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国家电网发布《新型电力系统数字技术支撑体系白皮书》|附详解资料下载

发表时间: 2022-07-26 09:48:14

来源: 国家电网

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  7月23日,国家电网有限公司在第五届数字中国建设峰会上发布《新型电力系统数字技术支撑体系白皮书》(以下简称白皮书),从背景意义、目标原则和体系框架全面阐述了新型电力系统技术支撑体系,展示了公司以数字技术支撑新型电力系统建设的路径方案。当前,能源电力发展面临着保障安全可靠供应、加快清洁低碳转型、助力实现“双碳”目标的重大战略任务。国家电网有限公司贯彻新发展理念,自觉肩负责任使命,围绕建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业的战略目标和“一体四翼”的发展布局,全力构建新型电力系统。国家电网有限公司去年发布了新型电力系统建设行动方案。在此基础上,结合发展需求,经过多轮次的论证、调研、分析,今年完成了新型电力系统数字技术支撑体系的设计工作,目前已经投入到了建设实践之中。(文末附详解资料下载方式)

  白皮书显示,新型电力系统数字技术支撑体系以数字技术为驱动力,以企业统筹为抓手,以数据为核心要素,以精准反映、状态及时、全域计算、协同联动为特征,坚持架构中台化、数据价值化、业务智能化,统筹新型电力系统各环节感知与连接,实现感知设备共建共享,推动各类业务应用贯通与灵活构建,实现设备、数据、应用透明化,构建形成数字智能电网,高质量推进新型电力系统建设。


  据白皮书介绍,新型电力系统数字技术支撑体系分为“三区四层”,即生产控制大区、管理信息大区和互联网大区“三区”以及数据的采、传、存、用“四层”。旨在强化共建共享共用,融合数字系统计算分析,提升电网可观、可测、可调、可控能力。数字技术支撑体系建设遵从业务必要性、技术可行性、经济合理性和安全可靠性原则,遵循实体电网和数字系统融合,控制系统与信息系统并举、电碳并重、数字赋能与管理优化并进的设计思路,在技术路线上坚持统筹基础设施、感知管理、数据汇聚、支撑平台、应用构建,围绕主网、配网两个层级,聚焦电、非电、碳三大类数据,对各层级关系和数据采传存用进行设计,形成完备的新型电力系统技术体系。

  

  目前数字技术支撑体系已在国网河北、山东、江苏、浙江、福建电力等单位开展了应用实践。下一步,国家电网公司将紧紧围绕构建新型电力系统、服务“双碳”目标,全力推进构建新型电力系统数字技术支撑体系,加快推动电网向能源互联网升级,服务能源行业绿色转型,服务国家高质量发展。


  第五届数字中国建设峰会智慧能源分论坛由国家电网有限公司主办,本次论坛是国家电网有限公司在数字中国建设峰会第二次举办分论坛,主题是“数字赋能能源转型,创新引领智慧发展”。国网福建省电力有限公司、国网信息通信产业集团有限公司、福州市人民政府共同承办,主要包括观看数字化宣传片、领导致辞、发布《新型电力系统数字技术支撑体系白皮书》、嘉宾主旨演讲等四个部分。


  国家电网有限公司数字化部主任魏晓菁在会上发表了白书发布主题演讲,以下为演讲全文:


  尊敬的各位领导、各位专家、各位来宾,大家下午好!非常高兴能够相会在福建,相会在数字中国建设峰会,与大家共同就智慧能源的话题进行交流和讨论,也非常荣幸能够代表国家电网有限公司,就《新型电力系统数字技术支撑体系白皮书》进行正式的发布。当前,能源电力发展面临着保障安全可靠供应、加快清洁低碳转型、助力实现“双碳”目标的重大战略任务。国家电网有限公司贯彻新发展理念,自觉肩负责任使命,围绕建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业的战略目标和“一体四翼”的发展布局,全力构建新型电力系统。国家电网有限公司去年发布了新型电力系统建设行动方案。在此基础上,结合发展需求,经过多轮次的论证、调研、分析,今年完成了新型电力系统数字技术支撑体系的设计工作,目前已经投入到了建设实践之中。结合相关的内容,国家电网有限公司整理形成了《新型电力系统技术支撑体系的白皮书》,正式对社会发布,希望能够凝聚社会各方的力量,共同推动新型电力系统的建设。下面,我就三个方面与大家进行分享。


  第一方面,背景与意义。

  新型电力系统承载着能源转型的历史使命,是清洁低碳、安全高效能源体系的重要组成部分,具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动等特征。同时,随着能源格局的深刻调整,给电源结构、负荷特性、电网形态、技术基础和运行特征带来了深刻的变化。新型电力系统的新特征、新变化,对电网数字化提出了一系列的新要求,主要体现在五个方面:

  第一,范围更广。新型电力系统的采集控制对象范围更广、规模更大,而且逐步向配用电侧延伸和下沉。大量的对象单元容量低、位置分散,需要统筹采集侧控的管理,同时提升采集侧控的有效性。第二,环节更多。新型电力系统源网荷储各环节紧密衔接、协同互动,打破了原来传统电网依赖于分环节、分条块数据应用的边界,需要统筹汇聚应用全网的采集侧控数据,来应对新能源出力不确定性等一系列的问题。第三,时效性更强。新型电力系统业务开展需要全环节海量数据的实时汇聚和高效处理,对数据的采、传、存、用,提出了更高的时效性要求。需要统筹提升采集感知的频度,以及计算的算力、网络的通道和安全防护的能力、水平,来共同提供支撑。第四,随机性更高。新型电力系统的电源侧和负荷侧,均呈现了强随机性,对电网的安全稳定运行提出了更高的要求,需要统筹优化现有的控制方式,应用多种控制策略,建立灵活、可靠、经济的控制手段。第五,服务更多元。新型电力系统在支撑电力系统安全稳定运行的同时,还要服务国家“双碳”目标的落地,需要统筹电、碳相关数据的采集和相关应用的要求,来支撑像碳监测、碳核查、碳交易等一系列的应用。

  数字技术也为新型电力系统的构建带来了可能。

  第一,在连接方面带来了广泛的互联互通的新可能。利用先进的数字传感、物联技术,可以支撑新型电力系统各类对象的随需接入。第二,在算力方面带来了全局协同计算的新可能。利用云计算、边缘计算等数字技术,可以构建全局的算力服务,来支撑海量的新能源设备和用能设施的在线监测、分层分级的控制。第三,在数据方面带来了全局在线透明的新可能。利用大数据技术,统筹源网荷储各环节的数据资源,可以实现电源出力和用电负荷的精准模拟预测,推动新型电力系统全环节在线、全业务透明。第四,在智能方面带来了智能友好互动的新可能。利用人工智能等技术与电网业务深度融合,可以实现对全环节海量分散对象的智能协调控制,支持各类设备即插即用。新型电力系统建设必然要求数字技术和能源技术深度融合、广泛应用,实现电网数字化转型。同时,电网数字化转型与新型电力系统构建也需要相互作用、相融并进,没有电网数字化转型,就没有新型电力系统。电网数字化转型需要构建顶层的数字技术支撑体系,来实现电网数字化的全局建设,在更大范围、更高频度、更深层次来推动数字化资源的优化配置,来更好地支撑和服务新型电力系统建设。


  第二方面,目标和原则。

  构建新型电力系统数字技术支撑体系总体目标,是深入贯彻“四个革命、一个合作”能源安全新战略,和构建新型电力系统的相关需要。以数字技术为驱动力,以企业级统筹为抓手,以数据为核心要素,坚持架构中台化、数据价值化、业务智能化,打造精准反映、状态及时、全域计算、协同联动的新型电力系统数字技术支撑体系,来统筹新型电力系统各环节的感知和连接,强化共建、共享和共用,融合数字系统的计算分析,来提升电网可观、可测、可调、可控的能力,构建形成数字智能电网,来高质量地推进新型电力系统建设。数字技术支撑体系的特征是精准反映、状态及时、全域计算和协同联动。在精准反映方面,需要整合新型电力系统各环节的设备拓扑等数据,统一源网荷储对象的数据标准,精准反映实体电网站、线、电互相关的关系和位置信息,来实现数字电网对实体电网的精准映射,提升可观测、可描述的能力。在状态及时方面,基于物联感知和分析计算,可以全面地提升新型电力系统各环节状态和及时的感知能力,来实现用户侧的分钟级采集,以及精准控制,满足以环节对象灵活控制的需要。在协同计算方面,需要统筹数字化的基础资源,站在系统性、全局性的视角,来实现对新型电力系统全环节、全业务来提供计算服务,支撑各类资源在更大空间、更大时间范围内进行优化配置。在协同联动方面,要坚持架构中台化,推动全局能力共建、共享、共用,构建互动的生态来推动源网荷储协同互动和市场主体的广泛参与。

  新型电力系统技术支撑体系建设,需要遵从业务必要性、技术可行性、经济合理性和安全可靠性四个主要原则。同时,在设计方面遵循四个方面的设计思路:第一,实体电网和数字系统的融合。要充分发挥数据要素和计算推演的作用,构建电网最小化采集和数字系统计算推演的技术体系,以更加经济、更加合理、更加有效的方式,来实现实体电网在数字空间的实时动态呈现和模拟决策。“最小化采集+数字系统的计算推演”,这个实质上是我们技术支撑体系的一个核心,也就是说我们并不是要在我们电力系统的全环节来进行普遍的、广泛的采集,而是要结合我们实际的需要和需求来进行精准的采集。在精准采集的基础上,结合我们对电网的拓扑的感知和对电网拓扑的管理,来进行计算分析,来推演我们新型电力系统各环节的状态,来进行新型电力系统电网一系列的控制。所以,核心思想是以此来构建实体电网在数字世界的一个孪生体,构建数字孪生电网的平台。第二,控制系统与信息系统并举。主要是要明确业务边界,最小化设定控制系统的边界。控制系统主体是采用工业控制的路线,来确保控制系统可靠性、及时性和安全性,同时要充分发挥信息系统云端化、平台化、智能化的技术优势,来满足互动的需要。第三,电碳并重。在满足新型电力系统安全稳定运行的同时,也要支撑新能源高比例大规模接入的同时,来加强能源电力系统碳监测、碳计量、碳交易等碳业务的开展,来服务国家双碳目标的落地,就是电碳并重。第四,数字赋能与管理优化并进。在推进技术融合创新的同时,要注重业务模式的优化、管理模式的变革,坚持管理和技术的一体化推进。以数字技术驱动流程再造、业务重塑,同步推进管理优化,来改进电网运行模式和管理方式,激发生产组织模式和互动方式的活力。


  第三个方面,体系框架。

  第一,架构蓝图。新型电力系统数字技术支撑体系的整体框架分为三区四层,即生产控制大区、管理信息大区和互联网大区三区,以及“采、传、存、用”四个层次,构建以企业中台为核心的架构体系,同时打造企业级的实时量测中心。通过企业级实时量测中心,在线汇聚全环节的采集数据,融合数字系统的计算分析,来提升电网的可观、可测、可调、可控的能力。

在这个体系之中,要持续构建中台架构,同时也要明确两个边界,优化“采、传、存、用”四个层次,尤其重点要着力实现“三个透明化”。一、实现设备透明化。主要是要提升设备本体和采集装置的数字化水平,通过统一的物联接入,来支撑各类型终端的即插即用,来促进感知设备的共建共享,这是设备的透明化。二、实现数据的透明化。打造企业级实时量测中心,在线按需汇聚全环节的采集数据,来满足前端的各项应用需求,以企业级实时量测中心为核心,来进行数据的共享和共用。三、实现应用的透明化。打造企业级的应用服务,基于企业中台来沉淀共性的能力,来支撑各类业务灵活构建和应用的贯通。

  第二,技术路线。做到五个统筹:一、统筹基础设施。按照企业全局共享的原则,统筹计算算力、通信网络和安全防护的基础设施,来提升基础设施的利用率,降低建设运维成本,满足新型电力系统全环节海量数据实时汇聚和高效处理的需要。二、统筹感知管理。主要是全面提升设备本体和采集装置的数字化、智能化水平,按照“最小化采集+数字系统计算推演”的技术路线,来充分地应用已有感知设备,统筹优化新增感知设备的部署策略,来降低建设成本。同时,通过物联管理平台,形成企业级的统一物联接入能力,对管理信息大区和互联网大区感知设备进行统一的接入、管理和应用,实现各类感知设备的全局统筹和共建共享。三、统筹数据汇聚。在统一汇聚控制系统和信息系统全环节数据的基础上,打造企业级实时量测中心。同时,基于数据中台构建历史量测中心,来保障电网资源资产信息同源。通过数字系统的实时计算推演和分析拟合,来实现实体电网在数字空间的动态呈现。建设能源大数据中心,接入内外部的能源数据,来支撑碳管理、绿电交易和数据增值服务等业务的开展。四、统筹支撑平台。重点是坚持架构的中台化,构建企业级全局共享的平台,统一业务、数据和技术的服务,实现能力跨专业复用、数据的全局共享,以及基于业务中台、数据中台和技术中台来支撑业务应用的快速灵活构建。五、统筹应用构建。按照统一规划、统一设计、统一建设、统一运维的原则,来统筹新型电力系统数字化应用的构建,来着力打造企业级全局的应用系统,来避免功能的交叉重复和数据的多头采集,避免形成新的孤岛和烟囱。

  第三,技术体系。以数据为核心,重点围绕主网和配网两个层次,聚焦电、非电和碳三大类数据,对各层次的关系和数据流转进行设计。一、电类数据。在主网侧实现主网电力数据的实时感知,并接入生产控制大区,通过企业级实时量测中心,来实现数据的实时转发和统一的计算服务。在配网侧重点是通过配网的最小化采集和终端用户的用电信息采集等数据采集,来结合静态电网的网架拓扑,通过计算推演,来实现配网侧的可观、可测、可调、可控。二、非电力数据。主要是指电网的设备本体,以及运行环境的相关感知信息。通过传感器、摄像头等装置,来实现主配网非电类数据的采集。通过物联管理平台,实现非电类的智慧感知管理和数据接入,通过企业级实时量测中心汇聚各类非电的感知数据,为应用提供实时数据的共享和服务。三、碳类数据。碳类数据主要包括火电厂的碳计量数据、外部能源数据和用户用电数据,通过能源大数据中心来实现外部能源数据的汇聚,并且传送至数据中台,通过两级数据中台实现对碳相关数据的统一汇聚,来支撑相关碳数据的分析和业务的开展。

  第四,支撑和保障。一、健全基层的支撑体系,通过强化基层的数字化核心班组的建设,来强化数字电网的支撑和维护,来统筹开展各环节数据的采集、数据的治理、数据的应用和运维支撑的工作。二、深化数据的定源定责,建立数据主人制,明确“一数一源、一源一责”的定源定责基础机制,形成一套标准统一、责权明确的全局数据管理体系,为新型电力系统夯实我们的资源基础。三、加强自主技术的研究,重点是要加强技术攻关的布局,融合大数据、人工智能等技术应用,来研究数字技术推演的新模式,聚焦新型的终端,数字的传感等核心技术,数字装备的研制,来形成我们自主知识产权的数字能力。

  未来,国家电网有限公司也将围绕构建新型电力系统、服务“双碳”目标,始终发挥责任央企的表率作用,以建设新型电力系统数字技术支撑体系为起点,以数字技术推进电网更智能,以平台赋能推动运营更高效,以业务创新推动服务更卓越,以双碳布局促进能源更绿色,加快推动电网向能源互联网升级,为促进能源清洁低碳转型,保障国家能源安全提供国网方案,贡献国网力量。以上是我发布的核心内容,感谢各位领导、各位专家的聆听,谢谢大家!


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