被動式超低能耗建筑配套的余熱回收設備及儲熱裝置，可以在熱源充足時同步實現熱能的反向供應，甚至通過熱能與電能的互相轉換，進一步實現多能協同、效益最優的智慧樓宇能源供某全球領先的歐洲工業數字化企業在中國某北方海濱城市打造了一座總面積1.38萬平方米的被動房技術中心。該被動房建筑在不使用主動采暖和氏度以上，創造室內舒適環境的同時，實現近零能據統計，該建筑每年可以節約一次能耗將近130萬千瓦時，減少碳排664噸，相當于53000該企業在全球多個地區都在深耕智慧樓宇解決電力數字化203023方案。在數個大量采用電供暖系統的區域，該企業為分布式能源系統的組成部分。同時，將樓宇一段時間內多余的熱能進行回收，并轉化成電能存儲，在用電高峰時售賣儲存的電力，反向補充電力市場上的資源，繼而實現電力的削峰填谷。多能協同互補中，電力數字化技術應用小結從關鍵使能技術當前應用程度看，增量園區的布式電源以及負荷終端仍多通過單向開關接入，無法支撐源網荷儲一體協同，進而達到能源效率提升源、網、荷的變化波動進行實時響應和調度決策的過反向供電參與電網運行提供電力電子技術支撐。行數據和負荷用能數據回傳造成的帶寬占用和形式互濟互補與儲能配套的能量調度模型的訓智能性。時延要求。電力數字化203024多個國家和地區都出現了能源短缺現象，不得不采取非季節性的拉閘限電等非常手段進行保通過合理的調度安排，將負荷較低或有電量盈余地區，實現跨域電力的應急支援與調節，是解決兩種實現方式：一是通過智能電網調度，實現不平臺運營，實現電能優化再分配。智能電網調度不同國家和地區對電網調度的側重略有不同。以中國為例，隨著大規模風光基地的建設運營，在電力供需呈現區域錯配的背景下，特高壓主干電網將成為未來消納大型風光基地所發電量、實現新能國政府就明確提出“要加大力度規劃建設以大型風光電基地為基礎、以其周邊清潔高效先進節能的煤電為支撐、以穩定安全可靠的特高壓輸變電線路為建以及圍繞特高壓電網的電力輸送調度將成為行業關注熱點。調度重點何在，算力和運力都是海量數據環境下，電力數字化203025促進電力系統高效智能調度的核心驅動力。大規模間歇性、波動性出力的新能源發電設備并網后，電力調度需要處理的數據量呈現指數級增長，亟需通過大型及超大型數據中心的建設，為海量電網運行數據提供穩定存儲、高性能計算、精準為深度學習、模型訓練、圖像處理等技術應用提供了發揮空間，助力發現潛藏在海量數據背后的新能源時代電網運行規律，推動數字電網建設。數據中心對海量電網運行數據的調用以及變電樞紐對電力調度實時數據的接收，都需要依托高安數字化電網的最佳通信載體，確保電網調度的快速通過強大算力與高效通信能力的構建，為電力系統實現全局性更精準的電力調度提供支撐。虛擬電廠虛擬電廠不改變物理網絡結構，而是通過軟件電廠”消納系統內的富余電力，實現多時空電量平衡，提高電網安全與新能源消納能力。虛擬電廠的高效運營需要計量、通信、調度三智能調度決策是虛擬電廠的核心能力。通過為聚合的各類電源及儲能設備制定合理有效的調度安排，能夠最大程度保障電網平衡運行，提高能源利用效率，同時提高各聚合方的經濟收益與參與積極虛擬電廠的調度決策有兩大核心依據：場交易，一是基于可調電源的發電能力，決定直接參與電力現貨市場交易競價的可調電量；二是根據模式下，對可調電源的出力變化或可控負荷的需求人工智能技術的深入應用，將大幅提高預測模型的準確性。通過稀疏建模、集成學習或其他機器關數據間的影響關系，并根據未來天氣變化情況對供需曲線進行準確預測。另外，多源配網的復雜性意味著分布式電源或儲能設備的運行狀態或將隨時出現變化和調整。因此，虛擬電廠運營商也需要對聚合的可調電源進行及時更新調整預測模型參數，并基于實時預測結果性不同，出力曲線也不同。虛擬電廠運營商可以基通過數據建模對不同機組進行差異化調度，提高聚電力數字化203026以德國電力市場為例：對于生物質、熱電聯產等出力穩定的機組來說，機組出力變化可與電力市場現貨交易價格走勢相一致，因此可以只在需求高峰時（價格較高）進行發電；而對于光伏、風電等“看天吃飯”的新能源設備來說，需要根據電力市通過人工智能與大數據技術的應用，幫助虛擬電廠運營商實現對可調電量的準確預測與動態并通過可調電源出力與電力市場價格匹配情況因勢關鍵技術應用2：統一終端與標準協議助力遠程調對聚合的各類電源及儲能設備的全面感知、精準計量和高效通信，可以為虛擬電廠運營商的智能調度決策提供數據基礎。領先的虛擬電廠運營商往往會在達成接入協議前在各電源或儲能設備處安裝OPCDA等標準通訊協議，以此保證對分散的、不同類型設備數據的高效獲取以及調度指令的及時下資金流虛擬電廠出力資金流競標備用任務任務資金流虛擬電廠出力資金流競標備用任務任務/市場引擎中央控制系統647單元任務與DER狀態儲能指令5通訊系統(高級電網調度和監控供能)加密協議DER評級和地理信息虛擬電廠實時優化器優化DER指令預測模塊備用任務資金流1012123nnn電力交易市場電力交易市場/電網調度接口/網關-Modibus/Profibus/OPCDA資金流分布式能源分布式能源儲能系統聚合資源儲能系統靈活性客戶發電側聚合為主的虛擬電廠以提高新能源并網歐洲某以分布式新能源設備及生物質、CHP、小水電等靈活調節電源為主體的虛擬電廠，通過在電源端安裝遠程控制裝置并為其免費提供發電量評估的方式，將電源及其各種運行參數集成到虛擬電虛擬電廠運營商根據電源運行參數、電網狀態27以及電力市場交易價格等情況，對各電源進行遠程以及電力市場交易價格等情況，對各電源進行遠程控制——分布式新能源設備因其間歇性發電，將直接參與電力市場競價；靈活性調節電源可同時參與電力市場競價與電力平衡市場，獲取容量電費與調該虛擬電廠運營商聚合的電源資源相當于4座從運營效果上看，該虛擬電廠通過需求側響應負荷，冬季預計可增發清潔能源7.2億千瓦時、減跨域電力調度中，電力數字化技術應用小結從關鍵使能技術當前應用程度看，電力數據中跨域電力調度中，電力數字化技術應用小結從關鍵使能技術當前應用程度看，電力數據中心建設與通信網絡升級處于起步階段，虛擬電廠運負荷側聚合為主的虛擬電廠以需求側響應、降的表后儲能設備，實現了“車+樁+光+儲+荷+智”該項目啟動2個月不到的時間，已接入區域內電網提供相當于一個小型發電廠的電量。未來，該虛擬電廠運營商將在更廣的區域范圍內推廣這種運營模式。最佳實踐3最佳實踐3：源網荷儲一體化虛擬電廠運營源網荷儲一體化協同的虛擬電廠以提高能源總中國首個虛擬電廠試點項目一期工程，通過智能管控平臺實時接入并控制了橫跨三省市、總容量電力數字化203028場景六：賦能綠色低碳數字技術和數字平臺因其廣泛觸達、實時記錄、全碳交易量將環境轉化為一種有償使用的生產要素，將碳排放權、綠色電力這種有價值的資產作為商品，通過市場化交易撮合的方式，提高新能源發電商與電力用戶的參與積極性，保證綠色電力消納占比逐步提以中國為例，當前碳交易體系包括碳配額、國形態。碳配額規定了控排企業的排放上限；CCER由非控排企業申請、經監管部門核準后，可抵消控排企業的超額排放量；綠色電力可減少對傳統能源電力數字化203029發電量的購電需求，從而直接降低碳排放。三類商品互相補充，對整個電力系統的低碳化生產和運作帶來積極作用。其中與電力行業直接相關的綠色電力是在電力中長期交易框架下，為光伏、風電等新又打開了一條供需雙方對帶有綠色標識的新能源電力進行直接交易的新通道。為進一步提高新能源電量的消納水平，中國政府在政策導向上給予了綠色優先結算，未來將吸引更多的主體參與到市場化交關鍵技術應用：區塊鏈實現綠電確權，加速消納綠色電力交易剛剛開閘，在綠色電力生產、交區塊鏈技術以其去中心、防篡改、公開透明等區塊鏈技術的分布式記賬功能實現全環節數據的上鏈存證，利用共識機制保證數據的相互校驗與真實性，利用智能合約完成交易自動執行與高效結算，利用電子簽名核發綠證，實現每一筆綠色電量的精確追溯與全生命周期追蹤，提高了綠電消費認證的權威性。碳普惠碳普惠是指對公眾和小微企業的綠色低碳行為進行量化，并建立起以政策鼓勵、商業激勵和核證普惠平臺各自確定，尚無行業統一標準，導致部分綠色低碳行為未能被納入碳普惠統計范疇（例如：用戶安裝分布式光伏設備，通過新能源電力自發自用實現了節能減碳，但在電力系統的認知里，該用而一旦形成相應的方法學，如何對符合條件的公眾行為進行統一的權威性認證，也是碳普惠機制關鍵技術應用：區塊鏈規范電力領域減碳行為認證碳普惠生態具有參與人數多、分布廣、流程復雜等特點，區塊鏈技術特點與之相契合：通過分布減碳量對價及其流向等進行全面記錄，實現數據增電力數字化203030賦能綠色低碳中，電力數字化技術應用小結從關鍵使能技術當前應用程度看，區塊鏈技術賦能綠色低碳中，電力數字化技術應用小結從關鍵使能技術當前應用程度看，區塊鏈技術在碳普惠場景下的落地實踐相對廣泛，但主導方多為政府機構或平臺服務商；綠電交易市場仍在試點上的應用。最佳實踐：新能源車企的碳積分應用系統中國某新能源車企通過在車內搭建的開放生態平臺，連接了整車341個傳感器和66項控制權，將相關信息實時記錄到去中心化的區塊鏈中，并利用智能合約自動將汽車的行駛數據、排放數據等轉化為碳積分。車主可以在碳積分應用系統中，使用積分兌換相應獎勵，享受到因減碳行為帶來的福利和權益，對低碳行為起到了良好的正向引導和激勵車主341個傳感器、66項控制權智能合約的行為采集低碳行為積分轉化平臺商城兌換權益服務行為激勵碳積分電力數字化203031電力數字化技術在六大核心業務場景中的應用總結綜合未來電力系統六大核心業務場景對電力數字化使能技術的應用來看，核心技術支撐集中體現效率以及設備可控性，未來需通過接口統一化、協議標準化實現對各類電力設備的泛在感知，實現關鍵設備全接入；處理與分析的表現，未來需進一步拓展云邊端協同架構的覆蓋面，提高邊端采用率與智能前移，根據實際業務需求更好地平衡業務響應的實時性與數據分析的準確性；輸效率及供電可靠性提供大力保障，未來需實現Gbps甚至Tbps級的高帶寬、ms甚至μs級的低代下源網荷儲各環節帶來強大支撐，未來需進一步電網監測、用能分析與靈活調度等各場景的滲透和了互信保障，未來需加強在各類電力交易以及能源圖表9電力數字化技術在六大核心業務場景中的應用總結電力數字化使能技術數字綠色電廠電網數字巡檢多源自愈配網多能協同互補跨域電力調度賦能綠色低碳全周期數字孿生遠程智能集控智能巡線智能變電站多源配網運營自愈配網調控智慧園區智慧樓宇智能電網調度虛擬電廠碳交易碳普惠數字化邊端邊端采集★★★★★★★★△★△△控制終端△★△△★★★★△★--泛在通信網絡地面通信★★★★★★★★★★△△衛星通信△△★△△△△-----算力和存儲云資源平臺★★★★★★★★★★--云邊端協同△★★★★★★△△△--空間計算★△△△△△△★----區塊鏈------△△-△★★算法和應用人工智能★★★★△★★★△★--圖計算與高級分析△△△★△△△△△△--★：核心技術；△：輔助技術；－：不適用32第三章、電力數字化技術特征（一）關鍵技術特征伴隨未來電力系統內各業務場景縱深化發展對區塊鏈等新一代數字化技術的需求，我們認為電力圖表10面向2030，電力數字化關鍵技術特征服務開放智能內生安全安全可靠綠色網絡內核層驅動層使能層使能層為電力系統搭建一個綠色和安全的網絡環境，是數字孿生時代下電力系統建設最核心的目標和基特征一：綠色網絡電力數字化技術的發展和應用不僅要幫助電力系統提高新能源電量的消納能力，同時也要降低電力系統本身因高電子電力設備滲透、高數據處理效率要求等導致的能耗增加。全光網能在物理層面構建一張充分支撐業務需要、高度滿足能效要求的底層通信網絡，從而提升整個電力系統由內而外的綠全光網，為算力提供綠色運力保障端傳輸與交換完全靠光子實現，沒有電子信號的介入，從而降低因電子設備或光電轉換對傳輸速率帶網荷儲各類業務處理對高帶寬、低時延的要求。全光網能夠大大簡化通信站點和機房設置，壓降傳統通信設備部署70-80%的空間需求以及40%以上的能耗，大幅減少碳足跡，成為電力數據的綠色運輸方案。從目前產業發展趨勢來看，光傳輸技術有兩大突破焦點：進一步提升傳輸速率與進一步提高G.654.E光纖擁有超低衰減系數、超大有效面積，能夠顯著延長無中繼傳輸距離，從而大量降低中繼站建設需求，相當適合承載特高壓系統對400G或超400G傳輸性能以及超長距離傳輸的要從C波段向C+L波段擴展，很快將實現單纖32T的超大容量，主干光纖網絡將進入80波x400G的時代，為電力數字化轉型和數字經濟發展搭建強電力數字化203033傳輸距離將延長20%。技術是實現完整全光網的核心解決方案。通過一張提高了系統可靠性，也提供了更靈活的配置能力——只需要通過控制系統進行光背板的波長控制，即可實現新業務的快速開通。綠色網絡關鍵衡量指標及參考帶寬和時延是衡量網絡性能的最核心指標。提高光纖網絡的覆蓋率，完成高品質、確定性的全光圖表11綠色網絡關鍵衡量指標及目標參考光纖覆蓋率>90%>>90%<60%當前2030-F6G全光網1GbpsF5G全光網1ms20Gbps10ms帶寬Tbps帶寬Tbps0.1ms特征二：安全可靠數字孿生下的電力系統，會接入大量具有異構協議的設備，設備會產生每秒數以億計的數據量，數據會通過復雜的通信網絡進行高頻傳輸并為各類軟件系統或應用服務所調用——伴隨著電力數字化的深度轉型，電力通信網正面臨著前所未有的安全性挑戰。未來電力系統對通信網絡的要求將不僅是輸層-網絡層-數據層”的三層防御體系；數字可信網絡系統的運行安全除了可以通過防火墻部署外掛式的架構向網絡內生安全新架構演變。作為電力系統的關鍵基礎設施，也需要通過構筑網絡安全的三道防線，來加強對電力數字化的支撐。具體來看，通過設備級冗余保護，在系統出現器件異常時快速切換至備用器件，保證設備正常運行；通過鏈路級冗余保護，在發生光纖損壞時，可以基于協商機制快速切換至保護鏈路，實現業務的快速恢復；通過網絡級冗余保護，當主網絡出現大面積癱瘓時，依托獨立雙平面快速切換至備用網絡，提在電力通信網的冗余設計時，可以根據實際情可以考慮配置完整的三道防線，確保電力可靠通信和安全調度；對于配電網絡，可以在提供設備級冗可信標識和密碼憑證，網絡設備可以基于標識的驗其次，構建云網安一體化協同的安全服務架構，對網絡攻擊威脅事件進行自動化響應、秒級處置，實電力數字化203034現全局防御。第三，通過圖計算和聯邦學習等人工智能技術，對產生威脅的關聯事件進行分析，完成威脅識別模型自進化，持續提升威脅事件檢出率，實現對威脅事件的動態檢測和智能分析。的數量也呈指數級增長，傳統人工模式的規劃管理業務特征自學習與建模技術、基于特征模型的風險預測和安全策略編排技術、安全策略沖突檢測及自過防火墻和沙箱對勒索病毒進行過濾和識別的基礎上，在數據層構筑最后一道網絡安全防線。在生產備份區和隔離區的本地備份和隔離存儲，進一步防技術融合，促進原生可信區塊鏈與隱私計算技術的有機結合，能有效解決密鑰泄露風險、隱私數據保護、算法協議漏洞等行業難題，從而大力推動數據要素資產化發展，是確保數據全生命周期安全合規的重要技術路線。組件（芯片和操作系統）層面的可信執行環境（TrustedExecutionEnvironment）是被廣泛認知且應用的方案，未來電力通信網絡將在網元設備中引入芯片級的可信計算技術，在網元底層基礎上構建一個可信、安全的軟硬件運行環境，實現從芯片、操作系統再到應用的逐級驗證，確保數據的真實。安全可信要求，需要以區塊鏈技術來構建網絡基礎保證資源所有權和映射關系的真實性，防止匿名篡的能力，并通過假名化、密態計算等技術最終實現用戶信息全透明——即在保護數據隱私不對外泄露的前提下，對數據進行計算與分析，促進高可靠的安全可靠關鍵衡量指標及參考理安全和網絡冗余保護設計，能夠從網絡架構的不同層面提高電力通信網的安全可靠性。通過可信根、基于區塊鏈的分布式可信、支持隱私計算等技術的數據可信，保證了數據處理及使用過程的安全保密，提高相關技術的滲透率和采用率，可以實現更廣泛、更安全的數據協同。圖表12安全可靠關鍵衡量指標及目標參考IPv6+采用率>80%21.6%當前21.6%當前2030<5%<10%區塊鏈滲透率>區塊鏈滲透率>80%>60%電力數字化203035泛在感知、實時網聯、智能內生反映了海量電力數據從采集、傳遞到處理分析的電力數字化核心業務流程，是驅動未來電力系統從數字化到數智化特征三：泛在感知從形態上看，隨著電力數字化的不斷滲透，未來電力系統將逐步形成兩張網：一張連接了各類電力設備的物理網絡與一張打通了海量生產、運營、消費數據的信息網絡。通過兩張網的數實相融、深度交互，推動電力系統高效運行。智能終端，打造“物聯、數聯、智聯”全息感知網儲的不斷融合和協同升級，電力系統形態會越來越錯綜復雜，電源側、骨干網各節點、臺區側、負荷側、儲能側等電力系統的各個角落每時每刻都會產生海量的數據信息。泛在感知就是要通過各種手段和方式，采集到電力系統內能量流的變化、各類設備運行狀態的變化、影響電力系統運行的外部環境的變化等等這些關鍵信息，打造“六全”泛在感知為量等各類傳感裝置對電網線路的全覆蓋，視頻攝知等多樣化感知設備對大電廠、輸配電網、變電站等大型基礎設施的全巡檢，一二次融合設備或能源側完成物聯感知的基礎上，需要進一步加強邊緣側能力——通過規約轉化器，在理解各類規格七國八制、接口五花八門的設備和系統差異化通信規約的基礎上，通過算法完成不同規約間的相互轉換，實現統一接入標準、統一通信語言，將原本分散的海的系統和應用架構，讓這些信息從單一數據變成數據集合，讓電力系統中的各類終端設備從物理相連走向化學相融，為全局性的業務處理和調度供數據支撐。未來，隨著分布式軟總線技術的成熟應用，可以進一步通過自動發現周圍新設備的方式越來越龐大，傳統的窄帶通信已經無法適應萬物互聯、泛在感知的需求，需要進一步提升邊緣與感知終端通信模塊的寬帶化能力，讓不同類型、不同容的高科技制造企業已經開始全面搶占布局波及高速射頻通信技術的互相補充，拓寬通信模塊的場景泛用性，通過雙信道同時進行數據收發拓展異常事件快速響應和及時處理的要求很高，面對海量數據，傳統的云端收集匯總、分析訓練及結果反饋閉環難以充分保障業務實時性，因此亟需通過智能前移與決策下沉的方式，將云端模型部署到邊緣智能終端，通過邊緣智能終端對感知設備采集上來的數據信息進行計算并下達決策和控制指令，賦予了邊緣廠站本地局部自治的能力，實現智能控制。電力數字化203036同時，隨著物聯技術的不斷發展，終端采集到的數據信息中會出現大量非結構化數據，預計未來提供了一種由計算機系統對廠站內外部環境進行自優化、云端與邊緣的交互協同，實現對本地采集圖像的快速、精準判斷，賦予了邊緣廠站及感知終端自主行動和運作的能力，實現智能識別。打造業務數據本地采集、本地處理、設備本地控制的泛在感知閉環，大幅提高數據采集數量與質量的同時，有效保證業務響應和處理速度。泛在感知關鍵衡量指標及參考提高終端設備的聯網接入量，保證數據采集數量與質量，并通過機器視覺技術幫助更好識別圖像常的識別率與準確性，是泛在感知的發展目標。圖表13泛在感知關鍵衡量指標及目標參考設備網聯化率>95%23%當前23%當前203030-50%20-30%.--"-故障誤報率<故障誤報率<1%<1%特征四：實時網聯電力通信是電力系統的重要組成部分，電能質量監測數據、電氣設備開關控制指令、電量合理分配調度指令等信息的發送和接收，都有賴于電力通打通可靠的傳輸通道，是落實電力系統控制調度自動化和智能化的基礎，是確保電網安全、經濟調度的重要技術手段。未來的電力系統中，設備類型多、出力特性不同，電力流量和流向難以完全提前精準預知，為了能夠及時處理應對各類擾動及突發情況，對通信實時性的要求會越來越高。移動通信技術與無線局域網通信技術互為補可以在源網荷儲各環節進行靈活組網，實現端到端5GuRLLC：5G作為移動通信技術的代名詞，在廣域范圍內，以及在無人機和智能機器人巡檢等需要移動和數據高速傳輸的場景下，有著無可比擬用場景：eMMB（增強移動寬帶）、uRLLC（超可務和支撐，有效滿足電力系統運行要求，有助于終端設備對監測到的安全隱患、系統運行異常等情況自2018年以來，3GPP移動通信標準連續發布了Release15、Release16、Release17三個標準版本，通過靈活的幀結構、基于時隙/mini-slot的調度機制、PDCCH下行信道監聽周期配置、PUCCH上行信道免調度授權機制等子技術的引入和迭代，不斷增強uRLLC技術在超低時延和超高電力數字化203037術的同時，也引入了兩大全新特性：一是非地面通以在任意兩個終端間直連通信，為發生極端事件時的緊急通信提供了更加靈活的解決方案；二是將毫米波頻段從52.6GHz提高到了71GHz，通過帶寬的延展進一步增強uRLLC的服務能力。未來，隨著毫米波頻譜在移動通信技術上的深入應用，通信頻譜與感知頻譜會發生重合，在6G/F6G時代將實現通信感知融合，并將通信時延與xG技術相比，更適用于廠站內通信或智慧園區的優勢。速率上，Wifi6/6E支持2.4GHz/5GHz雙頻段，理論速率可以達到9.6Gbps；時延上，Wifi6/6E運用的OFDMA和MU-MIMO技術可以支持多設備同時接入，大幅度提高了并發量，降低了約30%的時延。同時，Wifi6/6E引入了目標喚醒時間（TNT）的調度機制，通過和終端設備的協商，實現Wifi的靈活按需喚醒，能降低約30%的功耗。未來，隨著在通信速度和覆蓋范圍上的持續突的方向演進。從目前已經公布的技術特性上看，下Wifi技術將引入Multi-RU技術技術，通過多頻譜資源分配以及多個Wifi間動態切面臨因管理幀、認證幀的偽造或信息泄露而導致的安全隱患。出于電力行業安全性的要求，中國廠商電網、電廠和綜合能源服務等無線接入場景規劃的光網絡、安全芯片等相關技術，包括有線接入網、WLAN、移動終端等軟硬件設備和安全管理平臺，全覆蓋、低時延通信的同時，大幅提高了無線通信的安全性能。實時網聯關鍵衡量指標及參考實時網聯的目標是持續提升通信時延與網絡可靠性表現，支撐數字孿生電力系統各環節對于數據圖表14實時網聯關鍵衡量指標及目標參考空口時延亞毫秒毫秒2030(千兆)毫秒2030(千兆)當前6個9.--"--20-30%通信可靠性7通信可靠性7個940-50%(萬兆)特征五：智能內生未來的電力系統中，千兆瓦級的火電機組將逐漸被兆瓦級甚至容量更小的新能源機組替代，加上電力數字化203038等各類設備的數量會越來越多。在泛在感知與實時網聯的基礎上，意味著整個電力系統需要處理的數據也將呈現指數級、爆發式增長。提供強大的算力支撐的同時，構建能夠根據不同業務需要與時延要求，在云邊端間實現存儲與計算資源按需分配、靈活調度的算力網絡，是實現精準預測、有效控制、高效協同的保證。未來，各區域電力公司的算力中心將不再是獨立系統。通過新型網絡技術可以將地理位置分散的各算力中心節點連接起來，動態實時感知各節點算計算任務調度及數據結果傳輸共享，實現分布式并有效解決單個AI算力中心上線即飽和的資源稀缺同時，面對未來源網荷儲一體協同下的復雜調度，也需要更強大的求解能力支撐