數字化賦能新電力

2020年我國能源消費產生的二氧化碳排放中，電力行業佔能源行業二氧化碳排放總量的42.5%左右，電力行業的碳達峯、碳中和進度將直接影響整個碳達峯、碳中和目標實現的進程。因此，大規模接入新能源、限制化石能源總量，構建以新能源為主體的新型電力系統，是實現清潔低碳安全高效能源體系的必要手段。

新型電力系統中，電源、電網、儲能、負荷（源網儲荷）各個環節相互耦合，使得電力系統的分析必須由過去孤立分析方式，向各個環節的協同分析轉變。因此，構建數字電網，形成以數據為核心的生產要素，推進電能、風能、太陽能等多種能量流和由數據構成的信息流的深度融合，打通源網儲荷各個環節，實現多能源網的協同互動，是電力系統對國家實現碳達峯、碳中和目標提供主動支撐的有效途徑。

深入發展電網數字化將有力地推進新型電力系統的建設：一方面，數字電網將使得數據採集終端在數量上越來越多、在類型上越來越廣，使得數據在數量和類型上大大增加。同時，各種跨域、跨業務數據系統之間的壁壘逐漸被打破，不同數據系統之間的數據共享為跨域、跨業務數據分析提供了廣泛的數據基礎；另一方面，數字電網的建設將催生更加有效的數據處理技術。邊緣計算、雲計算、人工智能等新一代數字技術的發展，將為新型電力系統中的不同場景、不同領域、不同業務提供更加有力的技術支撐。

在此背景下，如何有效獲取大量數據，並對其進行關聯和綜合分析，實現對新型電力系統中各個環節各類場景的準確、統一和全面感知（即數據融合），是電網可觀、可測、可控的重要手段。

新型電力系統中的數據融合主要包括三個關鍵步驟：第一，數據採集層面，通過廣泛部署小微傳感、芯片化智能終端和智能網關，採集大量數據，為電網的全面感知提供有效的數據基礎；第二，數據處理方面，通過充分發揮運用數據融合技術，充分挖掘數據間的關聯性，實現數據間的補充和增強，增強新型電力系統中萬物互聯和全面感知的能力；第三，數據應用方面，通過跨領域、跨業務數據系統之間的數據共享，加速實現電網狀態、設備狀態、交易狀態、管理狀態的全面透明。

新型電力系統中，數據融合有利於對目標進行精確感知，從而實現電網的全面可觀：數據融合從多種維度對同一目標進行感知，使得被感知目標全面可觀；精確可測：單一數據表徵的信息有限，一定程度限制了目標感知的精確性，數據融合通過數據之間的補充和增強，實現被感知目標的精確可測；高度可控：對被感知目標的全面可觀和精確可測，使得目標越發“透明”，有利於實現其高度可控。

新型電力系統中，數據融合有利於實現源網儲荷各個環節的協同，從而能統籌好新能源與電力保障的關係：風光等新能源發電具有較強的隨機性、波動性和間歇性，在目前技術條件下可能出現因其波動性導致的電力支撐能力不足問題，且新能源發電對極端天氣的耐受能力相對脆弱。數據融合通過電網和新能源之間的協同運行，使電網及時做出相應措施應對新能源的不穩定性，保障電力持續穩定輸出；統籌好新能源與電網安全的關係：新型電力系統中，源網儲荷各環節高度電力電子化，電網將呈現低轉動慣量、寬頻域振盪等新的動態特徵，電力系統的穩定性問題更加複雜。數據融合通過多能源之間的融合，準確把握新型電力系統的運行特性；統籌好新能源與電能供應經濟性的關係：新能源能量密度小、發電年利用小時數低，且大型新能源基地通常遠離負荷中心，為保障高比例新能源併網消納、系統安全與可靠供電，總體上新型電力系統建設和運營成本將上升。數據融合通過統籌系統可靠安全供電和經濟性之間的關係，結合電價趨勢分析，推動電源側降本增效，用户側節能提效。

（董旭柱系武漢大學電氣與自動化學院院長，姚森敬系南方電網數字電網研究院有限公司新型電力系統數字化技術研究所所長）