以自主創(chuàng)新成果助力新型電力系統(tǒng)建設。為國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等客戶提供綠色低碳能源互聯(lián)網(wǎng)服務領域數(shù)字化解決方案；

一、綜合概述：

數(shù)字電網(wǎng)與新型電力系統(tǒng)

（1）新型電力系統(tǒng)將實行“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

構建新型電力系統(tǒng)是非常艱巨復雜的系統(tǒng)性工程，參考《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》，我國新型電力系統(tǒng)將按照“三步”有序推進，其中數(shù)字化、電力智能化技術是重點方向。

（2）2023年-2030年，加速轉(zhuǎn)型期。

此階段我國將加快推進電力系統(tǒng)清潔低碳化轉(zhuǎn)型，需要逐步建成適應新能源大規(guī)模發(fā)展的新型調(diào)度控制體系，發(fā)展“能源互聯(lián)網(wǎng)”等數(shù)字化技術，以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、邊緣計算等智能化技術在電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲各側逐步融合應用，大幅提升源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)能力，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型促進新型電力系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展。

（3）2030年-2045年，總體形成期。

預計我國用電需求在2045 年前后達到飽和，此階段新型電力系統(tǒng)建設目標為：

1）用戶側向低碳化、電氣化、靈活化、智能化變革，全社會各領域電能替代廣泛普及；

2）電網(wǎng)穩(wěn)步向柔性化、智能化、數(shù)字化方向轉(zhuǎn)型，大電網(wǎng)、分布式智能電網(wǎng)等多種新型電網(wǎng)技術形態(tài)融合發(fā)展。

（4）2045年-2060年，鞏固完善期。

此階段具有全新形態(tài)的電力系統(tǒng)全面建成，將實現(xiàn)：多種電網(wǎng)形態(tài)廣泛并存，電力系統(tǒng)的靈活性、可控性和韌性顯著提升，能源系統(tǒng)運行靈活性與效率大幅提升。

二、聚焦能源數(shù)字化+能源互聯(lián)網(wǎng)

（1）電力數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速，

新型電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)“雙高”特性，安全運行亟需數(shù)字化技術支持。國家計劃投資超過2.9萬億推進電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級，其中智能電網(wǎng)將成為重點方向。

能源互聯(lián)網(wǎng)在需求側，構建城市級光儲充一體化解決方案，打通分布式光伏、用戶側儲能和聚合充電平臺之間的橋梁，實現(xiàn)智慧能源聯(lián)動互補；提高新型電力系統(tǒng)用電效率。

新型電力系統(tǒng)加速了能源數(shù)智化轉(zhuǎn)型。

電網(wǎng)作為公共新能源接入數(shù)字化服務商，能夠縱向覆蓋輸電、配電及電力調(diào)度智能化業(yè)務領域。

（2）能源數(shù)字化、能源互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務。

1）能源數(shù)字化：主要面向B端客戶，為電網(wǎng)等客戶提供用電服務領域數(shù)字化解決方案，

2） 能源互聯(lián)網(wǎng)：通過構建能源互聯(lián)網(wǎng)服務平臺，業(yè)務覆蓋B端與C端用戶。打造聚合充電服務平臺，為分布式光伏電站等提供軟件產(chǎn)品和SaaS服務。

（3）新能源快速發(fā)展，數(shù)字化手段可拓展消納空間。

2023年上半年我國風電、光伏累計新增并網(wǎng)裝機突破1億千瓦，其中風電新增并網(wǎng)容量2299萬千瓦，光伏新增并網(wǎng)7842萬千瓦，同比增長154%。根據(jù)《2030年前碳達峰行動方案》，到2030年，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量要達到12億千瓦以上，為了避免大規(guī)模棄風棄光困境，提升消納能力成為新能源開發(fā)的前置條件。

（4）能源互聯(lián)網(wǎng)可通過數(shù)字電網(wǎng)實現(xiàn)靈活接入

數(shù)字化手段可以聚合各類可調(diào)節(jié)負荷、儲能資源，實現(xiàn)靈活接入、精準控制，大幅提高電網(wǎng)靈活性和系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高新能源并網(wǎng)消納能力，在風光大幅并網(wǎng)的背景下應用非常迫切。

三、數(shù)字電網(wǎng)建設的問題及原因

（1）數(shù)字電網(wǎng)系統(tǒng)架構

建設數(shù)字電網(wǎng)和標準。新型電力系統(tǒng)具有能源網(wǎng)絡及“電力+算力”的新型服務能力，能有效承載以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，已形成廣泛共識，但對于數(shù)字電網(wǎng)的具體形態(tài)、場景、技術路線、實現(xiàn)方式及條件等還缺乏深入的研究和論證。需要加強頂層設計，并形成統(tǒng)一的規(guī)劃和標準。

（2）對數(shù)字電網(wǎng)建設還需加大技術創(chuàng)新。

數(shù)字電網(wǎng)是傳統(tǒng)電網(wǎng)與現(xiàn)代數(shù)字技術的有機結合，現(xiàn)有電力系統(tǒng)理論和成熟技術不足以支撐數(shù)字電網(wǎng)建設要求，需要持續(xù)進行理論創(chuàng)新和技術創(chuàng)新，全面變革與突破系統(tǒng)基礎理論、分析方法和控制技術。

（3）現(xiàn)有數(shù)字基礎設施還不足以支撐數(shù)字電網(wǎng)。

電網(wǎng)連接電力生產(chǎn)供應與使用，數(shù)字電網(wǎng)的運行需要在電源側、消費側和政府層面銜接數(shù)字化、智能化應用，但目前數(shù)字基礎設施建設不平衡，需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)相關規(guī)劃建設。

（4）電力系統(tǒng)“雙高”特性凸顯，電網(wǎng)安全運行亟需數(shù)字化技術支持。

新型電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)“高比例可再生能源”和“高比例電力電子設備”的特征。與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，“雙高”的新型電力系統(tǒng)呈現(xiàn)明顯低慣量、低阻尼、弱電壓支撐等特征；

我國電網(wǎng)具有交直流送受端強耦合、電壓層級復雜的電網(wǎng)形態(tài)，送受端電網(wǎng)之間、高低壓層級電網(wǎng)之間協(xié)調(diào)難度大的特點，電網(wǎng)安全運行面臨較大挑戰(zhàn)。因此，電力系統(tǒng)亟需數(shù)字化賦能，運用“云大物移智鏈邊”等先進技術，助力電力系統(tǒng)實現(xiàn)高度數(shù)字化和智能化，實現(xiàn)風險精準分析，保障電網(wǎng)安全運行。

四、推進數(shù)字電網(wǎng)，助力構建新型電力系統(tǒng)

（1）加強數(shù)字電網(wǎng)的頂層設計。

加強“以數(shù)字電網(wǎng)承載新型電力系統(tǒng)”的研究論證，將數(shù)字電網(wǎng)建設從企業(yè)行動上升到國家整體數(shù)字化行動。加強頂層設計，促進各級政府、科研機構、產(chǎn)業(yè)鏈上下游等利益相關方的交流合作、共建共享，充分發(fā)揮電網(wǎng)能源產(chǎn)業(yè)核心樞紐作用，以數(shù)據(jù)要素驅(qū)動資源優(yōu)化配置，加快推動以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設。同時開展試點示范，打造一批示范區(qū)，引導數(shù)字電網(wǎng)建設更好地為實現(xiàn)“雙碳”目標作出積極貢獻。

（2）推進規(guī)劃和標準先行。

一方面，將數(shù)字電網(wǎng)建設納入國家“雙碳”實施規(guī)劃及新型電力系統(tǒng)建設規(guī)劃，明確目標、路徑和戰(zhàn)略舉措。另一方面，注重數(shù)字電網(wǎng)標準化建設，準確把握數(shù)字電網(wǎng)的運行特性，研究數(shù)字電網(wǎng)運行控制技術，開展廣泛的技術交流合作，抓緊出臺數(shù)字電網(wǎng)技術標準并納入新型電力系統(tǒng)技術標準，打造本質(zhì)安全的現(xiàn)代化電網(wǎng)。

（3）加大數(shù)字電網(wǎng)科技投入和創(chuàng)新支持力度。

強化創(chuàng)新戰(zhàn)略，實施持續(xù)的科研投入，轉(zhuǎn)變科技管理模式，以實踐應用為檢測標準先行先試。擴大企業(yè)和科研院所自主決策權，賦予科研人才更大資金支配權、技術路線決策權，提高科研人員成果轉(zhuǎn)化收益分享比例，實施科技成果證券化措施，進一步激發(fā)創(chuàng)新活力。促進數(shù)字化技術與電力技術深度融合，建設支撐新型電力系統(tǒng)國家級創(chuàng)新平臺，形成具有我國自主知識產(chǎn)權的新型電力系統(tǒng)關鍵技術和標準體系。

（4）加快數(shù)字技術基礎設施建設。

加大協(xié)調(diào)支持力度，推動變電站、充換電站、儲能站、5G基站、北斗基站等“多站合一”規(guī)劃建設，為數(shù)字電網(wǎng)實施創(chuàng)造良好的基礎設施環(huán)境。加大5G基站、物聯(lián)網(wǎng)、電動汽車充電樁等新型基礎設施建設配套投入。對接好國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字政府，充分利用電網(wǎng)企業(yè)在算力、算法和數(shù)據(jù)資源上的優(yōu)勢，促進政府、產(chǎn)業(yè)上下游和用戶的密切互動，引導能量、數(shù)據(jù)、服務有序流動，推動能源生態(tài)系統(tǒng)利益相關方開放合作、互利共生、協(xié)作創(chuàng)新。

五、賦能新型電力系統(tǒng)建設

利用先進數(shù)字技術，實現(xiàn)對新能源發(fā)電全息感知、精準預測，大力提高系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力，支撐高比例新能源并網(wǎng)、高效利用；同時利用數(shù)字化手段提升電力精準服務、便捷服務、智能服務水平，滿足日益多元化、個性化和互動化的客戶用能需求；

（1）電網(wǎng)的數(shù)字化、智能化建設

全面推進數(shù)字技術在電網(wǎng)各環(huán)節(jié)、各領域廣泛應用，提升電網(wǎng)智能互動和安全運行水平。南方電網(wǎng)將加大電網(wǎng)數(shù)字化的轉(zhuǎn)型力度，加強智能輸電、配電、用電建設，以電網(wǎng)的數(shù)字化、智能化建設，促服務智慧化。根據(jù)《南方電網(wǎng)“十四五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》，到2025年將全面建成數(shù)字電網(wǎng)，充分發(fā)揮能源電力大數(shù)據(jù)“生產(chǎn)要素”和“算力+算法”疊加倍增效應，以賦能新型電力系統(tǒng)建設。

（2）構建城市級光儲充一體化解決方案，提高能源調(diào)度能力。

在推動公共充電網(wǎng)絡互聯(lián)互通的同時，也積極開展光儲充一體化項目，打通分布式光伏、用戶側儲能和聚合充電平臺之間的橋梁，實現(xiàn)智慧能源聯(lián)動互補。

光儲充一體化充電場站采用“綠色充電，以光養(yǎng)樁”的運行模式，有效提高能源利用率，降低了碳排放量。光儲充一體化示范項目并通過EMS系統(tǒng)實現(xiàn)光儲充智慧能源聯(lián)動，實現(xiàn)綠電從生產(chǎn)到存儲、再到消納的柔性互聯(lián)和完整閉環(huán)，提高能源的調(diào)度能力。

六、新能源并網(wǎng)技術難題

世界性技術·難題

未來幾十年里會有大規(guī)模光伏、風電等新能源電站納入電力系統(tǒng)，但新能源功率有效的消納和電網(wǎng)系統(tǒng)安全運行確仍然是世界性的技術難題。

（1）、隨機波動性

新能源發(fā)電具有波動性和隨機性，發(fā)電設備的低抗擾性和弱支撐性。

隨著光伏發(fā)電、風力發(fā)電等電站并網(wǎng)電力系統(tǒng)中系統(tǒng)慣量下降，自身頻率、電壓耐受能力比較低，進而使功率擾動引發(fā)的頻率波動問題更大，引發(fā)連鎖故障，該問題隨著新能源規(guī)模的快速增長日益突出。

（2）、消納容量不足

雖然目前新能源大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電存在一定的隱患，通過管理系統(tǒng)的合理調(diào)度，新能源的消納得到緩解。

波動性和間歇性是由自然因素而產(chǎn)生的影響，雖然不能對自然條件進行控制，但是可以對設備進行控制。首先，對于發(fā)電并網(wǎng)的新能源設備，可以加入擁有規(guī)定的并網(wǎng)技術性能。其次，提升電網(wǎng)對于峰值的調(diào)節(jié)能力，加大電網(wǎng)對于波動和間歇問題的接納能力。當然，在新能源發(fā)電系統(tǒng)中，裝置必須要要具備有功功率調(diào)整與無功功率調(diào)整的功能。

（3）、局部電網(wǎng)接入能力不足：

風電場大多處于電網(wǎng)末梢，大規(guī)模接入后，風電大發(fā)期大量上網(wǎng)，電網(wǎng)輸送潮流加大，重載運行線路增多，熱穩(wěn)定問題逐漸突出。提高輸送能力，但風場棄風問題仍然長期存在。

（4）、增加電網(wǎng)穩(wěn)定風險：

風電的間歇性，隨機性增加了電網(wǎng)穩(wěn)定運行的潛在風險。一是風電引發(fā)的潮流多變，增加了有穩(wěn)定限制的送電斷面的運行控制難度；二是風電發(fā)電成分增加，導致在相同的負荷水平下，系統(tǒng)的慣量下降，影響電網(wǎng)動態(tài)穩(wěn)定；三是風電機組在系統(tǒng)故障后可能無法重新建立機端電壓，失去穩(wěn)定，從而引起地區(qū)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定破壞。

（5）、保護問題：

1）潮流的改變，

一、導致本線路保護的靈敏度降低及拒動；二、導致本線路保護誤動；三、導致相鄰線路的瞬時速斷保護誤動并失去選擇性；四、導致重合閘不成功。

2）應對措施：

一是限制分布式電源的并網(wǎng)容量；二是增加分布式電源隔離變壓器阻抗；三是分布式電源出口增設方向功率保護；其中最關鍵一點在于分布式電源并網(wǎng)之前，要在充分調(diào)查發(fā)電設備阻抗的基礎上，計算分布式電源可能帶來的短路電流的增加，以確定分布式電源的并網(wǎng)容量。

審核編輯：黃飛

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