報(bào)告出品方：國(guó)泰君安

以下為報(bào)告原文節(jié)選

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1. 電力 IT 護(hù)航新型電力系統(tǒng)，數(shù)據(jù)要素及 AI 開(kāi)創(chuàng)新空間

1.1. 源網(wǎng)荷儲(chǔ)均產(chǎn)生變革新需求，新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型迫切

電力由發(fā)電、輸電、變電、配電及用電五大環(huán)節(jié)構(gòu)成。發(fā)電是電能產(chǎn)生的最初環(huán)節(jié)，是指利用動(dòng)力發(fā)電裝置將水能、石化燃料(煤、油、天然氣)的熱能、核能等原始能源轉(zhuǎn)換為電能的生產(chǎn)過(guò)程。輸電是電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一，通過(guò)輸電可以將電能輸送到遠(yuǎn)離發(fā)電廠(chǎng)的負(fù)荷中心，使電能的開(kāi)發(fā)和利用不受地域限制。變電作為發(fā)電廠(chǎng)和電力用戶(hù)之間的紐帶，是利用一定設(shè)備將低等級(jí)電壓轉(zhuǎn)為高等級(jí)電壓（升壓）或者將高等級(jí)電壓轉(zhuǎn)為低等級(jí)電壓（降壓）的過(guò)程。配電指電能的分配，配電系統(tǒng)由配電變電所、高壓配電線(xiàn)路、配電變壓器、低壓配電線(xiàn)路以及相應(yīng)的控制保護(hù)設(shè)備組成。用電即為電能的消耗，是電力最后一環(huán)。

雖然煤電當(dāng)前仍是電力安全保障的基石，但新能源正逐步成為發(fā)電量增量中的主體部分，隨之電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶(hù)側(cè)和儲(chǔ)能側(cè)均在發(fā)生重大變化。作為基礎(chǔ)保障性電源，我國(guó)仍將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持煤電裝機(jī)和發(fā)電量的適度增長(zhǎng)，隨著大型風(fēng)電光伏基地建設(shè)推進(jìn)，電網(wǎng)資源優(yōu)化配置平臺(tái)的作用凸顯，西電東送的跨省通道規(guī)模也在快速增長(zhǎng)。配電網(wǎng)層面，為了保障新能源就近消納利用，各類(lèi)新型負(fù)荷在快速接入，分布式智能電網(wǎng)也在快速發(fā)展之中；儲(chǔ)能層面，目前是多應(yīng)用場(chǎng)景、多技術(shù)路線(xiàn)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，技術(shù)路線(xiàn)諸如壓縮空氣儲(chǔ)能、電化學(xué)、抽水蓄能等，重點(diǎn)是滿(mǎn)足系統(tǒng)日內(nèi)平衡調(diào)節(jié)的需求，場(chǎng)景形態(tài)諸如“新能源+儲(chǔ)能”、基地化新能源配建儲(chǔ)能、電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能、用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能削峰填谷、共享儲(chǔ)能等模式，在源、網(wǎng)、荷各側(cè)開(kāi)展布局應(yīng)用。

圖 2 傳統(tǒng)電力與新能源發(fā)電裝機(jī)容量增量對(duì)比如下（單位：萬(wàn)千瓦）

終端用能側(cè)，當(dāng)前不斷涌現(xiàn)新的電力消費(fèi)模式，電氣化水平也在逐步提升，以新能源為導(dǎo)向的新業(yè)態(tài)逐步成型。目前新型能源在跨領(lǐng)域融合、負(fù)荷聚合服務(wù)、綜合能源服務(wù)等貼近終端用戶(hù)的新業(yè)態(tài)正快速涌現(xiàn)，負(fù)荷側(cè)的多源負(fù)荷、分散化需求響應(yīng)資源正在快速整合，電子電氣設(shè)備大量接入，因此對(duì)用戶(hù)側(cè)的靈活調(diào)節(jié)控制和快速響應(yīng)能力提出了新的高要求，新能源就近消納需求也十分剛需。同時(shí)，工業(yè)、基建以及交通等領(lǐng)域的終端用能電氣化水平在快速提升，因此，建立高效節(jié)能的電力系統(tǒng)也越發(fā)迫切。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型是當(dāng)務(wù)之急，整體電力系統(tǒng)發(fā)展已經(jīng)開(kāi)始由傳統(tǒng)電力系統(tǒng)向新型電力系統(tǒng)逐步轉(zhuǎn)型。在新能源滲透率越來(lái)越高的背景下，多源負(fù)荷廣泛接入，終端電氣化水平愈發(fā)提升，對(duì)快速響應(yīng)能力和實(shí)時(shí)平衡能力都提出了新要求。新能源的接入也給供電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、配電側(cè)的帶來(lái)重大變化。所以技術(shù)方面、管理方面以及市場(chǎng)體制機(jī)制方面都需要有很多的創(chuàng)新，才能應(yīng)對(duì)新型能源電力所提出的新發(fā)展需求，因此電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型十分迫切。

圖 4 電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型十分迫切

1.2. 新型電力系統(tǒng)既是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的沿襲又是突破與創(chuàng)新

新型電力系統(tǒng)跟傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的區(qū)別主要體現(xiàn)在功能定位、供給結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)形態(tài)、運(yùn)行調(diào)控體系等層面上。功能定位上，新型電力系統(tǒng)是通過(guò)源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新和重大裝備攻關(guān)，來(lái)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提檔升級(jí)；供給結(jié)構(gòu)上，傳統(tǒng)以化石能源發(fā)電為主體要轉(zhuǎn)向新能源提供支撐轉(zhuǎn)變；系統(tǒng)形態(tài)上，要從原來(lái)“源網(wǎng)荷”三要素向“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”四要素去延伸，考慮到支撐高比例新能源接入系統(tǒng)和外送消納，未來(lái)將仍以交直流區(qū)域互聯(lián)大電網(wǎng)為基本形態(tài)的同時(shí)，推進(jìn)柔性交直流輸電等新型輸電技術(shù)普及，同時(shí)推廣分布式智能電網(wǎng)，就地就近消納新能源，形成“分布式”與“大電網(wǎng)”兼容并存的電網(wǎng)格局；運(yùn)行機(jī)理和調(diào)控體系方面，伴隨大規(guī)模新能源和分布式能源接入，電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行與新能源功率預(yù)測(cè)、氣象條件等外界因素結(jié)合更加緊密，源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息海量發(fā)展，需要實(shí)時(shí)狀態(tài)采集、感知和處理能力逐漸增強(qiáng)，調(diào)度層級(jí)多元化擴(kuò)展，由單個(gè)元件向多個(gè)元件構(gòu)成的調(diào)控單元延伸，調(diào)度模式需由源荷單向調(diào)度向適應(yīng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)多元互動(dòng)的智能調(diào)控轉(zhuǎn)變。
新型電力系統(tǒng)在裝備形態(tài)上也與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)有著顯著差異。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)大都以同步電動(dòng)機(jī)形式發(fā)電，而新型電力系統(tǒng)接入了多種電子化器件，例如逆變器中采用了 ICVT 設(shè)備，ICVT 通常采用先進(jìn)的控制算法和智能電子器件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)中的電壓狀態(tài)，并且可以基于需要來(lái)調(diào)整。所以新型電力系統(tǒng)的形態(tài)跟傳統(tǒng)系統(tǒng)就有著顯著的區(qū)別。

新型電力系統(tǒng)并未否決傳統(tǒng)電力骨架網(wǎng)絡(luò)體系，但分布式能源的發(fā)電層、輸電層和配電層均有顯著區(qū)別。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)除了發(fā)電廠(chǎng)、電網(wǎng)和電力用戶(hù)三大核心環(huán)節(jié)，還涉及到配電、機(jī)電保護(hù)、自動(dòng)化、通訊等二次設(shè)備以及一些輔助系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。發(fā)電層是電力系統(tǒng)的起點(diǎn)，傳統(tǒng)發(fā)電來(lái)源包括燃煤、核能、水電等，針對(duì)集中式的電量，其需要先通過(guò)變壓器升壓以便在輸電過(guò)程中減少能量損失，升壓之后再逐級(jí)降壓，降到 380 伏或 220 伏送到用戶(hù)側(cè)，而分布式電源的方式是直接接到 10 千伏及以下的中低壓，選擇就地平衡或者穿越上級(jí)變壓器來(lái)傳輸。輸電層設(shè)備包括變電站、高壓輸電線(xiàn)路和變壓器。配電層電力通常經(jīng)過(guò)變壓器降壓，隨后通過(guò)低壓配電線(xiàn)路傳送。

新要素進(jìn)入電力系統(tǒng)，沖擊了原有電網(wǎng)平衡狀態(tài)，源荷兩端的變化是新型電力系統(tǒng)的主要特征。電力供給側(cè)和需求側(cè)的實(shí)時(shí)平衡是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)和新型電力系統(tǒng)均要滿(mǎn)足的基本原則，電力的“即發(fā)即用”的物理特性決定了實(shí)時(shí)平衡這個(gè)基本規(guī)律。因此，在新型電力系統(tǒng)中風(fēng)光儲(chǔ)能和多元負(fù)荷大量接入的時(shí)候，考慮到源網(wǎng)荷儲(chǔ)的各個(gè)要素跟傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不同，加之又要滿(mǎn)足實(shí)時(shí)平衡的客觀規(guī)律，所以邊界條件會(huì)發(fā)生變化。
例如，水電、核電和火電的源端燃料控制手段十分成熟，在燃料可控以及終端負(fù)荷波動(dòng)較小的情況下，負(fù)荷的預(yù)測(cè)較為準(zhǔn)確，偏差在 0.2%左右，因此傳統(tǒng)電力運(yùn)行十分平穩(wěn)。但以風(fēng)、光為代表的新型能源，源端能量處于較大波動(dòng)之中，同時(shí)負(fù)荷側(cè)受端又接入了電動(dòng)車(chē)、電采暖、變頻制冷系統(tǒng)等，使得負(fù)荷側(cè)彈性更大，因此源荷兩端的變化給新型電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行提出了較大挑戰(zhàn)。

圖 6 新型電力系統(tǒng)理想藍(lán)圖是負(fù)荷柔性、多源協(xié)同互補(bǔ)、動(dòng)態(tài)延時(shí)平衡

1.3. 新型電力系統(tǒng)的長(zhǎng)效發(fā)展也面臨著五大類(lèi)挑戰(zhàn)

首先，新型電力系統(tǒng)在保供壓力上的挑戰(zhàn)是空前的。極端天氣頻發(fā)導(dǎo)致了保供難度提升，而新能源的接入更放大了這種壓力。在保供的時(shí)候，一般尖峰負(fù)荷以脈沖的形式出現(xiàn)，時(shí)間極短，但很多電源建設(shè)有周期性、滯后性，同時(shí)新能源靠天吃飯，同時(shí)率有時(shí)不足 5%，所以高峰時(shí)段頂峰的貢獻(xiàn)十分有限，因此保供中的作用也有限，所以這也是要配儲(chǔ)的原因之一?？紤]十四五規(guī)劃之后，限電情況依然會(huì)存在，這類(lèi)問(wèn)題是新型電力系統(tǒng)面臨的重要挑戰(zhàn)之一。

新能源的接入導(dǎo)致的電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的強(qiáng)不確定性，導(dǎo)致調(diào)節(jié)能力缺失。
相比于國(guó)外，其新能源消納較為理想的原因是燃?xì)庠陔娋W(wǎng)裝機(jī)中占主要比例，例如美國(guó)加州，主力電源是燃機(jī)，燃機(jī)跟燃煤相比，它能夠在 1分鐘的時(shí)間范圍內(nèi)將額定裝機(jī)出力從 0 提升到 50%以上，火電在相同時(shí)間內(nèi)只能提升到 2%左右，所以我國(guó)以煤電為主的發(fā)電構(gòu)成使得自身的出力變化無(wú)法與新能源的變化同步協(xié)調(diào)，也一定程度降低了接入新能源以后的調(diào)節(jié)能力，從而電力平衡無(wú)法得到有效保障。

圖 8 根據(jù)各類(lèi)電源裝機(jī)結(jié)構(gòu)可以看出，主力主要還是靠煤炭發(fā)電

新型電力系統(tǒng)也是“雙高”電力系統(tǒng)，雙高系統(tǒng)的特性決定了內(nèi)生的功率變化特性，對(duì)安全穩(wěn)定帶來(lái)挑戰(zhàn)。新能源占比高和電力電子設(shè)備占比高意味著“雙高”，在這種系統(tǒng)中，慣性、阻尼都較低，慣性是用來(lái)衡量當(dāng)電力頻率變化時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)緩沖能力。例如在傳統(tǒng)火電的同步機(jī)中，倘若發(fā)生事故，轉(zhuǎn)子不會(huì)立刻降為 0，慢慢降低的這個(gè)過(guò)程，稱(chēng)之為慣性，因此，電網(wǎng)故障發(fā)生的時(shí)候，慣性會(huì)注入功率和電壓來(lái)繼續(xù)支撐，從而一定程度緩和甚至免除故障。然而在雙高電力系統(tǒng)中，逆變器為代表的電子化設(shè)備接入，從而系統(tǒng)不是高慣性，所以故障的時(shí)候光伏和風(fēng)機(jī)組件容易脫網(wǎng)，從而導(dǎo)致局部電壓崩潰。所以，這也是在輔助服務(wù)中增加了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、快速調(diào)壓等新交易品種的原因所在。

新能源發(fā)電的規(guī)模要控制，否則會(huì)增加控制難度。傳統(tǒng)千萬(wàn)千瓦級(jí)火電站的調(diào)度相對(duì)單一，一對(duì)一的調(diào)度指令相對(duì)簡(jiǎn)單。但風(fēng)光的項(xiàng)目體量小，要達(dá)到火電相同發(fā)電量則要建設(shè)好幾百個(gè)風(fēng)光電站，所以調(diào)度任務(wù)也從一對(duì)一到“一對(duì)多”，控制系統(tǒng)復(fù)雜度指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。從負(fù)荷側(cè)來(lái)看，現(xiàn)在也要把多源負(fù)荷納入調(diào)度范圍，所以，源端數(shù)量增加疊加需求側(cè)數(shù)量級(jí)增加，因此，在當(dāng)前新能源調(diào)度和消納還未充分完成的背景下，控制其規(guī)模的進(jìn)一步增加有利于將來(lái)的良性發(fā)展。

圖 10 近年來(lái)我國(guó)新能源電力利用率已經(jīng)趨于穩(wěn)定

監(jiān)管和市場(chǎng)的體制機(jī)制更是新型電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)性支撐，適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的體制機(jī)制亟待完善。當(dāng)前面臨主要矛盾是，一方面要多負(fù)荷互動(dòng)協(xié)調(diào)，而且要實(shí)時(shí)平衡，另一方面又要保證傳統(tǒng)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行規(guī)律。但我國(guó)目前電力現(xiàn)貨市場(chǎng)改革剛剛起步，又例如新型儲(chǔ)能的商業(yè)模式也不太清晰，相應(yīng)成本無(wú)法有效疏導(dǎo)。而且輸配電價(jià)、上網(wǎng)電價(jià)、銷(xiāo)售電價(jià)的改革也有待深化。所以，要真正能實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)的各要素調(diào)動(dòng)來(lái)保證電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，相應(yīng)的監(jiān)管機(jī)制和市場(chǎng)機(jī)制應(yīng)該要發(fā)揮基礎(chǔ)性支撐作用。

因此要控制電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，就要綜合整個(gè)電網(wǎng)的要素進(jìn)行高效高頻互動(dòng)融合。原先在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，各要素的互動(dòng)能力沒(méi)必要很強(qiáng)，因?yàn)樨?fù)荷側(cè)基本剛性，源側(cè)做發(fā)電計(jì)劃即可，調(diào)節(jié)幅度也不大。但如今，隨著新能源接入，資源調(diào)節(jié)能力出現(xiàn)了瓶頸，出現(xiàn)調(diào)節(jié)瓶頸的主要原因就是主力電源的調(diào)節(jié)性差，比如火電爬坡效率、出力的變化速度等方面要落后于新能源的變化。因此，這時(shí)候就要其他類(lèi)似抽水蓄能、儲(chǔ)能、燃?xì)馍踔翆?lái)的小微發(fā)電等電能接入到系統(tǒng)里，然后用信息化、數(shù)字化智能化方式去反應(yīng)、互動(dòng)和鏈接，保證各要素高效互動(dòng)。因此，新型電力系統(tǒng)的靈活性要求比傳統(tǒng)電力系統(tǒng)更高。要完成這種要素互動(dòng)融合，就涉及到了電力信息化技術(shù)，電力信息化技術(shù)是新型電力系統(tǒng)提出的新要求。

圖 12 “源網(wǎng)荷儲(chǔ)”多元互動(dòng)協(xié)調(diào)系統(tǒng)概況如下

1.4. 信息化技術(shù)智能融合，護(hù)航電力系統(tǒng)全生命周期

新能源發(fā)電受氣候影響較大，導(dǎo)致其發(fā)電具有較強(qiáng)間歇性與波動(dòng)性，將影響電網(wǎng)運(yùn)行安全，先進(jìn)的軟件信息化技術(shù)可以精準(zhǔn)有效解決行業(yè)痛點(diǎn)與需求?！按笤茢?shù)物移智”等技術(shù)在電力領(lǐng)域的大規(guī)模、大范圍應(yīng)用賦能軟、硬件設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)及儲(chǔ)能側(cè)各類(lèi)可控資源與信息的數(shù)據(jù)接入與處理，全面提升我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化水平。數(shù)字化技術(shù)與“電、氣、熱、信”等多網(wǎng)進(jìn)行橫向緊密耦合，與“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”等各環(huán)節(jié)進(jìn)行縱向高效深度融合，有助于多終端、跨地域、跨業(yè)務(wù)電網(wǎng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)及人機(jī)交互。
電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)催生不同電力 IT 需求。電力 IT 在發(fā)電環(huán)節(jié)主要提供功率預(yù)測(cè)、電站設(shè)計(jì)、裝備檢測(cè)、智能并網(wǎng)和電廠(chǎng)及企業(yè)內(nèi)部運(yùn)維管理等服務(wù)。在輸電環(huán)節(jié)，起電路設(shè)計(jì)、自動(dòng)化監(jiān)控、自動(dòng)化運(yùn)維和智能調(diào)度的作用。在變電環(huán)節(jié)，有電路設(shè)計(jì)、配網(wǎng)故障定位檢測(cè)、自動(dòng)化監(jiān)控、自動(dòng)化運(yùn)維和配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的需求。電力 IT 在配電環(huán)節(jié)提供自動(dòng)化監(jiān)控、運(yùn)維和控制相關(guān)產(chǎn)品及服務(wù)。在最后環(huán)節(jié)，電力 IT 能實(shí)現(xiàn)用電環(huán)節(jié)的交易結(jié)算、用電信息采集整理、智能營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)、智能電表、虛擬電廠(chǎng)、綜合用能服務(wù)等等。

輸電、變電、配電與調(diào)度作為電網(wǎng)生產(chǎn)部門(mén)和調(diào)度部門(mén)的主要環(huán)節(jié)，其數(shù)字化轉(zhuǎn)型關(guān)系著“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”的協(xié)調(diào)互動(dòng)以及能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建。智能輸電：除了特高壓輸電線(xiàn)路建設(shè)，輸電環(huán)節(jié)的數(shù)字化建設(shè)主要在于通過(guò)智能巡檢、AI 與 ORC 等技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)線(xiàn)路故障，提高線(xiàn)路防災(zāi)減災(zāi)能力，降低線(xiàn)損率；智能變電：建設(shè)智能變電站實(shí)現(xiàn)信息采集自動(dòng)化以及在線(xiàn)分析決策，最終實(shí)現(xiàn)變電站無(wú)人值守；智能配電：利用分布式電源接入、微電網(wǎng)、配電自動(dòng)化等技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行智能化監(jiān)控管理，提高供電穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行；智能調(diào)度：構(gòu)建智能調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)情況，確保電力供需平衡，輔助電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)施方案。

從實(shí)踐角度來(lái)看，信息化技術(shù)智慧融合的細(xì)分領(lǐng)域就涉及到了功率預(yù)測(cè)、虛擬電廠(chǎng)等“發(fā)輸變配用”的各個(gè)應(yīng)用環(huán)節(jié)的數(shù)字化和智能化。當(dāng)前我國(guó)傳統(tǒng)電力信息化、互動(dòng)性程度較低，要提高各電力要素之間的互動(dòng)，就要提升信息化水平。例如之前對(duì)低壓側(cè)的分布式光伏處理比較簡(jiǎn)單，如果發(fā)電較多，之后就直接控制表機(jī)，不讓它發(fā)電，這樣名義上雖然是進(jìn)入了整個(gè)電網(wǎng)，但潛在系統(tǒng)性沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)，所以需要信息化技術(shù)提供一種柔性的調(diào)送電能機(jī)制。比如聚合形成虛擬電廠(chǎng)，跟配電側(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)接。再例如智能配電網(wǎng)，特別是低壓下的元素調(diào)控、觀測(cè)和預(yù)測(cè)，這是未來(lái)新型電力系統(tǒng)信息化技術(shù)的著力點(diǎn)。所以，深度融合長(zhǎng)時(shí)間尺度新能源資源評(píng)估和功率預(yù)測(cè)、智慧調(diào)控、新型儲(chǔ)能等技術(shù)應(yīng)用十分剛需，智慧融合相關(guān)技術(shù)可以推動(dòng)系統(tǒng)友好型“新能源+儲(chǔ)能”電站建設(shè)，優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行方式，新能源與儲(chǔ)能協(xié)調(diào)運(yùn)行也能大幅提升發(fā)電效率和可靠出力水平，也能提升新能源主動(dòng)支撐能力，使其逐步具備與常規(guī)電源相近的涉網(wǎng)性能。

圖 15 以南網(wǎng)為例，規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、管理和服務(wù)相關(guān)的 IT 產(chǎn)品及解決方案在各個(gè)環(huán)節(jié)均有體現(xiàn)

新型電力系統(tǒng)下，發(fā)電功率預(yù)測(cè)尤為重要。采用相關(guān)新能源軟件，通過(guò)與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備相結(jié)合對(duì)新能源發(fā)電設(shè)備進(jìn)行部署跟蹤，對(duì)定時(shí)定點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)上傳到新能源云平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字技術(shù)為新能源產(chǎn)業(yè)賦能的目標(biāo)。包括，①對(duì)新能源場(chǎng)站發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)與有效控制，保證新能源電力安全上網(wǎng)，提升能源企業(yè)的綜合運(yùn)營(yíng)效率；②并網(wǎng)智能控制軟件，實(shí)現(xiàn)電力的實(shí)時(shí)平衡，電力系統(tǒng)需要根據(jù)整體電力供需情況對(duì)新能源發(fā)電實(shí)現(xiàn)有效管控，使其具備可調(diào)性、規(guī)律性和平滑性；③微電網(wǎng)能源管理：微電網(wǎng)控制提供了集成的模型驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)軟件和控制硬件解決方案，以開(kāi)發(fā)、模擬、優(yōu)化，測(cè)試和部署微電網(wǎng)，使得微電網(wǎng)具有可微調(diào)的能力，以實(shí)現(xiàn)最大的系統(tǒng)彈性。新能源軟件通過(guò)協(xié)調(diào)各方共同搭建線(xiàn)上線(xiàn)下全面相互支撐的產(chǎn)業(yè)能源云和數(shù)據(jù)庫(kù)，有助于打破產(chǎn)業(yè)鏈各參與者的數(shù)據(jù)壁壘。

本質(zhì)上講，新型電力并網(wǎng)帶來(lái)的難題就是新能源可控性太弱，所以就需要新能源發(fā)電并網(wǎng)主動(dòng)支撐技術(shù)。原來(lái)新能源方面還沒(méi)有有功控制、無(wú)功調(diào)節(jié)、頻率控制和電壓控制等等能力，在低、高電壓穿越這種電網(wǎng)故障應(yīng)對(duì)上的能力也有限，所以新型電力系統(tǒng)中，需要自動(dòng)發(fā)電控制 AGC技術(shù)來(lái)協(xié)助有功功率變化，也需要在網(wǎng)內(nèi)配置同步調(diào)相機(jī)或 SVG 來(lái)應(yīng)對(duì)無(wú)功缺失問(wèn)題。再者，新能源并網(wǎng)后，預(yù)測(cè)方面有挑戰(zhàn)，那就要多套預(yù)測(cè)系統(tǒng)輔助實(shí)現(xiàn)精度的提升。所以，多類(lèi)新能源發(fā)電并網(wǎng)中的支撐技術(shù)的目的就一個(gè)，就是要保證新型電力系統(tǒng)下新能源跟常規(guī)的水電、火電等都成為可控的有效電源，所以新能源要向常規(guī)電源的控制能力和性能要求去靠齊。

1.5. 乘信創(chuàng)與數(shù)據(jù)要素東風(fēng)，AI 技術(shù)助力電力 IT 價(jià)值倍增

電力是行業(yè)信創(chuàng)領(lǐng)域八大重點(diǎn)行業(yè)之一，兩大電網(wǎng)集團(tuán)聚焦信創(chuàng)發(fā)展。
自 2013 年開(kāi)始，國(guó)家正式開(kāi)始實(shí)施 2+8+N 的信創(chuàng)體系建設(shè)。電力是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，電力供應(yīng)和安全事關(guān)國(guó)家安全戰(zhàn)略，事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局。兩大電網(wǎng)領(lǐng)軍企業(yè)率先布局，國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)強(qiáng)調(diào)信創(chuàng)發(fā)展重要性：南網(wǎng)《“十四五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》中提出逐步構(gòu)建“合理分區(qū)、柔性互聯(lián)、安全可控、開(kāi)放互濟(jì)”的主網(wǎng)架形態(tài)，安全可控是重要要求之一。國(guó)網(wǎng)發(fā)布實(shí)施國(guó)內(nèi)企業(yè)首個(gè)“雙碳”行動(dòng)方案和構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案，大力實(shí)施新型電力系統(tǒng)科技攻關(guān)行動(dòng)計(jì)劃，努力打造新型電力系統(tǒng)原創(chuàng)技術(shù)策源地。相關(guān)企業(yè)也紛紛布局，國(guó)網(wǎng)信通、遠(yuǎn)光軟件、東方電子、南網(wǎng)科技等相關(guān)能源消費(fèi)、電網(wǎng)管理及數(shù)字運(yùn)營(yíng)的服務(wù)商紛紛布局電力信創(chuàng)產(chǎn)品，推出相關(guān)嵌入式設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)等相關(guān)產(chǎn)品，為抓住電力信創(chuàng)市場(chǎng)機(jī)遇做準(zhǔn)備。

新型電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將從“用”、“存”、“傳”、“采”四大場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)信息化，拉動(dòng)招標(biāo)進(jìn)度。新型電力系統(tǒng)支撐體系架構(gòu)整體分為“三區(qū)四層”即生產(chǎn)控制大區(qū)、管理信息大區(qū)和互聯(lián)網(wǎng)大區(qū)，以及數(shù)據(jù)采、傳、存、用四層。其中數(shù)據(jù)傳輸層、應(yīng)用層等信息化建設(shè)將加速電力信息化招標(biāo)進(jìn)度。

國(guó)網(wǎng)全面推行“數(shù)據(jù)主人制”，數(shù)據(jù)在電力產(chǎn)業(yè)鏈中的價(jià)值倍增作用呼之欲出。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)報(bào) 2023 年 8 月 11 日披露，國(guó)家電網(wǎng)印發(fā)關(guān)于全面推行數(shù)據(jù)主人制的實(shí)施意見(jiàn)，實(shí)施意見(jiàn)提出了全面推行數(shù)據(jù)主人制的工作目標(biāo)，堅(jiān)持管業(yè)務(wù)必須管數(shù)據(jù)、管數(shù)據(jù)就是管業(yè)務(wù)，橫向建立業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)制的數(shù)據(jù)管理模式，縱向促進(jìn)數(shù)據(jù)管理職責(zé)落實(shí)到一線(xiàn)人員，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理延伸到業(yè)務(wù)源頭、下沉到基層一線(xiàn)，形成橫向協(xié)同、縱向貫通、源頭治理的常態(tài)機(jī)制，全面提升數(shù)據(jù)質(zhì)量水平，支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。同時(shí)，在具體行動(dòng)路徑上，國(guó)家電網(wǎng)明確在 2023 年聚焦電網(wǎng)生產(chǎn)、客戶(hù)服務(wù)、電力能量流三類(lèi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，組織 27 家省級(jí)電力公司完成數(shù)據(jù)主人的認(rèn)定發(fā)布，初步建立基于數(shù)據(jù)主人的數(shù)據(jù)責(zé)任體系；2024 年，加強(qiáng)數(shù)據(jù)主人制體系的迭代完善，推動(dòng)數(shù)據(jù)主人有效發(fā)揮作用；2025 年，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)主人制的制度化、常態(tài)化運(yùn)轉(zhuǎn)。
國(guó)家電網(wǎng)以數(shù)據(jù)為抓手加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型，旨在有效支撐電網(wǎng)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理。隨著電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)信息化應(yīng)用日趨增加，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，這對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的治理提出了更高要求。因此通過(guò)這種“誰(shuí)產(chǎn)生、誰(shuí)負(fù)責(zé)”數(shù)據(jù)主人制，以數(shù)據(jù)為抓手來(lái)抓治理，從根本上完善了責(zé)任體系，也保障了物理電網(wǎng)和數(shù)字電網(wǎng)精準(zhǔn)映射，從而推動(dòng)了數(shù)據(jù)源端治理，為將來(lái)進(jìn)一步的業(yè)數(shù)融合也打下基礎(chǔ)。從安全角度看，數(shù)據(jù)主人制也將支撐電網(wǎng)安全生產(chǎn)和保障客戶(hù)優(yōu)質(zhì)服務(wù)，為數(shù)字化轉(zhuǎn)型和精益管理提效提速。
前沿技術(shù)在電網(wǎng)智能化應(yīng)用中演繹較快，人工智能技術(shù)首次規(guī)模化應(yīng)用于輸電線(xiàn)路發(fā)熱檢測(cè)。2023 年 8 月 14 日，國(guó)網(wǎng)電力空間技術(shù)有限公司、華北電力大學(xué)等研發(fā)出了輸電線(xiàn)路紅外缺陷智能識(shí)別系統(tǒng)，并產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用在了超特高壓線(xiàn)路運(yùn)維領(lǐng)域，這也是首次 AI 技術(shù)能夠規(guī)?；瘧?yīng)用在輸電線(xiàn)路發(fā)熱檢測(cè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的輸電線(xiàn)路發(fā)熱檢測(cè)依賴(lài)人工判斷，效率低、準(zhǔn)確性小，從而導(dǎo)致的危險(xiǎn)也大。在 AI 技術(shù)賦能下，系統(tǒng)只要上傳巡檢紅外視頻，就可以識(shí)別發(fā)熱缺陷，進(jìn)而助力運(yùn)維單位將跳閘停電等隱患扼殺在萌芽中。技術(shù)團(tuán)隊(duì)正是利用了“最小化標(biāo)注+階梯式學(xué)習(xí)+干擾點(diǎn)屏蔽”的技術(shù)路線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了 90%的精度。由此可見(jiàn)，隨著電網(wǎng)集團(tuán)這類(lèi)公司試點(diǎn)大模型為代表的新型 AI 應(yīng)用，再進(jìn)行推廣，電力各環(huán)節(jié)的智能化應(yīng)用也將有廣闊的市場(chǎng)空間。

2. 發(fā)輸變配用各環(huán)節(jié)信息化能力已成為新型電力系統(tǒng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力

2.1. 發(fā)電側(cè)：新能源電站 IT 需求巨大，全方位智能化賦能

目前從發(fā)電側(cè)出發(fā)，新能源發(fā)電廠(chǎng)的 IT 需求更大更迫切。傳統(tǒng)能源發(fā)電廠(chǎng)經(jīng)過(guò)數(shù)年實(shí)踐，智能化改造較為完備，現(xiàn)階段更關(guān)注新一代數(shù)字技術(shù)與生產(chǎn)、服務(wù)環(huán)節(jié)的深度結(jié)合；隨著分布式光伏、風(fēng)電等能源形式的普及，可再生及分布式能源正在迅速增長(zhǎng)，新能源發(fā)電站的信息化需求與日俱增，相應(yīng)的信息化技術(shù)日新月異。
電力 IT 的核心目標(biāo)是提升能源系統(tǒng)的效率（能源利用率）和安全性（運(yùn)維穩(wěn)定性），新能源發(fā)電側(cè)的 IT需求重點(diǎn)包含兩方面：一是電站建設(shè)及運(yùn)營(yíng)，即電站設(shè)計(jì)及選址、電站智能運(yùn)維及設(shè)備監(jiān)測(cè)、電站內(nèi)部管理軟件三大信息化需求；二是發(fā)電規(guī)劃與調(diào)控，即功率預(yù)測(cè)、智能并網(wǎng)兩大信息化需求。
2.1.1. 因地制宜而建站，電站設(shè)計(jì)數(shù)字化賦能能源 EPC

新能源具有“靠天吃飯”的特性，因此發(fā)電 IT 體系從電站建設(shè)的設(shè)計(jì)和選址開(kāi)始就至關(guān)重要。EPC 包括設(shè)計(jì)、采購(gòu)和施工三個(gè)階段。隨著新能源產(chǎn)業(yè)近年來(lái)的快速發(fā)展，風(fēng)電場(chǎng)、大型光伏電站的開(kāi)發(fā)條件也愈發(fā)復(fù)雜多樣，基于平面化的二維地理信息系統(tǒng)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維在精細(xì)化、集成化、協(xié)同化等方面遇到瓶頸，逐漸無(wú)法解決設(shè)計(jì)成果質(zhì)量和效率之間的矛盾。
數(shù)字化解決方案可以賦能新能源資產(chǎn)選址與設(shè)計(jì)。在選址方面，基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)勘察，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)地形、陰影、土壤類(lèi)型分析、植被剖面、面積/圍欄等進(jìn)行智能評(píng)估和篩選，并根據(jù)所選地址的實(shí)際情況進(jìn)行場(chǎng)址優(yōu)化與自動(dòng)出具設(shè)計(jì)方案；在設(shè)計(jì)方面，BIM（建筑信息模型）技術(shù)是一種基于數(shù)字化的建筑設(shè)計(jì)、施工和管理方法，它通過(guò)三維可視化模型，實(shí)現(xiàn)建筑物全生命周期的信息管理。首先，線(xiàn)上 BIM 系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化從內(nèi)部設(shè)計(jì)、施工簽約、監(jiān)理到技術(shù)方案審批的整套流程，通過(guò)系統(tǒng)線(xiàn)上操作即可實(shí)現(xiàn)跨地域、跨施工單位之間的協(xié)調(diào)。其次，可以將三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)施工一體化技術(shù)應(yīng)用在工程全生命周期管理上，同時(shí)利用數(shù)字化技術(shù)協(xié)助質(zhì)量考察和工程電力文檔的在線(xiàn)歸檔。最后，配套的數(shù)字化管理考核體系也可協(xié)助進(jìn)行施工管理。

圖 20 智能無(wú)人機(jī)光伏電站選址

以海上風(fēng)電為例，數(shù)字化統(tǒng)籌管理尤為重要。海上風(fēng)電場(chǎng)的選址要比陸地選址復(fù)雜得多，風(fēng)能資源、建設(shè)條件、施工條件及運(yùn)營(yíng)環(huán)境與陸上項(xiàng)目均有不同，必須要符合海洋功能區(qū)劃和岸線(xiàn)利用規(guī)劃。在選址時(shí)，首先要考慮必要的建設(shè)條件，包括并網(wǎng)、交通和施工條件等；其次，要考慮自然條件因素，如風(fēng)力、光照、氣象及地質(zhì)資源等；最后，其它考量因素包括水動(dòng)力及泥沙沖淤影響、生態(tài)環(huán)境影響和鳥(niǎo)類(lèi)影響等。因此，對(duì)海上風(fēng)電 EPC 項(xiàng)目而言，數(shù)字化統(tǒng)籌管理尤為重要。由于距離陸地較遠(yuǎn)，加之海上天氣多變，海上建設(shè)作業(yè)需要縝密的工作計(jì)劃，考慮建設(shè)時(shí)間、工序、以及材料與備品備件的準(zhǔn)備等。運(yùn)用數(shù)字化解決方案能夠有所助益。

2.1.2. 功率預(yù)測(cè)助力電網(wǎng)調(diào)控與管理，保證電力供需平衡

新型電力系統(tǒng)首要解決的問(wèn)題就是功率預(yù)測(cè)問(wèn)題，功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)在提升了新能源利用效率的同時(shí)保證了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)可以在準(zhǔn)實(shí)時(shí)前提下做風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案，但風(fēng)光電的波動(dòng)近秒級(jí)變化，若發(fā)電側(cè)功率低于負(fù)荷側(cè)一定幅度，會(huì)造成局部停電及社會(huì)生活和生產(chǎn)停滯等眾多嚴(yán)重的后果，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損失；若發(fā)電出力高于用電負(fù)荷一定幅度，則會(huì)造成用戶(hù)側(cè)電壓增高，增加電網(wǎng)的安全風(fēng)險(xiǎn)，甚至導(dǎo)致電網(wǎng)癱瘓。因此就要求很窄的時(shí)段內(nèi)要計(jì)算出下一個(gè)時(shí)間段的潮流變化以及故障潛在點(diǎn)，調(diào)控方式從離線(xiàn)準(zhǔn)實(shí)時(shí)向?qū)崟r(shí)在線(xiàn)演進(jìn)成了一個(gè)必然趨勢(shì)，因此在穩(wěn)定可靠性控制方面，新型電力系統(tǒng)首要解決的問(wèn)題就是功率預(yù)測(cè)問(wèn)題。為了化解新能源發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性對(duì)電力系統(tǒng)平衡造成的困擾，電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)要求并網(wǎng)新能源電站需每日上報(bào)功率預(yù)測(cè)結(jié)果，以制定合理的電力調(diào)度計(jì)劃。通過(guò)對(duì)新能源場(chǎng)站發(fā)電功率的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，可方便電網(wǎng)企業(yè)預(yù)先了解不同時(shí)間段內(nèi)新能源電力的發(fā)電規(guī)模，電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)提前做好傳統(tǒng)電力與新能源電力的調(diào)控計(jì)劃，改善電力系統(tǒng)的調(diào)峰能力，增加新能源電力的并網(wǎng)容量，從而提高新能源電力的利用效率。
預(yù)計(jì)未來(lái)隨著考核進(jìn)一步收緊、電力市場(chǎng)和分布式能源大量接入，功率預(yù)測(cè)需求將進(jìn)一步提升。新能源裝機(jī)越多，系統(tǒng)的混沌性越大，對(duì)于系統(tǒng)的威脅性也會(huì)越大，新能源發(fā)電的考核將繼續(xù)收緊。目前整體政策對(duì)新能源調(diào)度考核區(qū)間容忍度較高，對(duì)火電只賦予了 2%左右的偏差要求，而風(fēng)光在 20%的偏差范圍內(nèi)不考核。隨著新能源發(fā)電量的迅速提升，寬松的考核區(qū)間難以維持電力系統(tǒng)的電力平衡，電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)隨之增加，因此未來(lái)新能源的考核區(qū)間進(jìn)一步收緊是可預(yù)見(jiàn)的趨勢(shì)，在此情景下功率預(yù)測(cè)的重要性將持續(xù)提升；隨著分布式光伏不斷接入國(guó)家網(wǎng)絡(luò)，功率預(yù)測(cè)技術(shù)也能輔助分布式的小量級(jí)能源成功耦合到主配網(wǎng)當(dāng)中或發(fā)電計(jì)劃當(dāng)中，功率預(yù)測(cè)能保證新型電力系統(tǒng)的可觀測(cè)、可調(diào)控。

電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的快速發(fā)展也對(duì)功率預(yù)測(cè)技術(shù)提出高要求，功率預(yù)測(cè)精準(zhǔn)與否也能降低成本投入。未來(lái)隨著電價(jià)波動(dòng)頻率（從 15min 到 5min、1min）的提升和波動(dòng)范圍的擴(kuò)大，發(fā)電側(cè)將更加依賴(lài)功率預(yù)測(cè)。電力現(xiàn)貨交易市場(chǎng)的模式下，電價(jià)受供需關(guān)系影響，火電充任光電和風(fēng)電的后備部隊(duì)，在負(fù)荷側(cè)的預(yù)測(cè)用電量給定情況下，新能源出力多、電價(jià)就會(huì)下降。因此不僅是預(yù)測(cè)錯(cuò)誤之后罰款的合規(guī)需求，電價(jià)高低會(huì)直接影響能否收回成本的問(wèn)題。新能源項(xiàng)目在投資規(guī)劃中，將不再與以往一樣，完全按照固定電價(jià)、固定小時(shí)數(shù)收益的因素去核算，而是要結(jié)合市場(chǎng)化因素對(duì)項(xiàng)目的接入電價(jià)進(jìn)行預(yù)測(cè)。在新能源進(jìn)入市場(chǎng)化交易后，項(xiàng)目的發(fā)電優(yōu)先排序、出力曲線(xiàn)等都將成為收益測(cè)算的重要指標(biāo)，在這樣的趨勢(shì)下，唯有充分有效的功率預(yù)測(cè)可以保證現(xiàn)貨市場(chǎng)量?jī)r(jià)的高水平。
功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)由服務(wù)器、測(cè)風(fēng)測(cè)光設(shè)備以及預(yù)測(cè)模型等共同構(gòu)成。功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)主要由預(yù)測(cè)服務(wù)器、安裝于服務(wù)器內(nèi)的軟件和測(cè)風(fēng)或測(cè)光設(shè)備構(gòu)成，系統(tǒng)為功率預(yù)測(cè)軟件提供運(yùn)算環(huán)境、數(shù)據(jù)傳輸、電站當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和獲取等；功率預(yù)測(cè)軟件內(nèi)有預(yù)測(cè)模型，主要用于超短期功率的計(jì)算和預(yù)測(cè)。短期功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)送與電網(wǎng)后，用于電網(wǎng)調(diào)度做未來(lái)1 天或數(shù)天的發(fā)電計(jì)劃；超短期功率預(yù)測(cè)系對(duì)新能源電站及時(shí)發(fā)電功率的預(yù)測(cè)，用于電網(wǎng)調(diào)度做不同電能發(fā)電量的實(shí)時(shí)調(diào)控。

2.1.3. 智能并網(wǎng)管控電力生產(chǎn)，保障電力實(shí)時(shí)平衡

為實(shí)現(xiàn)電力實(shí)時(shí)平衡，電力系統(tǒng)需要根據(jù)整體電力供需情況對(duì)新能源發(fā)電進(jìn)行有效管控，使其具備可調(diào)性、規(guī)律性和平滑性。新能源電站通過(guò)引入并網(wǎng)智能控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)電網(wǎng)的要求對(duì)電力生產(chǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)管控。根據(jù)控制方式的不同，分為自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)（AGC 系統(tǒng)）、自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)（AVC 系統(tǒng)）和快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)。
自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)（AGC 系統(tǒng)）以光伏/風(fēng)電的并網(wǎng)有功功率為控制目標(biāo)。根據(jù)電網(wǎng)需求的變化和電網(wǎng)調(diào)度指令，結(jié)合電站內(nèi)機(jī)組的狀態(tài)、損耗等，通過(guò)優(yōu)化算法，制定優(yōu)化控制策略等，使電站滿(mǎn)足電網(wǎng)的電能調(diào)控需求。
自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)（AVC 系統(tǒng)）以光伏/風(fēng)電的無(wú)功功率為控制目標(biāo)。
將采集的逆變器/風(fēng)機(jī)和無(wú)功補(bǔ)償裝置實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳電網(wǎng)調(diào)度，同時(shí)接收電網(wǎng)調(diào)度下發(fā)的電壓控制指令，經(jīng)過(guò)模型分析和策略模塊的分析計(jì)算，通過(guò)對(duì)逆變器/風(fēng)機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償裝置、調(diào)壓變壓器分接頭等設(shè)備的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓的閉環(huán)控制和電站的優(yōu)化運(yùn)行，滿(mǎn)足電網(wǎng)的調(diào)控要求。

自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)和自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的控制過(guò)程涉及到了用戶(hù)端、電站端和調(diào)度部門(mén)。在流程上，電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)收集各個(gè)新能源電站的功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和其他生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)，然后電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)根據(jù)對(duì)區(qū)域用電需求進(jìn)行的預(yù)測(cè)以及省級(jí)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的輸電計(jì)劃，制定電能生產(chǎn)需求。隨后，根據(jù)電能預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、用戶(hù)端電能需求預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)以及電力系統(tǒng)現(xiàn)狀，制定發(fā)電計(jì)劃和調(diào)度計(jì)劃；調(diào)度層面，電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)根據(jù)發(fā)電計(jì)劃形成調(diào)控命令，下發(fā)每個(gè)新能源電站，新能源電站根據(jù)命令進(jìn)行電能生產(chǎn)的調(diào)整和控制，新能源場(chǎng)站實(shí)時(shí)向電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)反饋生產(chǎn)電能情況，雙方對(duì)命令執(zhí)行情況進(jìn)行修正。

圖 24 自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)和自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)的控制過(guò)程如下所示

快速頻率響應(yīng)系統(tǒng)以電力系統(tǒng)頻率為調(diào)控目標(biāo)。頻率是電力系統(tǒng)主要的安全穩(wěn)定指標(biāo)，頻率不穩(wěn)定會(huì)直接影響電網(wǎng)安全。頻率的大小由發(fā)電端有功出力和用戶(hù)端負(fù)荷消耗的供需平衡關(guān)系決定，供大于求時(shí)頻率偏高，供不應(yīng)求時(shí)頻率偏低，只有供需基本平衡時(shí)頻率才會(huì)穩(wěn)定在50Hz左右，這時(shí)常規(guī)的按照 50Hz 額定頻率生產(chǎn)制造的電器設(shè)備才能最大效率地運(yùn)轉(zhuǎn)?；陬l率的這一特點(diǎn)，發(fā)電端頻率調(diào)整的主要方法是調(diào)整發(fā)電有功功率。
2.1.4. 電站智能運(yùn)營(yíng)及設(shè)備監(jiān)測(cè)解放生產(chǎn)力，增加便利性

新能源資產(chǎn)人工運(yùn)維成本高，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集難，智能運(yùn)維監(jiān)測(cè)系統(tǒng)化解困境。新能源資產(chǎn)數(shù)量大、分布廣、地點(diǎn)偏，風(fēng)電資產(chǎn)還具備體型高、設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)等特點(diǎn)，導(dǎo)致人工運(yùn)維成本交高，同時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集難，不便對(duì)突發(fā)事故進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。智能運(yùn)維監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備對(duì)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，并且實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)上傳到云端進(jìn)行人工智能分析管理。運(yùn)維工作人員遠(yuǎn)程操控?zé)o人機(jī)設(shè)備對(duì)場(chǎng)站內(nèi)的進(jìn)行實(shí)時(shí)維穩(wěn)，能夠最大程度提升場(chǎng)站設(shè)備的運(yùn)行效率，降低發(fā)電損耗。
具體的智能運(yùn)維檢測(cè)一般有三個(gè)維度：無(wú)人監(jiān)控與巡檢、設(shè)備健康預(yù)警、數(shù)字孿生。在無(wú)人監(jiān)控與巡檢領(lǐng)域，企業(yè)可以通過(guò)結(jié)合機(jī)器人定位系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)等，實(shí)時(shí)監(jiān)控新能源資產(chǎn)的設(shè)備狀態(tài)，及巡檢機(jī)器人的狀態(tài)和路徑。根據(jù)埃森哲研究數(shù)據(jù)，無(wú)人監(jiān)控與巡檢可降低巡檢成本 25%-30%，降低維護(hù)成本 20%-30%，減少安全事故發(fā)生率 70%-90%，因避免生產(chǎn)效率下降而造成損失所帶來(lái)的收入增加約為 5%-10%。

圖 25 無(wú)人機(jī)選址和設(shè)備檢查作用分析如下所述

設(shè)備的智能運(yùn)維需要建立在對(duì)關(guān)鍵部件狀態(tài)的充分采集和監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和預(yù)警。在設(shè)備健康預(yù)警領(lǐng)域，一般利用 SCADA、CMS、智能傳感器等對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，全面了解所有關(guān)鍵部件的健康狀況，并對(duì)存在風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備進(jìn)行預(yù)警，以便維修人員提前準(zhǔn)備檢修方案。

發(fā)電站的數(shù)字孿生映射可以實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)運(yùn)維分析。數(shù)字孿生下，通過(guò)三維可視化的手段將整個(gè)新能源發(fā)電站的整體結(jié)構(gòu)、設(shè)備分布情況在系統(tǒng)上進(jìn)行立體化呈現(xiàn)，滿(mǎn)足多樣化展示需求，方便運(yùn)維人員了解設(shè)備信息，從而集中控制設(shè)備并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)。

對(duì)于風(fēng)電發(fā)電側(cè)，智能化有線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在風(fēng)電行業(yè)中逐步獲得廣泛應(yīng)用。
由于風(fēng)電的核心設(shè)備發(fā)電機(jī)組主要分布在戈壁、丘陵、沿?；蚝Ｑ蟮鹊赜蚱h(yuǎn)、人員稀少地區(qū)，風(fēng)電行業(yè)具有設(shè)備運(yùn)行位置高、設(shè)備維修費(fèi)用高、日常巡檢難度大、現(xiàn)場(chǎng)工作人員易流失等行業(yè)特點(diǎn)。目前通過(guò)使用有線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程集中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提升設(shè)備監(jiān)測(cè)和管理智能化水平。
光伏組件維護(hù)是運(yùn)維中的重中之重，巡檢與缺陷診斷數(shù)字化手段十分剛需。光伏組件的污漬、遮擋、熱斑等高頻問(wèn)題是導(dǎo)致電站設(shè)備故障的主要原因，若能及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題并處理，電站的總體發(fā)電效率將大幅提升?，F(xiàn)有的光伏組件的運(yùn)維是通過(guò)光伏組件后置監(jiān)控器、人工手持熱像儀穿梭檢查面板并記錄熱斑位置來(lái)實(shí)施，這種傳統(tǒng)的人工運(yùn)維方式面臨著效率低、成本高的問(wèn)題。針對(duì)光伏電站巡檢與缺陷診斷受制于復(fù)雜地形的問(wèn)題，應(yīng)用旋翼無(wú)人機(jī)和激光雷達(dá)高精度定位技術(shù)和相配合的光伏電站智能巡檢與缺陷診斷策略已成為當(dāng)前較為有效的解決方案。利用無(wú)人機(jī)巡檢現(xiàn)場(chǎng)，采集海量多源（可見(jiàn)光/紅外）圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)利用 AI技術(shù)進(jìn)行融合分析，精準(zhǔn)判斷故障類(lèi)型（組件熱斑與隱裂狀態(tài)）及其對(duì)電站發(fā)電效率（索結(jié)構(gòu)外觀與光伏組件缺陷）的影響，為電站運(yùn)維提供輔助決策，人員經(jīng)驗(yàn)依賴(lài)性弱，設(shè)備故障發(fā)現(xiàn)效率高，提升光伏發(fā)電廠(chǎng)效益。

隨著新能源電站數(shù)量和裝機(jī)容量的不斷提升，如何提高電站的運(yùn)營(yíng)管理效率也已成為關(guān)注的重點(diǎn)。新能源電站智能運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)基于先進(jìn)小微傳感單元采集多源數(shù)據(jù)，融合 AI 和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)。對(duì)電站所相關(guān)的各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、分析，并通過(guò)終端顯示電站運(yùn)行情況，對(duì)故障、問(wèn)題提供預(yù)警及警報(bào)。在整個(gè)環(huán)節(jié)中大幅提高了設(shè)備運(yùn)行的保障度和人員的安全性。智能運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)通過(guò)配備智能監(jiān)測(cè)、告警管理、運(yùn)維管理、統(tǒng)計(jì)分析、日常辦公等模塊，可實(shí)現(xiàn)電站遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、智能運(yùn)維、運(yùn)營(yíng)指標(biāo)分析等功能，可減少電站的人員配置，提高電站的運(yùn)營(yíng)效率和管理效率。

2.2. 輸電側(cè)：自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)評(píng)估預(yù)警

輸電線(xiàn)路分布廣泛，傳統(tǒng)人工巡檢存在實(shí)時(shí)性差等諸多問(wèn)題。我國(guó)能源資源與負(fù)荷（供給與需求）呈現(xiàn)逆向分布，煤炭資源多集中在西部和北部，水能、太陽(yáng)能主要分布在西北和西南地區(qū)，而能源需求則集中在東部。因此輸電線(xiàn)路分布廣泛、線(xiàn)路長(zhǎng)、基塔高，路徑多選擇分布在山地、丘陵等地帶，傳統(tǒng)人工巡檢的方式存在安全性低、管理難、效率低、響應(yīng)慢、實(shí)時(shí)性差等問(wèn)題。
輸電環(huán)節(jié)的數(shù)字化建設(shè)主要在于通過(guò)智能巡檢、AI 與 ORC 等技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)線(xiàn)路故障，提高線(xiàn)路防災(zāi)減災(zāi)能力，降低線(xiàn)損率。輸電線(xiàn)路智能運(yùn)維管理主要分為通道可視化及本體狀態(tài)監(jiān)測(cè)、無(wú)人機(jī)巡檢及機(jī)器人巡檢，三種輸電線(xiàn)路智能運(yùn)維管理方式應(yīng)用于不同的具體場(chǎng)景，相互補(bǔ)充，共同參與完成整個(gè)輸電線(xiàn)路的智能運(yùn)維管理。

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