1导言
随着全球进入数字经济时代,数字化已成为我国电力企业转型发展的新动能新引擎。数字电网是以物理电网为基础,以新一代数字技术与电网技术、业务、生态融合构建的新型能源生态系统。数字电网具有灵活性、开放性、交互性、经济性、共享性等特性,更加安全、可靠、绿色、高效、智能等优势。当前新型电力系统中的电源、电网、储能、负荷等环节都是相互耦合且高度电力电子化。为保障高比例新能源并网消纳、系统安全与可靠供电,需构建数字化转型的新型电力系统以数据为核心推进光伏、风能等多种能量信息与数据构成信息搭建深度融合,深入到电力系统各个环节中,实现新型电力系统协同互动,为国家推进“双碳”目标提供有力支撑途径。
2数字化转型的特征
数字化转型是充分利用数字化技术控制业务、流程和服务的根本性变革。它有以下三个特点。一是灵活高效的敏感体系结构。敏感体系结构是一种IT体系结构,它可以快速响应业务变化,通过敏捷开发持续交付,并灵活支持上层应用程序创新。二是按照由“量测-控制”模式实施数字物理深度耦合。三是数字化转型将促进企业的根本变革。数字化转型不仅是数字化技术的应用,还创造了新的数字化应用场景,并为电网带来了全方位变化。
3面向新型电力系统的数字化转型关键技术
2021年3月15日,国家主席习近平在中央财经委员会第九次会议上提出,构建清洁低碳、安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。这是自习近平提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略以来,再次对能源电力发展做出的系统阐述,明确了新型电力系统在实现“双碳”目标中的基础地位。同时,随着“双碳”进程加快推进,能源生产加速清洁化、能源消费高度电气化、能源配置日趋平台化、能源利用日益高效化,能源格局的调整,必将给电力系统带来深刻变化。针对新型电力系统面临的充裕性、稳定性、经济性、绿色低碳、政策机制五大主要技术挑战,匹配了新型储能、电力气象、绿电制氢及电氢综合利用、需求响应、“双高”电力系统仿真分析、电力电子设备主动支撑、灵活直流组网、新一代调控系统、电力市场、CCUS、碳减排/评估及电碳耦合等12项关键性数字化技术。在数字化平台的推动下,新型电力系统的数字化转型也成为必然趋势,通过数字化转型技术的应用实现了电力系统的智能化和数字化,全面开展数字基础设施建设及应用,解决电力系统发、输、变、配、送等五大环节各要素的数字感知问题,让电力系统实现了可预、可观、可调、可控。其中数字化转型关键技术的应用包含以下方面:
3.1传感布局与精准映射
针对电力系统发、输、变、配、送等五大场景的电气量、环境量、状态量、空间量、物理量、行为量等特征参量采用先进的传感器、控制和软件应用程序和充分利用云计算、大数据、人工智能、边缘计算、物联网、互联网等技术从局部感知量向全局的确定性精准映射转变,从单纯物理量的分析研判进行转变,从电力物理系统的机理模型仿真和数据模型的信息物理耦合仿真预测转变。
3.2分析5G研究与应用
5G技术应用于新型电力系统中不仅可以提升大电网源网储互动能力,还能够提升用户供需互动能力和传感信息的采集能力。目前5G研究与应用如:5G+数电力线路在线检测、5G+配电网保护、55G+精准负荷控制、55G+短路电流计算分析、5G+智慧变电、5G+虚拟测量平台、5G+柔性负荷等。
3.3卫星数据体系建设应用
卫星数据体系广泛应用于卫星通讯、电力工程规划、电网设备的遥感、气象、设备和用户故障的定位、卫星体系等。
3.4分析AI技术研究与应用
模型数据、市场数据、地理数据、量测数据、故障录波、气象数据等电网信号业务进行监视发生异常或故障时进行处置方案和辅助决策推送至电网调度知识库评价后,电网调度运行决策算法模型对异常或故障事件进行事件化生成后自动下达操作任务执行命令。AI技术研究与应用实现了电网操作过程全数字化,业务实时可见、流程实时监控、结果自动反馈,提高了现场作业的标准化水平,缩短了业务处理时长。
3.5全模态仿真协同平台建设应用
对小容量分布式或新建光伏电站出力预测问题,提出基于空间相关性的光伏主从预测技术;目前负荷模型仍采用简单模型或典型参数,仿真结论与实际运行情况存在出入,对电网仿真分析工作带来了不利影响。基于负荷精细化建模。随着能源互联网技术的不断深化,新型负荷元素接入电网,使得负荷侧呈现出电力电子化、随机性、智能化的新特点。为实现对电力用户负荷信息的在线量测,研发了负荷智能终端和智能平台。智能终端采集的数据用于负荷模型的在线修正。智能终端实时采集用户负荷电气信息,通过路由器和通讯基站将负荷信息上传至云平台,并进行数据处理及可视化展示。同时,智能终端还可接收和执行控制中心下发的负荷开断及功率调节等控制指令。
4结论
综上所述,数字转型技术是新型电力系统中应用的一种全新的数字化技术,数字转型技术将有力推进了新型电力系统的构建。一方面数字转型技术更加有效的数据处理技术,应用云计算、大数据、人工智能边缘计算等新一代数字化技术高速和快捷的处理了新型电力系统中庞大的数据结构,同时数字转型技术还具备多元和超强的运算能力,保证了新型电力和运算能力的深度密切融合,从电力系统的各个环节的数字赋能到新型电力系统的构建中,从而保证构建的较大规模新型电力系统的安全、可靠、高效性等;另一方面数字化转型技术为新型电力系统构建奠定了数字化基础搭建技术,在新型电力系统构建中起到枢纽、平台的作用。
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