圖為安徽省亳州市渦陽縣的和新風力發(fā)電場儲能設施（新華社記者黃博涵攝）

“新能源+儲能”的配置具有削峰、填谷、調頻等多重功能，有效保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是保障能源供應安全的重要戰(zhàn)略舉措，是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的重要手段，具有重大的歷史意義和現(xiàn)實意義。

構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，風光等為代表的清潔能源發(fā)電的隨機性、波動性和間歇性以及電動汽車負荷時空隨機分布等特點，導致系統(tǒng)面臨的不確定性進一步增加，電力、電量平衡壓力大，電網運行控制更加復雜和多變；其次，新能源對極端天氣的耐受能力脆弱，保障高比例新能源并網消納、系統(tǒng)安全和可靠供電的難度更大；最后，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中千兆瓦級的煤電機組將被數(shù)量龐大的兆瓦級風電機組甚至更低容量的光伏發(fā)電所取代，特別是配網側電網形態(tài)發(fā)生變化，分布式特征更加明顯，新型電力系統(tǒng)中發(fā)電設備的數(shù)量將達到千萬臺級，系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)爆炸式增長。

新問題的解決需要與之相適應的新技術應用，新型電力系統(tǒng)的特征必定催生新技術。為了應對新型電力系統(tǒng)建設帶來的挑戰(zhàn)，需要在“可觀、可測、可控”的基礎上進一步深化，需要以云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網、移動互聯(lián)網、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代數(shù)字技術為核心驅動力，不斷提高電網數(shù)字化、網絡化、智能化水平，加快推動傳統(tǒng)電力系統(tǒng)從剛性向靈活韌性的新型電力系統(tǒng)轉變，需要運用數(shù)字系統(tǒng)理論推動運行控制體系優(yōu)化、重構，需要基于數(shù)字技術特性提升電網的全域互聯(lián)、高效感知能力。

面向新型電力系統(tǒng)建設，應聚焦于電網數(shù)字化、智能化，以數(shù)據(jù)流引領和優(yōu)化電網能量流、業(yè)務流，支撐業(yè)務創(chuàng)新，基于全域物聯(lián)網“云-管-邊-端”架構，圍繞新型電力系統(tǒng)“源網荷儲用”業(yè)務場景，采用“系列傳感+邊緣技術+多類型通信+統(tǒng)一平臺+數(shù)據(jù)融合+業(yè)務智能”技術路線，形成終端到系統(tǒng)應用的整體解決方案，打造“狀態(tài)全感知、設備全連接、數(shù)據(jù)全融合、業(yè)務全智能”的全域物聯(lián)網，提升新能源、柔性負荷等主體的廣泛互聯(lián)、全面感知。

在端側，終端設備的功能和性能將更多由軟件定義，朝著智能化處理、多功能融合的方向發(fā)展。芯片算力和集成度的快速提升以及輕量化物聯(lián)網操作系統(tǒng)逐步成熟，解決了邊端算力不足的問題，“多專業(yè)功能融合、智能分層”技術架構以及“智能化處理”邊端設備成為新型電力系統(tǒng)的重要形態(tài)。在配網側，實現(xiàn)多類型的傳感終端與智能網關間的即插即用、遠程維護。

在邊側，智能AI應用將逐步深化。結合新型電力系統(tǒng)“源網荷儲用”的需求，未來需要大量的邊緣物聯(lián)網計算節(jié)點實現(xiàn)對各類現(xiàn)場智能傳感器、智能業(yè)務終端進行統(tǒng)一接入、數(shù)據(jù)解析和實時計算的裝置或組件，與物聯(lián)網平臺雙向互聯(lián)，實現(xiàn)跨專業(yè)數(shù)據(jù)就地集成共享、區(qū)域自治和云邊協(xié)同業(yè)務處理。邊緣物聯(lián)網計算節(jié)點結合業(yè)務場景的差異，將逐步呈現(xiàn)邊端分離、邊端融合和邊緣節(jié)點三種功能形態(tài)，具備硬件平臺化、軟件容器化的特點，實現(xiàn)軟硬件解耦、架構統(tǒng)一通用、個性化定制應用、開放共享的終端應用生態(tài)等功能。

在管側，多類型通信的場景將進一步豐富。負荷側資源日益多元分散，數(shù)億傳感設備需要信息聯(lián)網。電力通信網的業(yè)務需求已向大連接、低時延、高可靠、大帶寬方向發(fā)展。5G作為新一代無線通信系統(tǒng)的發(fā)展方向，將為數(shù)字電網建設提供重要支撐，為電力通信網“最后一公里”無線通信接入提供更優(yōu)的解決方案。5G網絡以其超高帶寬、超低時延、超大規(guī)模連接的特性及優(yōu)勢，以及網絡切片、邊緣計算兩大核心能力，可更好地滿足數(shù)字電網業(yè)務的安全性、可靠性和靈活性需求，推動電力通信網絡的智能化升級發(fā)展。

在云側，海量數(shù)據(jù)的處理能力將進一步提升。隨著新型電力系統(tǒng)的建設，海量設備接入配電網，配網側需要及時獲得分布式電源、低壓配電臺區(qū)現(xiàn)場設備的電氣量和狀態(tài)量數(shù)據(jù)，對采集存在請求優(yōu)先級劃分、協(xié)議多樣化、規(guī)模間歇性并推等問題。應增加平臺請求優(yōu)先級劃分、規(guī)約動態(tài)擴展、動態(tài)節(jié)點管理能力，強化平臺連接能力、設備管理能力與云邊協(xié)同能力，平臺側應延伸分布式光伏、新能源站點、風能、新型儲能、智能充電樁等新型應用。應基于統(tǒng)一電網數(shù)據(jù)模型，以地圖為入口，承載全類型電網設備圖形、拓撲、臺賬的編輯、分析和管理，實現(xiàn)地理、物理、管理數(shù)據(jù)融合，以靈活開放、全面兼容的方式支撐新型電力系統(tǒng)相關業(yè)務應用。

數(shù)字技術結合電力業(yè)務場景將激發(fā)出更大價值。在數(shù)字調度方面，基于云邊協(xié)同的數(shù)字電網技術架構，以虛擬電廠、微網等為聚合載體，基于人工智能的多能互補、自治優(yōu)化的分布式控制、邊緣集群計算、主配一體協(xié)同控制技術，實現(xiàn)云邊協(xié)同、泛在接入、靈活定制和就地決策，滿足不同類型電源、微網的海量接入和大規(guī)模協(xié)同優(yōu)化，支撐大電網自主巡航及園區(qū)微網智慧化管理。

在數(shù)字輸電方面，基于物聯(lián)網平臺，應用WAPI、北斗定位、智能糾偏和任務航線等新技術，升級機巡系統(tǒng)，打造云巢巡檢新模式，實現(xiàn)航線智能規(guī)劃、無人機遠程自動駕駛。研制簡易無人機巢、輸電感知終端、通信終端和輸電智能網關，實現(xiàn)架空、電纜線路的全面監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)輸電全景信息融合、全域智能決策，提高輸電網安全運行和防災抗災能力。

在數(shù)字變電方面，依托數(shù)字技術，優(yōu)化升級變電智能網關，實現(xiàn)變電站二、三區(qū)數(shù)據(jù)全采集；依托南網云和全域物聯(lián)網平臺建設變電運行支持系統(tǒng)，強化人工智能算法研究，提升對表計、設備缺陷的識別準確率，開發(fā)巡視點位優(yōu)化配置功能，做實智能巡視；圍繞程序化操作，優(yōu)化智能操作功能，最終構建全景感知、風險可視、操作可達的數(shù)字孿生變電站。

在數(shù)字配電方面，以配網生產一線需求為導向，以配電智能網關、智能傳感器、智能一二次融合設備為核心，基于全域物聯(lián)網平臺、南網智瞰等支撐平臺，打造配網生產運行支持系統(tǒng)，實現(xiàn)配電網設備狀態(tài)透明、運行狀態(tài)透明，支撐配電網智能運維、智能服務、智能作業(yè)，全面提升供電可靠性和客戶服務水平。

在數(shù)字用電方面，圍繞“雙碳”目標和新型電力系統(tǒng)要求建設需求側管理平臺，包括資源管理、有序用電、需求響應、電能替代、節(jié)能服務等功能，支撐智能用電業(yè)務開展；部署自動需求響應控制器、低壓負控開關等終端設備，做實需求側負荷調節(jié)能力；客戶側推廣電能替代設備、微網和儲能產品，實現(xiàn)綠色低碳、科學有序用能。

以“數(shù)字技術+電力業(yè)務”推動新型電力系統(tǒng)建設是一個漫長且艱難的過程，各領域應共同探索，不斷提升新型電力系統(tǒng)服務能力，促進我國能源產業(yè)轉型升級，構建清潔低碳安全高效能源體系。

（郭曉斌系南方電網數(shù)字電網研究院有限公司數(shù)字電網分公司總經理；劉灝系華北電力大學電氣與電子工程學院副教授；畢天姝系華北電力大學副校長）