孫藝新　劉素蔚　劉鍵燁　柳占杰

（國網能源研究院有限公司）

在數字經濟時代，數字化智能化發(fā)展已成為促進我國經濟增長的新引擎。電能是多種能源轉化利用的最廣泛形態(tài)，電網是高度嵌入經濟社會生產活動中的公共基礎設施，電網數字化智能化轉型對推動能源轉型、服務經濟高質量發(fā)展具有重要支撐價值。本文旨在分析電網數字化智能化轉型的未來發(fā)展方向，提出將能源數字技術、數據要素與數字產業(yè)深度融合的科學合理布局，為主管部門及電網企業(yè)優(yōu)化產業(yè)政策與制度安排提供決策支持。

一、電網數字化智能化轉型的形勢分析

數字化智能化轉型是科技革命和產業(yè)變革的發(fā)展方向，既符合黨中央相關工作要求，也高度契合我國能源互聯(lián)網建設運營的價值內涵和發(fā)展重點。
從新的需求形勢判斷，“十四五”是電網數字化跨越式發(fā)展、繼往開來的重要機遇期，從總體來看，經過十多年的快速發(fā)展，電網的信息化建設成效顯著，數字化智能化程度相對較高，為能源高質量發(fā)展奠定了堅實的發(fā)展基礎。

一是電網數字化智能化轉型是保障能源電力安全可靠供應的重要途徑。電力系統(tǒng)“雙高”“雙峰”的特性日益明顯，迫切需要電網更高水平利用數字化智能化手段，更好地促進源網荷儲協(xié)同互動，解決電網安全穩(wěn)定運行難題。

二是電網數字化智能化轉型是實現(xiàn)“雙碳”目標和構建新型電力系統(tǒng)的迫切需求。強化數據采集、傳輸和存儲，增強各環(huán)節(jié)連接、計算和協(xié)同能力，真正實現(xiàn)全網透明化，尋找技術經濟最優(yōu)解，以數字化智能化轉型有效推動碳減排加速。

三是電網數字化智能化轉型是把握能源革命與數字革命相融并進新機遇的戰(zhàn)略選擇。無論是適應生產側可再生能源大規(guī)模高比例并網要求，還是支撐消費側分布式能源、儲能、電動汽車等交互式、移動式設施廣泛接入，都需要數字化智能化技術支撐賦能，推動電網向更加智慧、更加友好的能源互聯(lián)網升級。

四是電網數字化智能化轉型迎來了我國加快發(fā)展數字經濟和新基建的政策機遇。電網作為能源轉換利用和輸送配置的樞紐平臺，有責任抓住數字經濟與新基建的發(fā)展機遇，充分釋放規(guī)模經濟與網絡效益優(yōu)勢，促進電力供需更平衡、資源配置更優(yōu)化。

二、電網數字化智能化轉型的現(xiàn)狀及問題分析

從當前電網發(fā)展現(xiàn)狀看，經過十多年的快速發(fā)展，電網信息化建設成效顯著，為能源高質量發(fā)展奠定了堅實的數字化發(fā)展基礎。

一是數字化基礎設施建設初步實現(xiàn)了對電網生產運營賦能的全面覆蓋，建成一體化信息系統(tǒng)和能源數據中心，實現(xiàn)業(yè)務平臺和基礎能力平臺的多級部署與應用。

二是電力數據要素加速融通，價值挖掘與應用推廣初具規(guī)模并彰顯潛力，實現(xiàn)電力大數據的實時采集、匯聚和加工，有效滿足電網建設和社會服務需求。

三是電網傳統(tǒng)業(yè)務數字化轉型成效顯著并向標準化、精益化持續(xù)延伸，全面支撐發(fā)、輸、變、配、用全能量過程和規(guī)劃、采購、運行、檢修等全供應鏈環(huán)節(jié)的業(yè)務集約化管理。

四是電網數字化智能化核心技術創(chuàng)新呈現(xiàn)多點突破態(tài)勢并加速推進，初步實現(xiàn)了人工智能、傳感、5G、北斗和芯片等新型數字技術在能源電力領域的融合應用。

從存在的問題分析判斷，電網數字化智能化轉型已不再是簡單的數字技術應用，而是融合技術、業(yè)務、管理、機制等要素的綜合性工作，需要統(tǒng)籌加速電網業(yè)務變革、流程變革、動力變革，目前存在以下不足：

一是支撐電網數字化智能化轉型的政策、法規(guī)、標準等有待完善建立。在數據資源的利用與管控、數字基礎設施的共建與共享、數字商業(yè)模式的推廣與收益分配等多個方面，相關政策法規(guī)還存在系統(tǒng)性設計和持續(xù)性優(yōu)化的短板。

二是數字化智能化對電力系統(tǒng)清潔低碳發(fā)展的支撐仍需加強。面對能源安全保供、大規(guī)模新能源消納、智慧用能等新挑戰(zhàn)，電網資源配置能力、系統(tǒng)平衡能力和清潔能源消納能力需要進一步加強。

三是先進數字技術與能源技術在電網領域的融合創(chuàng)新仍有不足。一方面，先進數字技術儲備較少，基礎性、前瞻性的數字技術在能源領域的應用不夠；另一方面，數字技術與能源業(yè)務深度融合的關鍵核心技術研發(fā)布局不足，上下游產業(yè)鏈企業(yè)聯(lián)合攻關不足。

四是數據信息在源網荷儲各環(huán)節(jié)及多能源品種之間缺乏有效融通。從渠道上看，數據信息未能在產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)、上下游企業(yè)間實現(xiàn)高效連接，協(xié)同機制還有待完善；從應用上看，海量分散的數字化應用聚焦于解決企業(yè)內部治理問題，缺乏系統(tǒng)性的融合創(chuàng)新。

五是電網數字基礎設施建設力度仍需加大。一方面，云、中臺等基礎設施復用程度不高，未能充分實現(xiàn)向上下游企業(yè)的延伸、連接和貫通；另一方面，電力產業(yè)鏈的數字基礎設施建設缺乏更頂層的規(guī)劃協(xié)同，存在形成更大壁壘和“數據煙囪”的風險。

三、電網數字化智能化轉型發(fā)展方向與特征分析

中共中央政治局第三十四次集體學習強調，促進數字技術與實體經濟深度融合，賦能傳統(tǒng)產業(yè)轉型升級。結合電網數字化智能化發(fā)展面臨的新形勢、新問題，堅持走電網全方位、全環(huán)節(jié)的融合創(chuàng)新發(fā)展道路符合實際需要。參考各界專家學者的觀點，本研究認為要從三個方面發(fā)力：一是發(fā)揮數字技術的透明化優(yōu)勢1，著力打破壁壘、消除信息不對稱；二是發(fā)揮數據要素與能量流、業(yè)務流的融會貫通優(yōu)勢2，著力推動能源互聯(lián)互通與市場主體靈活互動3；三是發(fā)揮數字產業(yè)與能源電力產業(yè)深度耦合的優(yōu)勢，著力支撐電力生產消費配置的全方位轉型4。

電網數字化智能化轉型主要包括以下幾個方向：創(chuàng)新利用數字技術與能源技術，增強電網安全穩(wěn)定運營能力，提升電網在科學利用資源、高效配置資源等方面發(fā)揮更大的規(guī)模效應，推動電網向能源互聯(lián)網轉型，實現(xiàn)電網技術、形態(tài)、功能全方位升級，促進電網提質降本增效，暢通能源數字經濟梗阻，激發(fā)各類資源要素互聯(lián)互通，服務新型電力系統(tǒng)建設，服務能源綠色低碳轉型，促進經濟社會高質量發(fā)展和能源強國建設。

（一）技術特征表現(xiàn)為“可觀測、可描述、可控制”

利用先進數字技術，實現(xiàn)狀態(tài)全感知、設備全連接、數據全融合，打造精準反映、狀態(tài)及時、全域計算、協(xié)同聯(lián)動的電網數字孿生平臺，在數字技術集成與業(yè)務融合過程中實現(xiàn)對電網的“可觀測、可描述、可控制”。可觀測即實現(xiàn)數據精準采集、全域共享，推動電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)各領域狀態(tài)的全面感知；可描述即建立虛擬數字電網和實體物理電網的映射及聯(lián)動關系，推動電力系統(tǒng)全環(huán)節(jié)在線、全業(yè)務透明；可控制即實現(xiàn)海量新能源設備和交互式用能設施的分層分級管理、參數可調可控、在線協(xié)同運行。

（二）形態(tài)特征表現(xiàn)為“廣泛互聯(lián)、多流互融、智能互動”

推動電網成為更加智能的新型能源基礎設施，實現(xiàn)電網全域的“廣泛互聯(lián)、多流互融、智能互動”。廣泛互聯(lián)即源網荷儲各類資源、電能與其他各種能源、電網及交通、物流、通信、應急等系統(tǒng)互聯(lián)互通、共享互濟；多流互融即數據流引領優(yōu)化能量流、業(yè)務流、資金流等多流融合，實現(xiàn)資源的最優(yōu)配置和業(yè)務的高效協(xié)同；智能互動即電力系統(tǒng)設備智能化水平持續(xù)提升，實現(xiàn)海量分散發(fā)供用對象智能協(xié)調，各類市場主體主動響應、雙向互動，電力系統(tǒng)韌性、彈性和自愈能力增強。

（三）功能特征表現(xiàn)為“能源生產清潔化、能源消費高效化、能源服務便捷化”

有效滿足高比例可再生能源并網消納和多元用能設施便捷接入需要，形成清潔主導、電為中心的能源供應和消費體系，協(xié)同推動能源生產清潔化、能源消費高效化、能源服務便捷化。能源生產清潔化即依托數字化技術精準預測可再生能源出力情況，將各個能源品類以更優(yōu)化的方式協(xié)同起來，能夠以更加清潔和低碳的方式供應能源；能源消費高效化即以數字化技術便捷高效滿足用戶多樣化用電需求，打造優(yōu)質的客戶體驗，降低全社會的碳排放總量和強度，減少全社會綜合用能成本；能源服務便捷化即依托數字化的廣泛連接，實時采集、預判和共享能源供需信息，實現(xiàn)自動化匹配和智能化交易，為多元社會主體提供一站式的能源電力服務，滿足各類用能、交易服務需求。

四、電網數字化智能化轉型技術策略

推動電網的數字化智能化轉型要遵循數字經濟發(fā)展規(guī)律以及能源電力綠色低碳轉型的要求，一方面，要將數字技術、數據要素與能源電力深度融合，在采集感知、數據共享、分析計算、精準控制等環(huán)節(jié)中，明晰新型電力系統(tǒng)所需要數字化智能化應用的技術路線、實施策略等；另一方面，要在國家“雙碳”目標落地中發(fā)揮積極作用，加強電力數據與碳數據融合、電力系統(tǒng)分析與碳排放監(jiān)測之間的相互銜接。

（一）以采集與推演相融合，增強對新型電力系統(tǒng)的感知能力

感知能力是電力數字化智能化的基礎，優(yōu)化感知能力必須在充分考慮經濟合理性和安全可靠性的基礎上提升設備本體和采集裝置的數字化、智能化水平。

在技術選擇上，采取“精準采集＋計算推演”的技術路線。合理有序部署采集裝置，堅持同類感知終端不重復部署、同一數據只采集一次，實現(xiàn)感知資源共建共享；充分利用數字系統(tǒng)計算推演能力，通過對采集數據的演算來豐富數據資源，高效滿足各方數據需求，降低物理采集裝置的建設成本。

在實施推進中，充分考慮電網的整體性、系統(tǒng)性發(fā)展要求，加強傳感設備的標準化管理，通過物聯(lián)管理平臺、用電信息采集系統(tǒng)，形成統(tǒng)一物聯(lián)接入能力，對感知設備進行統(tǒng)一接入、管理和應用，進而實現(xiàn)設備全局統(tǒng)籌、共建共享。

（二）以安全可信與分層分類相結合，推動電力數據共享

重視數據共享是當前數據要素市場化配置等政策法規(guī)的推行重點，也涉及數據安全、網絡安全的最新技術要求。考慮到電網數據的安全性、敏感性，以及各方對數據資源的多元化需求，電網數據的共享不能簡單“大而化之”，要考慮數據共享的范圍與時機、共享與安全統(tǒng)籌兼顧的要求以及共享中責權利匹配等問題。建議適時、適當、適度地推進電網數據分級、分類、分策共享，需要著重審慎公開原始明細數據，加強提供符合多方保密需求和共享需要的不可溯源數據。

對于安全敏感性高的數據，包括電網運行數據、客戶用電數據等，在考慮應用場景對實時性、全面性等方面的不同要求，建立差異化的數據共享策略。研制“數據可用不可見”技術，推動全環(huán)節(jié)數據可信匯聚，增強安全防控能力，并增強計算推演和分析擬合能力，確保各方數據安全可信應用。

對于安全涉密性低的數據，包括經過脫敏脫密的電力交易類數據、設備狀態(tài)類數據等，有序推動數據在產業(yè)鏈上下游合作伙伴中的共享。加強對數據平臺全量歷史數據的治理與匯聚，豐富拓展數據維度，實現(xiàn)數據共享全過程的在線流轉、在線跟蹤，支撐數據便捷共享應用。

（三）依靠平臺架構與云邊協(xié)同，推進電網產業(yè)數字化融合發(fā)展

業(yè)務數據融合的目的是建立數據驅動業(yè)務的運行方式，以算法判斷輔助或替代經驗判斷，推動業(yè)務流程的優(yōu)化，提升業(yè)務運行效率，具體包括業(yè)務與業(yè)務的融合、業(yè)務與數據的融合。

推動業(yè)務間融合的關鍵是建立平臺化的資源配置架構，實現(xiàn)對電網資源、客戶服務、項目管理、財務管理等電網關鍵業(yè)務共性能力的固化沉淀，實現(xiàn)通用數字技術的平臺化部署，提升公共業(yè)務處理服務能力，提高業(yè)務運行透明度，推動業(yè)務流程相互融合，支撐各類業(yè)務快速靈活應用。

推動業(yè)務與數據融合的關鍵是建立“云、管、邊、端”協(xié)同運營體系，滿足不同業(yè)務數據計算全面性和實時性的差異，切實解決數據存儲、傳輸、應用中的標準與共識問題，打造“業(yè)務－數據－業(yè)務”的閉環(huán)流程，前期以業(yè)務沉淀數據、分析數據、挖掘數據價值為主，后期向依靠數據預測電力供需市場、依靠數據優(yōu)化生產和營銷業(yè)務流程、依靠數據驅動電網業(yè)務創(chuàng)新發(fā)展的模式轉變。

（四）強化廣域連接和實時交互，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)更大范圍的精準控制

精準調控能力是實現(xiàn)智能電網高度韌性、敏捷反應、安全可控的基礎，也是保障高比例可再生能源并網接入的核心。電力系統(tǒng)長期以來一直是以自動化、數字化為優(yōu)勢的工業(yè)系統(tǒng)，面對多種能源、不同市場主體引入后帶來的復雜性、不確定性等新情況，精準控制的策略重點體現(xiàn)在控制范圍的拓展以及控制能力的增強兩方面。

對于控制范圍拓展，以建立廣域連接為關鍵，建立電網上下游采集和控制技術的標準規(guī)范，確保各類市場參與主體能夠安全、穩(wěn)定、即時、可靠的實現(xiàn)數字化連接，電力系統(tǒng)作為整體實現(xiàn)更大范圍的感知、追蹤、控制，全局優(yōu)化能力得到極大的提升。

對于控制能力增強，以推動實時交互為關鍵，加強關鍵節(jié)點的自動化裝置部署，充分發(fā)揮信息系統(tǒng)云端化、平臺化、智能化技術優(yōu)勢，各類主體與電網之間能夠開展實時互動，關鍵設備能夠實現(xiàn)參數可調可控。

（五）強化電碳數據深度耦合，服務“雙碳”目標落地

在國家“雙碳”目標下，電網作為連接能源生產消費的樞紐之一，具有開展碳計量、核算的天然優(yōu)勢，電碳融合不僅能服務于電網自身低碳發(fā)展，也是服務綠色低碳社會的需要。

對于電碳數據的采集與監(jiān)測融合，利用電力流與碳流之間的映射關系，借助電網的傳感通信網絡，統(tǒng)籌電、碳數據采集和傳輸，開展以電力數據為核心，綜合多源數據的碳排放計量，支撐構建電碳數據聯(lián)動的碳監(jiān)測能力，開展能源生產傳輸消費全環(huán)節(jié)碳排放計量和分析，服務國家建設綠色核算體系和綠色責任賬戶。

對于電碳數據的應用與服務融合，在服務構建國家級碳排放監(jiān)測平臺的基礎上，加強電力市場和碳交易市場數據的交互耦合，推動市場之間的動態(tài)銜接，有效支撐碳核查、碳交易等應用。

1.李立浧院士、王成山院士、杜祥琬院士提出透明化是電網數字化智能化發(fā)展的重要方向，推動電網的“可觀、可測、可控”。

2.湯廣福院士、舒印彪院士、南網數字研究院郭曉斌等專家學者指出廣泛互聯(lián)是電網數字化智能化發(fā)展的重要方向。

3。舒印彪院士、周孝信院士、湯廣福院士等專家學者認為數字技術可以不斷激發(fā)電網供需互動能力，杜祥琬院士等專家學者認為數字技術將支撐電網以信息流引領優(yōu)化能量流、業(yè)務流，增強電網的全息感知能力、開放性、交互性。

4。王成山院士提出，數字電網將實現(xiàn)在能源生產環(huán)節(jié)，顯著提升新能源發(fā)電的可觀、可控能力和消納利用水平。在能源供給環(huán)節(jié)，顯著提升電網透明化水平；在能源消費環(huán)節(jié)，構建起更加靈活和柔性的用戶能源配給平臺。中國能源研究會副理事長孫正運指出數字化轉型能夠推動電網形成一個整體、高效、科學、互動的智能系統(tǒng)，有效解決新能源隨機性與波動性帶來的問題。