来 源:公众号:“数字电网技术与标准”
数字电网以数据流带动技术流、能源流、资金流、人才流、物资流,实现了技术和产品、生产体系、业务模式、发展理念等全方位融合,表征为能源、工业等实体经济与互联网发展的叠加、聚合和倍增效应。
数字电网建设将促进物理系统深化发展、信息系统强化发展、业务系统优化发展、与社会融合泛化发展。
物理系统深化发展
数字电网的物理系统深化发展主要体现在两方面:
一是数字技术应用从主网向配网延伸,逐步覆盖电网发、输、变、配、用全环节。
二是设备数字化从设备外特性向内特性深化发展,逐步实现设备结构、设备元件的数字化,设备信息采集更为全面、准确、高频、智能,支撑更为完整、精准的设备数字化建模。
设备外特性向内特性深化发展示例▲
当今的电网已经进入数字化时代。数字电网广泛使用数字技术,实现发电、输电、变电、配电、用电五大环节的信息化、自动化、互动化。
在数字电网中,电力设备采用嵌入式系统结构,大量的电气设备、数据采集设备和计算设备通过电网、通信网两个实体网络互连,持续演进形成广域协同、具有自主行为的复杂网络。
数字技术覆盖发输变配用全环节简图▲
通过智能化电力设备以及工业级传感网等,实现多物理量或数据的广泛采集和共享。突破传统行业之间的数据壁垒,使跨越时间、空间以及物理环境的协同成为可能,实现对电网状态的深度认知和数据资源的高效利用。
以新一代数字技术构建的“大机器”信息系统与电网深度融合,将形成以电力系统为基础的具备特大规模数字化服务能力的融合型基础设施,具备大范围信息感知能力、高速传输能力、巨量数据存储能力、强大的计算分析能力和实时精准的调控能力。
信息系统强化发展
信息系统是连接业务系统与物理系统之间的关键纽带。随着物理系统和业务系统接入数据的爆炸式增长,信息系统需要对更大规模的异构数据进行采集、传输、存储、处理、应用,亟需强化发展。
一是硬件技术发展提速。芯片算力水平的提高促进计算机技术向超高速、超小型、并行处理和智能化方向发展,为软件发展提供了硬件基础。
二是软件技术发展迅猛。呈现集成化、服务化、智能化等发展趋势,软件技术成为计算机技术发展中最为活跃的领域,软件技术发展简单历程如下表所示。
软件技术发展历程▼
三是信息基础设施规模不断扩大。电网企业可利用其网络及地理空间分布优势,通过5G基站、物联网、分布式北斗基站等基础设施建设,促进电网各环节基础设施的高效利用,并利用电力企业在数据资源、算法、算力等方面的优势,构筑具备特大规模数字化服务能力的融合型信息基础设施,提升对数字经济和数字中国建设的基础支撑能力。
随着软硬件技术进步及信息系统规模的不断扩大,信息系统的信息处理能力不断提升,如下表所示。
业务系统优化发展
数字化技术贯穿电网企业生产、管理、经营全过程,整合内外资源实现电网高效运营,有效推动能源行业全要素、全产业链、全价值链深度互联与协同优化,促进能源生态系统形成。
一是促进电网安全、可靠、绿色、高效运行。
数字电网建设将有效提升电网全环节和生产、运营全过程的数字化水平。当前,新一代数字技术在算力、算法、数据处理等方面不断取得突破,促进电网的感知、数据存储和计算分析能力的提升,为降低电网系统运行风险,解决影响电网长治久安的关键问题提供新途径,在支撑规模化新能源接入、交直流混联系统仿真等关键技术领域发挥关键作用;同时,新一代数字技术在综合智慧能源、四网融合、大规模储能等关键领域中的应用,将拓展电动汽车、微电网、虚拟电厂、综合能源服务等商业模式,有效延伸电网产业链,提升电网发展水平。
二是促进电力企业生产经营活动优化。
新一代数字技术将逐步覆盖电力企业生产、管理和经营全过程,实现企业经营管理活动的数字化,促进跨层级、跨地域、跨系统、跨部门的业务协同,以数据驱动管理流程再造、组织结构优化,促进企业人、财、物资源优化配置,提高企业经营管理效率和质量,促进电力企业降本增效。
与社会融合泛化发展
近年来,我国大力推进核心技术、产业生态、数字经济、数字社会、数字政府建设。新一代数字技术的崛起与融合发展赋予传统电网数字化、网络化、智能化的新特征,形成新一代数字技术与电网技术、业务和生态融合演进的新型网络。
一是促进能源系统生产、传输、消费过程的泛化互动,以数字技术支撑能源系统的深度互联和协同优化。
电力企业可通过构建统一的数字化平台,面向政府、能源生产商、设备制造商、配售电商、能源增值服务商、能源终端用户等各能源产业链参与方,整合能源流、信息流、价值流,向上游整合多种可再生能源,向下游整合智慧用能、需求侧管理,横向实现多网融合、多能互补整合能源产业链优质资源,开展面向能源生产、传输、消费等环节的新业务应用与增值服务。
二是促进与社会的泛化互动,推动社会资源优化融合,主动对接数字政府建设,支撑智慧城市建设。
电力企业可利用新一代数字技术提升对企业内外部环境的洞察力,整合、共享企业内外部资源,与能源、交通、金融等行业泛化互动,促进城市能源服务体系构建,为智慧城市提供能源供给保障,引导能源在城市中的合理布局,提升清洁能源供给能力,提升能源管控和应急处置能力,预防和降低能源灾害,实现智慧城市对能源安全、绿色环保、安居乐业的要求;
同时,主动对接数字政府建设,利用电力企业优质的数据资源,为经济发展、城市规划、城市治理等提供决策支撑;
其三,实时且广泛地建立、打通和优化电力企业和外部生态的关系,强化各利益相关方的衔接纽带和运转链条,推动社会各层面的融合互动,促进跨界生态合作。
结语
数字电网建设是跨领域、跨学科的复杂系统工程,数字电网将迎来物理系统深化发展、信息系统强化发展、业务系统优化发展、与社会融合泛化发展。
电网企业与社会各界携手,以标准为引领,共同推动数字电网高质量发展。在提升电力系统安全、可靠、绿色、高效运行水平的基础上,引领电力企业生产、管理、经营方式重塑,推动能源产业价值链整合,支撑能源生态系统的形成,并促进电力系统与社会系统的互动,成为数字经济和数字中国建设的重要组成部分。
○参考资料:
[1]汪际峰, 李鹏, 梁锦照,等. 电力系统数字化历程与发展趋势[J]. 南方电网技术, 2021, 15(11):8.