数字电网将成为承载新型电力系统最佳形态

4月24日，《数字电网推动构建以新能源为主体的新型电力系统白皮书》（以下简称“白皮书”）在广州正式发布。记者在发布会现场获悉，未来，数字电网将成为承载新型电力系统的最佳形态。

南方电网公司在此次发布的白皮书中，系统阐述了以新能源为主体的新型电力系统的背景和意义、新形势新要求以及“数字赋能、柔性开放、绿色高效”的三大显著特征。下一步，南网公司将依托数字电网建设，多措并举构建以新能源为主体的新型电力系统，积极服务碳达峰、碳中和战略目标实现。

（文丨本报记者 李文华）

“电力+算力”按下清洁能源消纳消费“快进键”

白皮书指出，新型电力系统将呈现数字与物理系统深度融合，以数据流引领和优化能量流、业务流。以数据作为核心生产要素，打通电源、电网、负荷、储能各环节信息，发电侧（发电厂等）实现“全面可观、精确可测、高度可控”，电网侧（电网企业）形成云端与边缘融合的调控体系，用电侧（用电用户）有效聚合海量可调节资源支撑实时动态响应。

2019年，南网公司研究提出数字电网建设的战略部署。数字电网是以云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、区块链等新一代数字技术为核心驱动力，以数据为关键生产要素，以现代电力能源网络与新一代信息网络为基础，通过数字技术与能源企业业务、管理深度融合，不断提高数字化、网络化、智能化水平，而形成的新型能源生态系统，具有灵活性、开放性、交互性、经济性、共享性等特性，使电网更加安全、可靠、绿色、高效、智能。

“值得强调的是数字电网不是与物理电网割裂开的另一张信息网，也不可简单地把电网企业数字化转型和相关信息化工作理解为数字电网。数字电网是电网在物理世界与数字世界的深度融合后的产物，它的主要形态表现为：充分利用海量小微传感器、智能设备、电力物联网、分布式数据处理、数据挖掘及共享服务等技术手段，建设具备云资源存储、大数据处理、数据驱动分析、高度智能化等能力的强大软件平台，能够不完全依赖电网模型，在海量数据基础上，通过大数据和先进计算技术，透过数据关系发现电网运行规律，推动实现电网的智能运行。”南网数研院党委副书记、董事、总经理李鹏在接受采访时表示。

南网依托强大的“电力+算力”，通过海量信息数据分析和高性能计算技术，透过数据关系发现电网运行规律和潜在风险，实现电力系统安全稳定运行和资源大范围优化配置，使电网具备超强感知能力、智慧决策能力和快速执行能力。这给广东、广西、云南、贵州、海南五省区的清洁能源消纳和消费按下了“快进键”。


2020年底，五省区非化石能源装机和电量占比分别达到56%和53%，居世界前列，风电、光伏发电利用率均达99.7%，区域能源结构转型成效显著。

白皮书提出，南网公司将加快建设数字电网，持续打造和完善一系列数字业务技术平台，使之具有强大的数据管理能力、超强的计算能力和以数据驱动业务的能力；加速电网管理数字化转型，推动电网规划、建设、运维、物资、调度、营销等多专业高效协同，提升企业运转效率，确保面向众多新能源客户的高效服务水平；加大5G基站、物联网、电动汽车充电桩等新型基础设施建设配套投入；对接好国家工业互联网和数字政府，充分利用电网企业在算力、算法和数据资源上的优势，促进政府、产业上下游和用户的密切互动，引导能量、数据、服务有序流动，推动能源生态系统利益相关方开放合作、互利共生、协作创新。

创新驱动抓牢关键领域核心技术“牛鼻子”

白皮书认为，在新型电力系统中，电网作为消纳高比例新能源的核心枢纽作用更加显著。“跨省区主干电网+中小型区域电网+配网及微网”的柔性互联形态和数字化调控技术将使电网更加灵活可控，实现新能源按资源禀赋因地制宜广泛接入。大电网柔性互联促进资源互济共享能力进一步提升，配电网呈现交直流混合柔性电网与微电网等多种形式协同发展态势，而智能微电网作为提高供电可靠性和高渗透率分布式电源并网重要解决方案，将逐步在城市中心、工业园区、偏远地区等推广应用。此外，新能源+储能、新能源+负荷+储能等多元协调开发新模式也将不断涌现。

目前，南网西电东送已形成“八交十一直”输电大通道，送电规模超5800万千瓦，年送电量超2300亿千瓦时，已拥有自主化的大容量特高压多端柔性直流输电技术，在大型交直流电网规划、建设和运行技术与实践方面处于领先地位。同时，推进输配电线路无人机巡、数字变电站、智能配电房、智能微电网、智慧园区等数字化场景建设，人工智能广泛用于电网设备巡检、智能客服、负荷预测等业务。

南网公司将依托数字技术增强对新能源的“可观、可测、可控”水平，推进电力系统拥有更加有敏锐的“五官”和更加聪明的“大脑”，支持新能源发电设备作为主力电源参与电力系统调控过程。

白皮书提出，南网公司还将持续利用数字技术构建坚强主网架和柔性配网；统筹利用风电、光伏、生物质等区域分布式能源资源，因地制宜建设交直流混合配电网和智能微电网，持续加强配电网数字化和柔性化水平，提升对分布式电源的承载力。

“十四五”和“十五五”期间，南网公司将推动南方五省区区域分别新增1亿千瓦风光新能源装机，新能源装机将从目前0.5亿千瓦增加到2030年2.5亿千瓦，支撑提前实现碳达峰。

白皮书还提出，南网公司大力实施创新驱动战略，增强构建新型电力系统的科技支撑力和产业带动力。南网公司将积极开展新型电力系统运行机理与发展形态、基于数据驱动的新型电力系统分析与控制基础理论和方法等基础研究，在新能源发电大规模并网消纳、数字电网、电力专用芯片、电网柔性互联、先进储能技术、虚拟电厂等方面实现突破，促进数字化技术与电力技术深度融合，建设支撑新型电力系统国家级创新平台，形成具有我国自主知识产权的新型电力系统关键技术和标准体系。加快实现关键领域核心技术独立自主和升级换代，促进形成完整且具备国际一流水平的电力产业链。

“构建以新能源为主体的新型电力系统没有不可克服的技术障碍，关键在于确保安全可靠的前提下经济上具有可行性。”南网公司首席技术专家，南网科研院党委书记、董事长饶宏表示，新型电力系统内涵丰富，包括发输配用各个环节，涉及政府、企业、用户等多方主体，需要综合协调处理好众多问题。但构建以新能源为主体的新型电力系统首先面临的是大规模新能源发电如何高效并网与消纳、系统功率如何实现多时间尺度的平衡、系统各环节效率如何提升降低供电成本等重大技术难题。

“技术问题解决了，我们就能有更好的基础、更大的回旋空间解决其它类型的问题。所以，我们说科技创新处于核心地位，抓住了科技创新就能抓住构建新型电力系统全局的牛鼻子。”饶宏坦言。

数字技术助推发电侧与负荷侧双向互动

数据显示，到2030年和2060年，我国新能源发电量占比将分别超过25%和60%，电力供给将朝着逐步实现零碳化迈进。白皮书认为，新能源将成为新增电源的主体，并在电源结构中占主导地位。

终端能源消费“新电气化”进程也将加快。工业、建筑、交通三大领域终端用能电气化水平将从目前的30%、30%和5%提升至2060年约50%、75%和50%，数字经济的快速发展也将推动终端用能电气化水平进一步提高。

而随着新能源和传统电源角色发生转变，需要有效完善的电力市场支撑，以更高效地协调不同市场主体的利益诉求，实现全要素资源的充分投入和优化配置。

白皮书提出，南网公司以数字技术助推能源消费革命，推动绿色生产生活方式广泛形成。“十三五”期间，南网持续推进电能替代，在电锅炉、电蓄冷、港口岸电等重点领域取得积极进展，“十三五”累计实现替代电量约1000亿千瓦时，2020年五省区电能占终端能源消费比重达32%，比2015年提升4个百分点。同时南方区域（以广东起步）电力现货市场和区域调频辅助服务市场在全国率先开展结算试运行，电力市场建设走在全国前列。


南网公司将利用数字技术构建适应新型电力系统的现代供电服务体系，提高服务效率和客户体验，支撑业务创新，帮助用户不断释放需求潜能；通过物联网和区块链技术聚合海量用户侧可调节资源，大力建设虚拟电厂，引导用户合理用电，促进发电侧与负荷侧双向互动。

此外，南网公司还将通过大数据技术辅助用户挖掘节能潜力，促进能源消费从单一、被动、通用化的利用模式向融合多种需求、主动参与、定制化的高效利用模式转变，推动电动汽车、电能替代、节能减排、综合能源服务的发展；加快建设南方区域统一电力市场，丰富电力市场交易品种，探索灵活多样的市场化需求响应交易模式。