透明电网理论框架与关键技术.docx

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1、一、前言当前，世界能源行业顺应数字化时代趋势演进发展，我国电力体制改革深入推进，加快能源转型成为国内外共识。我国积极实施碳达峰、碳中和目标计划，体现了推动世界绿色低碳转型的决心与担当。构建以新能源为主体的新型电力系统，是国家重大部署、电力工业发展趋势，对引领电力企业转型发展、拓展新型电力理论研究具有重要意义。在我国，电网数字化建设仍处于起步阶段，新一代信息通信技术在电网中的技术拓展、应用场景等研究仍不充分，相应系统的研究框架有待形成。李立涅研究团队率先提出的“透明电网理念，侧重信息通信技术与电网应用的结合，可为新型电力系统数字化建设、未来电网发展提供基础参考。本文旨在系统论述透明电网的理论框架

2、与关键技术，及时反映新的宏观态势，为我国透明电网建设筑牢理论基础。具体来说，梳理透明电网的能源生态圈概念、业务需求、愿景及特征、发展蓝图，剖析透明电网关键科学与技术体系，分析技术体系与基础装备涉及的多层次关键技术，进而提出我国透明电网发展建议。二、透明电网的能源生态圈与业务需求储能公，公司设普公M1.程公11!ayKaI务公E透明电网是在能源转型趋势下，电网与以互联网为代表的新一代信息通信技术相融合的新型发展形态，整合了当前的主要技术进步与行业发展需求。通过应用互联网理念、大云物移智链等先进技术，对现有分散的系统及平台进行整合和创新，力口强源网荷储全链条感知与控制能力，实质性提升电网的建设、运

3、维、管理水平；打破运行控制、运营管理的业务壁垒，掌握海量终端用户和运行大数据，实现能量流、业务流、数据流的透明化管控，进而充分发挥资源优化配置作用，形成电力市场驱动的电力能源生态圈（见图1）。发电公段*公司.建设安装配加电公MttW互蝴公司图1与透明电网密切关联的能源生态圈（二）透明电网的业务需求1 .常规业务升级与优化一是电网状态全面感知。透明电网智能运维将广泛应用小微智能传感器、无线传感器采集的电网数据，构建大规模传感网络；基于小微智能传感控制、新一代通信技术，开发边缘计算和自适应控制算法；结合机器学习等人工智能(AI)算法，快速汇总、分析、处理海量数据，实现设备健康、环境状态等的在线实时

4、智能感知，支持故障诊断和运维决策，提高系统供电的可靠性。二是数字运营管控平台。为适应快速发展的电网管理需要，基于透明电网云平台，以现有资产管理系统、地理信息系统等的逐步云化、微服务化改造为基础，建设企业级电网管理平台；统一资产实物管理与价值管理,整合电网规划、设计、施工、设备供应等企业资源，构建合作生态；打破各类信息系统壁垒，推动各种业务数据接入大数据共享平台，强化电网各业务的横向协同、各层级的纵向贯通能力。三是电网运行的智慧决策。将领域知识与机器学习方法相结合，实现模型驱动和数据驱动的互补，深度挖掘大规模传感网络所获取海量数据的潜在价值。以透明电网云平台为基础，以“模型+数据混合驱动方式为支

5、柱，实现全网数据资源的统一管理；发挥透明电网泛在可见、可知、可控的数据优势，为电网高效经济、安全稳定运行提供智慧决策支持。2 .新兴业务拓展与管理一是电力交易和节电业务。电力发展十三五规划（20162020年）提出，建立并健全电力市场体系，建立标准统一的电力市场交易技术支持系统。因此，提高交易透明度是电力市场建设的关键任务，主要体现在以下两方面。在保障信息安全前提下的电力交易信息共享。目前各省份电力交易系统之间面临衔接统筹不足问题，交易信息共享、数据交互存在很大阻碍，导致电力调度运行数据、市场信息、市场交易等公开信息的透明性不足。透明电网通过用户用电行为的透明化，可以预测用电行为、优化电力调度

6、，由表及里实现电网数据信息的泛在可见与可知；对时间、空间、业务等产业链的价值维度进行全景展示，驱动实现交易信息共享与数据交互、电力交易业务拓展；发挥资源优化配置的应有作用，辅助提升电力交易管理能力。在保障信息安全前提下的节电业务数据集成。节电业务指节能服务公司为客户提供能耗分析、节能方案设计、节能设备定制及安装调试、节能效果评价等一系列服务，从客户获得的节能效益中收回投资并取得利润。对于透明电网，发展节电业务将解决用户节电面临的用电数据不透明、缺少节电指导依据等问题;依据用户用电特性细分用电群体，通过多源数据关联分析形成优化节电策略，驱动节电过程的可见、可知、可控。二是电力需求侧响应，主要包括

7、有序用电、能效管理、负荷管理等，在电力供需矛盾突出的情况下，以行政、经济、技术等手段合理分配电力资源，确保供需平衡，最大程度降低缺电损失。在透明电网中，依靠小微智能传感器进行电力数据的广泛采集与高效处理，显著提升电力需求侧响应的负荷控制精度及速度,使得需求侧负荷资源广泛参与到系统备用、调峰、调频等服务。三是数字能源生态建设。对电网状态和信息进行全面感知与控制，必将产生海量数据，因而电网数字化转型、数字能源生态建设是实现海量数据安全高效利用的必由之路。 数字政府和透明电网。数字政府是一种遵循“业务数据化、数据业务化的新型政府运行模式。透明电网将根据数字政府、数字电网、利益相关方的对接需求，制定信

8、息与服务对接标准和规范；借助电网管理平台和客服平台，与数字政府、数字电网、利益相关方实现信息与服务共享。 电力金融服务（电力保险），主要通过电网资产清分工作，细化承保理赔颗粒度，实现电网资产风险分层分类管理。持续开展电网运行风险研究，针对电网资产建设、运营、退役的全过程制定保险产品，实现风险的全面覆盖；建设专业电力保险服务能力及团队，为电力行业客户提供精细化、专业化、差异化服务。三、透明电网的愿景、特征与发展蓝图（一）透明电网的目标愿景在电能生产方面，实时感知负荷需求并智能预测负荷，综合考虑可再生能源消纳、系统运行成本，开展“源荷协调优化调度以提高能源利用效率。积极支持新能源能效发挥，推动新能

9、源从补充能源转向替代能源甚至主体能源，为构建清洁低碳、安全高效的能源体系提供坚实支撑。在电网运营方面，一方面以智能电气设备为载体来实现电网的灵活、快速控制，以AI、现代控制技术为手段来保障电网智能化运行，以电网运行效率及稳定性的显著提高来引领智能电网迈向高级阶段；另一方面鼓励电网企业面向用户推动业务与数字化技术融合，提供全面的数字化业务服务并最终实现全部业务的高效数字化。在储能服务方面，实施储能装置的大规模分布式应用，提升可再生能源大规模接入时的电网安全水平和运行效率，兼顾需求侧快速响应和用户经济效益改善。在电能消费侧服务方面,基于透明电网的分布式能源与小微能源产销一体模式，实现能源供给模式由

10、集中式转向分布式；对用户能耗设备信息进行监控和感知，统筹控制用户的分布式电源、电能储存设备、可控负载，达到电能供需平衡。在数据资产运营方面，实现透明电网中所有设备、各类状态的数据信息深度透明，自由获取相关的历史信息、在线信息，合理预测未来数据信息。在设备及平台运维管理方面，以大规模应用的小微智能传感器、无线传感器为基础，构建泛在传感网络，形成监测电网设备、测量大电网广域大数据的基本能力。在能源及衍生品交易方面，依托电网的透明化，支持源网荷储参与者的自由选择、灵活交易，使得电力生产、输送、转换、消费、交易等的边际成本趋零。在能源产业金融服务方面，以透明电网作为构建能源生态系统的重要主体,发挥好“

11、管道平台作用，引领能源转型。（二）透明电网的基本特征1 .电网状态全面感知在线实时感知设备健康状态、环境状态等，实现电网状态监测、态势感知、智能运维。在线实时感知电网传输能力、电能质量等，实现电网安全风险评估、经济运行优化、智能决策调度。实时发布电网输配电价格、各类电力市场及辅助服务价格、交易过程/结果，便于“源网荷储参与者自由选择交易，市场监管者、各方参与者实时监控交易过程。2 .信息传递透明通过严格的权限分配实现信息共享，构建能源网络拓扑关系信息数据库。利用大数据分析技术，识别能源传输网络的拓扑信息并保持状态透明。整体规划多机构、多层面，兼顾一定独立性的应用部署模式，实行数据统一管理和信息

12、集成。3 .业务透明构建分布式控制和优化框架,驱动多个主体协同合作,配置全系统运行目标,完成各业务之间的相互衔接，实现业务透明。4 .运行状态透明运用系统安全性分析理论、大数据分析技术，实时研判各能源系统传输能力、供能质量等信息，全面掌握电网的设备信息、运行数据、日报数据。5 .广泛参与性通过泛在互联和深度感知，汇集各类资源参与电力系统的运行和调节，促进源网荷储协同互动，推动“源随荷动模式转向源荷互动模式。6 .自由存储和获取电网数据利用小微智能传感器、传感网络、软件平台以及通信技术、大数据技术、云计算技术、边缘计算技术、Al技术，实现电网的自由（无限/海量）数据存储和获取。7 .能源市场交易

13、状态透明网络各节点、各时段可供能的能力、质量、价格，各类辅助服务的价格趋向透明化和市场化，实时获取能源市场信息；市场盈利机制成熟，能源交易过程公平、公正、公开。（三）透明电网的发展蓝图1 .促进用能的清洁低碳在推进能源供给侧改革方面，建设透明电网将积极消纳清洁能源，推动电力市场深化改革,有利于完善与可再生能源相关的电力市场规则；完善天然气发电、可再生能源电力消纳保障机制，激励相关灵活性资源的投资；保持与电力规划的协调，优化电力系统调度运行。在优化能源供应结构方面，建设透明电网将遵循保障能源供应安全、促进能源清洁低碳的主线，推动煤炭清洁高效利用并严格控制煤炭消费总量；扩大天然气发电规模，提高天然

14、气利用水平；加快发展非化石能源，提高在电力消费中的比重；积极争取区外清洁能源供应，满足新增用能用电需求；改善重点领域、重点行业的电力使用效率，确保能源高效利用；提升终端用能的电气化水平，使得能源发展的环境效益深入终端层面。2 .保障用电的安全高效完善主干电网结构，在外部建设外环通道，在内部建设柔直背靠背通道;各分区组团互联，分层分区合理、区间联络清晰，消除电网短路电流超标、潮流大规模转移、交直流相互影响等电网运行风险。科学构建主网架结构，确保容量充足、结构清晰、运行高效、事故可控；提升电力基础设施的互联互通水平，改善电力安全保障与电力资源优化配置能力。基于透明电网的数字运营管控平台，从提高电力

15、系统抗风险能力、健全能源应急联通协作机制等方面开展能源抗风险体系建设，提高能源系统抗风险能力。将网络安全建设作为透明电网安全建设的重要环节，做好政策协调，制定规范标准，不断提升信息安全服务水平。全方位加强能源领域的资源、技术、贸易合作与融合，构建多元能源供应体系。强调透明电网安全发展，强化能源“储运网络，完善能源应急保障机制，提升能源系统抗风险能力，筑牢能源安全基石。统筹区域之间的能源发展关系，推动能源与制造、交通、海洋、信息等产业协同发展；以源网荷储协调发展、高效运行，促进资源优化配置与区域高质量发展。能源节约与高效低碳利用并举,推动能源消费革命,推广区域综合能源利用，抑制不合理能源消费，提

16、高能源利用效率。通过透明电网提质增效，开创节约高效、绿色低碳经济的用能新局面。3 .创新电力行业发展业态推动智能输配电产业发展。促进大云物移智链等信息通信技术与电力系统自动化产业的融合，实施核心设备的智能化升级与国产化制造，壮大柔性直流输配电成套设备、智能电网、用户端装备制造业。广泛应用主动配电网、“即插即用电力电子并网设备等，满足分布式电源的灵活友好接入需求。充分利用并整合现有基础来开展透明电网建设，推动智慧城市、互联网、信息通信技术与能源系统及能源市场的深度融合，引领能源互联网新技术、新模式、新业态，促进能源产业转型升级。通过能源生产与运营的智能化，促进电气化与信息化深度融合的能源消费，建立开放互信的能源