2022年中国电力数字化行业研究报告 市场现状、各环节转型实践、典型案例及展望分析

1.前言:电力数字化研究范畴及背景

研究范畴:聚焦发电与电网企业转型

数字化技术渗透至电力产业“发-输-变-配-用”各个环节。从转型主体看,发电侧以五大四小发电集团、地方发电巨头为 研究主体,探讨其在双碳、电力体制改革的宏观及产业环境下,基于数字化技术实现从电力生产、运营到服务的全域转型。 输配用侧以国家电网、南方电网为研究主体,探讨其构建智能电网的阶段性重点及典型实践,描绘我国智能电网全景图。 除此之外,下游电力消费结构与模式的变化对电力生产主体的影响力不容忽视,本报告同样会探讨电力企业在复杂的产业 环境中如何实现业务创新发展、数字生态及产业融合,并对其数字化转型提供综合性见解 。

研究内容:数字技术与新型电力系统

「新型电力系统」 覆盖“源网荷储”四大环节,是中央在能源生产、存储、分享与消费模式改变的背景下提出的建设目 标。 在此背景下,电力企业纷纷加大其在新型电力系统建设领域的科技创新投入,投建项目类型主要分为科技与数字化两类。 科技类项目聚焦复杂大电网安全稳定运行和控制、大容量风电、高效光伏、大容量储能以及低成本CCUS等技术创新;数 字化类项目覆盖电力企业生产、运营及服务全域,聚焦在“大云数物移智”技术与电力科学技术的深化结合。

宏观背景:双碳对能源绿色化及电力消费清洁化提出更高要求

实现双碳目标是中国对世界的郑重承诺,也是我国新型电力系统全面铺开建设的重要动因。这一战略目标的实现很大程度 上取决于能源与电力的清洁化程度,以及数智化与分布式能源、智慧能源电力和清洁低碳能源开发利用等技术的应用。据 国家能源局数据显示,火电是我国主要的电力供给来源,装机比重达50%以上,但在双碳战略的要求下,火电装机比重逐 年减少,新能源电力装机比重和供电能力明显提高。与此同时,清洁能源消费占比持续提升,2021年水电、核电、风电 及太阳能发电等清洁能源消费量占能源总消费量的25.5%。能源结构转型任重而道远,数字技术与电力技术的深化结合将 成为推动电力企业可持续发展及实现双碳目标的重要引擎。

产业环境 :保障电力供需动态均衡,积极应对电力消费结构变化

2021年,我国全社会用电量达83129亿千瓦时,同比增长10.5%。分产业看,受数字经济发展影响,以第三产业为首的 新兴领域用电需求陡增(E.g. 充换电服务业),2021年第三产业用电量同比增长17.8%。然而电力生产增速放缓,2021 年全社会用电量超出发电量约0.2万亿千瓦时。电力企业既需要保障电力供给的稳定可靠,解决电力峰值缺口等问题,也 需通过电力技术创新和电力市场化改革,进一步降低供电成本,让社会用户享受电力规模经济带来的“便宜电”,顺应电 力消费结构变化趋势。

政策引导(国家级): 推动电力市场体系改革,引导新型电力系统建设

近些年,为适应能源结构转型,国家发改委、能源局等部门出台一系列政策来完善全国统一电力市场体系,进一步培育多 元竞争的市场主体,健全电力市场交易规则及系统运行调节机制,完善适应可再生能源局域深度利用和广域输送的电网体 系,提高电力系统“源网荷储”一体化水平。

政策措施(地方级):各省市积极推进能源互联网建设,提升电网智能化水平

在国家的支持和引导下,“智能电网”、“大数据”、“新能源”、“电力市场交易”等关键词频频出现在各省市的政策 规划中。整体来看,各省市十分重视智能电网、储能以及特高压基建等方面的规划与建设。局域来看,上海、浙江等发达 地区着力研制综合能源系统,共建智慧能源平台,加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设。陕西等地区则充分挖 掘地方优势,推进新能源并网建设,加快新一代技术与电力系统的融合,建设现代能源基础设施。

技术变革 :数字化技术助力能源互联网建设,赋能电力多元化发展

新基建催生新电力。“大云数物移智”等技术在电力领域的大规模、大范围应用赋能软、硬件设备,实现电源侧、电网侧、 负荷侧及储能侧各类可控资源与信息的数据接入与处理,全面提升我国电力产业的数字化、网络化和智能化水平。数字化 技术与“电、气、热、信”等多网进行横向紧密耦合,与“源网荷储”等各环节进行纵向高效深度融合,有助于多终端、 跨地域、跨业务电网的建设,实现万物互联及人机交互。新基建以点带链、以链带圈,推动电力产业在生产、输电、交易、 用电的全链路数字化发展,助力可靠、安全、高效、智能的能源电力互联网建设,全方位增强电力系统总体运行效率。

2.洞察:中国电力数字化市场发展现状

市场规模 :电力数字化增长具备持续性,预计2025年市场规模达839亿

我国电力数字化市场规模呈稳健增长态势,2019年受《关于进一步严格控制电网投资的通知》影响,两大电网的投资增 速有所放缓。“十四五”规划明确了智慧电网、智慧电厂的建设目标,两大电网及发电集团在数字平台、物联网平台及场 景化应用软件上的投入需求将持续释放。据艾瑞建模测算,2021年中国电力数字化核心软件及服务市场规模为414亿元, 2021-2025年复合增长率为19.3%,预计2025年市场规模达839亿元。

玩家类型 :参与电力数字化建设的主体专业化、多元化程度加深

电力数字化市场较为分散,玩家众多,且均在各自专业化及细分领域深耕多年。整体看,电力系统内部的科研院所及专业 电力数字化建设厂商在电力行业的聚焦程度更高,经数年实践沉淀电力行业认知,能更好地满足客户特定数字化需求。体 系内的信息建设单位更是垄断调度自动化、设备管理等核心业务系统的开发,具备较强的核心竞争力。专业电力数字化厂 商业务布局全面、人才聚集优势明显;综合软件厂商聚焦电力企业“管理域“;互联网头部厂商在通用技术沉淀、人才吸 纳方面更胜一筹,呈现出加速布局的趋势。

产品矩阵: 面向新型电力系统的「新兴」产品是未来投资重点

电力数字化服务商在项目交付后的业务增长点有二:一是加深应用前沿技术,实现原有系统的创新迭代,例如增强设备监 测系统的智能化程度;二是及时满足电力企业的新需求,例如以绿色转型为目标延伸的双碳咨询服务、综合碳排监测等。 艾瑞根据项目“基因”将数字化产品及服务分为「传统」和「新兴」两类。

具体而言,「传统」产品包括IT基础设施、智 能运维和自动化控制管理系统,其目的为支撑电力企业核心生产、运营与管理等环节,在未来很长一段时间内仍是电力 (尤其是发电企业)的投资重点;「新兴」领域当前投入规模小、增速快,是带动电力数字化市场增长的重要引擎。 传统和新兴产品并非替代,而是互补的关系。通常电力企业会将“新兴”技术能力融入“传统”产品模块中来提升IT体系 的创新能力,在相同条件下,电力企业也倾向与提供「传统」数字化产品及服务的供应商合作。

新进入者展望: 持续打造技术生态,创新商业模式

电力数字化的市场进入壁垒较高,电力企业对服务商的技术能力及行业理解要求高,且倾向选择有长期合作关系的供应商。 随着电力产业环境变化,电力企业转型需求被释放,越来越多的“跨界巨头”竞相参与,加剧市场竞争;同时,众多服务 商持续改革其商业模式以谋求增长,头部电力信息化厂商由专业电力系统供应向电力咨询设计、系统集成到实施运维的一 站式综合服务商转变。对市场新进入者而言有两方面机会点,第一:抓住“双碳”机遇,以新型电力系统绿色转型为核心 提供「新兴」产品模块;第二:多方联合打造技术生态,从深度学习、数字孪生、隐私计算等前沿技术切入,补足传统信 息化厂商的技术短板。

3.拆解:中国电力各环节转型实践

发展历程及阶段性重点: 由政策驱动走向市场驱动,进入精细化管理建设阶段

早期电力数字化转型聚焦生产与管理环节,核心目标是应用通信、自动控制、计算机、传感等信息技术,保障电力生产的 稳定可靠及综合管理水平的提升。随着产业发展,电力企业对全链数字化转型的需求开始萌芽,并逐步深化数字技术与各 环节的融合。直至“十三五”末,多数电力企业已奠定扎实的信息基础,积累海量电力数据,大型电力集团已构建统一的 数字平台,初步形成全面的转型体系。十四五期间,以建设新型电力系统为目标,“大云数物移智”与电力技术将进一步 深化结合,推动电力企业数智化转型。

普遍性痛点: 解决IT层遗留问题,提升各个环节数字化水平

与大多传统企业相同,早期电力企业数字化落地缺乏统一的顶层设计和复合型数字化人才等要素的支撑,导致数字化转型 战略与企业传统的组织架构、业务流程、经营模式和企业文化不匹配,转型阻力大,且通常局限在某一部门或某一环节, 无法实现全局效能的提升。在具体实施过程中,由于缺乏统一的选型标准,各级单位选择与不同的供应商合作搭建系统, 导致IT架构难以统筹管理,电力数据无法实现高效的沉淀及应用,数据孤岛严重。在此背景下建设的数字化系统仅能满足 日常的生产经营活动,无法满足新型电力系统灵活敏捷与可靠高效的核心诉求,无法高效地应对复杂环境,电力企业自身 也很难实现业务创新发展。

需求(采购)特征:以数字化平台采购为核心,呈现多元化特征

艾瑞以「电力数 字化」、「电力 信息化」为关键 词统计过去16个 月的招投标项目, 并根据项目类型 划分为场景化应 用、数字化平台、 (软硬一体)解 决方案三类。 综合看,管理域 数字化系统采购 频次最高,客单 价相对低;解决 方案采购频次最 低,软硬一体的 解决方案客单价 高,咨询类较低, 价格分布区间较 广;数字化平台 采购频次中等、 单价高,目前处 需求核心区。

转型框架: 统一的顶层设计、数字基建及场景化应用缺一不可

电力企业具备业务范围广、分布地域辽阔、管理幅度较大和决策流程长等特点,其转型的首要目标是建设集团各级全覆盖、 业务内外全贯通的数字型现代企业,提升全链条、全业务的智慧集成。从转型框架看,首先,以智慧集成为目标导向,建 设一体化、平台化、网络化的数字化底座,促进数据流、信息流、业务流的高效流转。其次,基于数字化底座推进全业务、 全链条的数字化,实现对全局发展智能化应用的有效支撑;最终,加强集团内外部的信息共享与业务交融,与电力价值链 各主体建立生态合作关系,实现电力的产销协同、服务延伸与智能决策,共同探求企业高质量发展。

转型路径: 以生产运营全面智慧化为最终目标全面铺开

转型并非一蹴而就,身处不同阶段的电力企业需结合自身诉求和基础实力,基于通用框架创新转型路径。艾瑞认为电力企 业转型应分三步走:第一,自我洞察,梳理转型的核心诉求及企业内部可支撑的资源,制定清晰可行的建设计划;第二, 优化工具及方法论,有的放矢地投入资源,提升转型的投入产出比水平;第三,大规模推动全域(生产、管理、运营)数 字化落地,实现生产运营全面智慧化及服务内容与模式的创新。

发电侧(传统&新能源发电)

主导者:五大四小发电企业、地方发电巨头 

转型关键:双碳背景下,新型电力系统建设势如破竹,要求发电环节的绿色清 洁化转型。从生产结构看,未来很长一段时间,传统火电主导发电领域,新能 源发电占比稳步提升,如何发挥火电灵活调节能量、解决新能源发电难预测、 波动大等问题成为发电企业的核心关注点。除了核心生产环节,发电企业(尤 其是火电)盈利能力也受重重因素影响;电力市场开放化改革让越来越多的电 力主体参与市场竞争、加剧竞争,发电企业亟需增强核心竞争力、探求发展新 动能。数字化全面转型连接发电价值链,辅助发电企业实现生产、运营、服务 的降本增效和创新升级,是“十四五”期间发电企业的聚焦点。

驱动因素

电源侧绿色转型 :数字技术助力高弹性、高韧性的新型电力系统构建

保障电力生产的稳定可靠是发电企业的首要任务,其次是响应双碳号召,推动发电环节的清洁低碳化转型。传统火电仍是 发电侧的主力军,2021年火力发电量约占我国全社会发电量的71.13%,发电量同比增长8.4%。这意味着发电企业既需 增加电源结构多样性,提升新能源发电业务占比,也需对其以火力发电(煤电)为主导的业务模式进行调整,建设清洁高 效的火力发电系统。

二者对数字技术的应用、电力生产的智能化程度均提出更高的要求。以传统火电为主营业务的企业需 要利用数字技术提升生产和经营环节的效率与效能,例如基于智能巡检技术提升发电机组的利用效率;针对新能源发电业 务,企业可通过将AI、5G等数字技术与风功率预测结合,提升新能源的发电与利用效率,增强其稳定与安全性,解决弃 风弃光等问题,从而缓解新能源发电对旧电力系统带来的运行压力,最终实现对传统发电、可再生能源发电的高效运营。

电力市场开放化:碳交易与电力市场改革加剧发电市场竞争

碳交易、电力体制改革是电力市场的里程碑式事件,二者虽从政策、管理和交易体系上是完全独立的个体,但其相互影响, 且均对发电企业的业务模式产生巨大冲击。碳交易强调火电清洁化及低碳化,促使发电企业增加清洁能源装机,并利用碳 捕捉、碳封存等实现发电清洁化,侧面增加以火电为主营业务的企业运营成本,缩窄其盈利空间。电力市场开放化促进电 力市场交易,发电企业不遑抓住东风,实现业务创新转型。

精益化运营: 效率、安全、用户满意度及盈利能力全面提升

产业环境的变化无疑加剧管理粗放式、社会负担重及设备陈旧的发电企业的生存难度,高额的成本压力会直接影响电力企 业利润,甚至致使企业亏损。只有迅速适应市场变化、发展新型的生产经营模式、提升企业生产运营全流程的数字化水平, 才能紧握企业利润增长的秘钥。“十三五”期间,受煤价快速上涨、煤电产能过剩和市场竞价加剧等因素的影响,煤电企 业经营困难问题较为突出,企业亏损面超过50%,发电企业需要依托新一代数字技术,实现经营管理模式优化,提升内部 管理与管控水平。

除了基础的生产与管理环节数字化,规模大、实力雄厚的发电企业更关注如何结合自身优势布局高附加 值能源业务,探求发展新动能:一方面积极拓展综合能源服务业务,向产业链下游延伸,开展能源规划设计、多能源共赢 的服务;另一方面加大售电业务布局,如建立线上售电平台、培养售电业务人才、开展个性化定价与增值服务等。

建设重点:整合发电价值链

发电企业数字化转型聚焦电力价值链的中下游环节,具体而言指火电与新能源装机、生产活动,及面向两网、大企业客户 的电力销售。整体看,发电集团的数字化转型涉及企业内外部产业链的数字化及各项业务数据孤岛的集成化。传统能源发 电厂经过数年实践,发电厂本身智能化改造较为完备,现阶段更关注新一代数字技术与生产、服务环节的深度结合;针对 新能源,建设重点在于从新能源场站到区域集成系统,从发电预测到故障预警、调度管理、发电营销等全面建设升级。

应用展望

智慧火电:构建智慧电厂生态,全面提升生产管理及服务环节效益

智慧电厂概念于2017年提出,指以物理电厂为基础,将各个系统与信息技术、智能控制技术、发电行业技术结合而形成 的新型电厂。国务院、各地方政府和发电集团不断出台关于建设智慧电厂的文件,并明确指出要提升电源侧智能化水平, 加强传统能源和新能源发电的厂站级智能化建设。智慧电厂无疑成为传统电厂的重要转型方向。

新能源: 多源协同、多能互补,推动电力各环节全面智能化、互动化

毫无疑问,数字化技术是新型电力系统建设的重要引擎,更是调节新能源间断性、波动性、随机性等特征的有效手段,其 在新能源领域具备广阔的应用场景。发电集团数字化转型投入与装机量呈正相关,较传统火电而言,新能源装机量较小, 现阶段投入规模较小,未来会在能源生产与消费绿色转型背景下稳健增长。从整体转型路径看,新能源发电以泛在感知、 智能融合、互动化等为主要目标,智慧电厂则是新能源发电企业当下的建设重点,旨在基于大数据平台、物联网IoT、云 计算、机器学习及移动互联等先进技术实现选址建站和生产运营的智慧化。智慧化新能源生产运营也会进一步推动多源协 同、多能互补、供需互动的新型电力系统建设;电动汽车、屋顶光伏、智能家居广泛应用,将会推动用电负荷多元化发展。

中国华能集团

推进数字技术与产业融合,建设“智慧华能”

作为国有重要骨干企业,中国华能充分利用数字技术为电力生产和能源服务赋能,持续推进工业化和数字化深度融合,加 快推进业务创新和模式变革,努力推动能源发展质量变革、效率变革和动力变革,加快构建清洁低碳、安全高效的能源体 系。中国华能在生产运营数字化、企业综合治理数字化、分析决策数字化及生态运营数字化四个方面进行了卓有成效的探 索和实践,处于重点突破、引领示范的发展阶段,完成了主要产业和企业管理重点业务的数字化转型。未来,中国华能将 继续利用数字化力量,实现由能源生产型企业向生产服务型企业的角色转变。

积极推动工业互联网在发电领域的广泛应用

中国华能推进数字技术与实体经济的深度融合,建设智慧电厂、智慧矿山等数字化转型示范项目,以新能源智慧运维平台 为基础,逐步接入水电、火电、燃机、核电等生产数据,形成中国华能统一的智慧能源数据平台;同时挖掘数据资源,打 通数据壁垒,将数据资源作为重要的资产进行管理和运营,探索新业态新商业模式。此外,企业管理逐步实现全面数字化、 智能化,以财务共享中心为基础,牢牢把握核心元数据、根数据,不断开放和扩大数据资产,打造数字经济新动能,持续 增强企业核心竞争力,推动“数字华能”和“智慧华能”建设,加快建设“三色三强三优”世界一流能源企业。

输配电:两大电网-网络优化

主导者:电网企业 

转型关键:电网架起了产能侧与用能侧间的桥梁,不仅关系着自身企业的降本 增效,更关系到整个电力系统的优化配置与转型升级。在能源结构转型的背景 下,电网数字化转型的关键在于提高电网企业配电和变电的数字化能力,以应 对分布式电源的波动性;构建营销平台以挖掘并满足用电侧多元化需求;构建 可观、可控的智能电网以保障我国电力供需平衡,赋能双碳目标下新型电力系 统建设。

驱动因素

输/变/配电与调度环节: 电力资源与负荷逆向分布,间歇性电源大比例接入

我国能源资源与负荷呈现逆向分布,煤炭资源多集中在西部和北部,水能、太阳能主要分布在西北和西南地区,而能源需 求则集中在东部。这使得电力能源在长线路、跨区域传输时,面临规划输变电线路、网损线损等问题。此外,随着新型电 力系统的建设,风能、水能、太阳能等清洁能源作为电源大比例接入电网,其自身的季节性和间歇性对电网供给的稳定性 造成一大挑战。同时,配电网充电桩、分布式能源等多主体接入,也使配网负荷呈现非线性等特点,电网潮流复杂化加大 了电网灵活调度与准确预测分析的难度。传统的电网运维很大程度上依靠人工巡检,存在着过程难以管控、安全事故频发、 信息化程度低等问题,极易造成巨大的人员与财产损失,难以适应智能电网发展需求,因而急需通过数字化应用减少输变 电线损率,提高调配电智能化水平。

售/用电环节: 电力市场化改革,用电场景多元化,倒逼电网优化运营管理

电力体制市场化改革及终端用户多元化应用场景对电网售/用电环节的数字化转型有着极大的影响。一方面,电力体制改 革改变了电网企业的盈利模式,利润空间被挤压,市场竞争加剧。同时,电网复杂性显著增加,企业必须进行数字化升级 合理控制成本,提升输配电效率,减少线损,扩大自身的利润空间。另一方面,终端用电侧用电需求趋于综合化、用电场 景多元化,但传统电网终端数据采集存在低频、分散的情况,导致大量用户数据流失或应用不足,无法实时反馈和实现供 需平衡。此外,智慧用电被列为数字经济和智慧城市建设的重要内容,通过智能感知等技术采集边远层的信息数据,构建 基于用户端的电力大数据,可充分反映宏观经济、居民生活等情况,对国家治理有重大应用价值。

建设重点: 推进配/变/用电环节智能化是智能电网建设的重点

在双碳目标和“互联网+”的风口下,布局智能电网成为国家抢占未来低碳经济制高点的重要战略,国网和南网作为国家 智能电网建设的主要参与方,在电网智能化方面投资比例逐年提高,其中变电、配电和用电环节的智能化为建设重点。据 2020年《国家电网智能化规划总报告》,国家电网智能化投资比例不断提升,在2016年至2020年间,占总投资额比例达 12.5%,其中约76%用于变、配、用电环节智能化建设。

配电网作为连接客户的最后一公里,对供电质量有着决定性影响, 是实现“双碳”目标的基础。根据国网、南网的发展规划,国电配网预计投入超1.2万亿,占电网建设总投资60%以上。 南网配网计划投入3200亿元,预计占电网建设总投资的48%左右。数字化技术助力改变电网传统运营与管理模式,使电 网企业得以应对发电侧分布式能源接入、电网侧系统复杂程度提高以及用电侧用户需求提高等挑战。

建设内容

输/变/配电与调度环节: 沉淀运营数据,提高电网运行经济性

输电、变电、配电与调度作为电网生产部门和调度部门的主要环节,其数字化转型关系着“源网荷储”的协调互动以及能 源互联网的构建。⎾智能输电⏌:除了特高压输电线路建设,输电环节的数字化建设主要在于通过智能巡检、AI与ORC 等技术实现在线监测线路故障,提高线路防灾减灾能力,降低线损率;⎾智能变电⏌:建设智能变电站实现信息采集自动 化以及在线分析决策,最终实现变电站无人值守;⎾智能配电⏌:利用分布式电源接入、微电网、配电自动化等技术对配 电网进行智能化监控管理,提高供电稳定性,实现电网经济高效运行;⎾智能调度⏌:构建智能调度系统,实时监测电网 运营情况,确保电力供需平衡,辅助电网运行实施方案。

售/用电环节 :沉淀电力营销数据,赋能电网经营管理决策

售电与用电环节旨在通过销售电力、提供多元化用电服务,为电网企业带来良好的经济和社会效益。随着电力市场化的推 进,电力中长期和现货交易体系日趋形成。模拟仿真平台、辅助决策系统、云平台等数字化建设能够有效提高电力交易数 据的准确性和时效性,也使电力市场交易体制日趋完善和灵活。用户需求影响电价,在用电侧,企业通过智能电表与用电 信息采集系统的建设,有效采集并分析终端用户的用电数据,有助于售电端推行合理的阶梯定价策略,完善价格机制。

与 此同时,通过在用电环节构建智能化双向互动体系,沉淀用户数据,企业可实现电网与用户双向互动,进行负荷管理及线 损分析,最终实现自动抄表、错峰用电、用电检查、负荷预测和节约用电成本等目的。此外,基于海量用(售)电数据和 社会经济相关数据,电网企业建立电网大数据分析模型与预测模型,以实现跨业务、实时快速的分析与预测,赋能企业经 营和决策。

建设展望:精准管控助推节能减排,保障优质可靠电力供应

虚拟电厂(Virtual Power Plants,VPP)是应对分布式能源大规模接入并网的重要技术。其运作模式为通过先进的控制、 计量、通信等技术聚合可控负荷、储能系统和电动汽车等不同类型的分布式电源,通过集中控制方式、分散控制方式或完 全控制方式软件架构实现多个分布式能源的协调优化,参与电力市场实时交易和大电网运营,实现电力削峰填谷供需平衡。 目前,VPP技术在欧美发达国家有着较为成熟的发展,而我国由于能源体制中发电、输配变电、用电三方相对独立,目前 尚未形成较为成熟的成套解决技术,处在初期试点阶段。但随着能源互联网建设以及电力市场化改革的推进,输配电网建 设将进一步挖掘VPP技术潜力,降低分布式能源增长所带来的调度难度,保证安全、可靠、优质、高效的电力供应,满足 经济社会发展对电力多样化需求的总体目标和基本要求。

国家电网

守正坚强电网,创新泛在物联,实现“三型两网”战略目标

国家电网公司以“枢纽型,平台型,共享型”能源互联网基本特征为基础,立足公司产业属性、网络属性和社会属性,深 化实施“三型两网、世界一流”战略,建设“三型”企业。国网以推进建设智能电网和泛在电力物联网的信息物理融合发 展为目标,促进能源流、业务流和数据流“三流合一”,优化配置能源资源,为满足多元用能提供有力支持,推动传统电 网向能源互联网的转型跨越。根据“十四五”规划内容,我国电力能源目前处于向新能源转型阶段,2021年至2026年主 要发展方向为建设新能源体系与发开清洁能源。据此,国网将以新能源为供给主体、以坚强智能电网为枢纽平台、以“源 网荷储”互动和多能互补为支撑,构建具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动基本特征的电力系统。

构建合作共赢的能源互联网生态圈

国网应用5G电力虚拟专网、图像智能识别技术、数字化全过程质量管控平台、数字化配电网、5G虚拟测量平台等技术, 实践于发电环节的综合管理、输电环节的无人智能巡检、变电环节的全过程质量管控、配电环节的设备故障诊断验收、用 电环节的生产现场监测等典型场景,向用户提供更安全、智慧、经济、便捷的综合能源服务。国网将5G与其他信息技术 结合,打造数个智慧平台,实时监测电力各环节运行、降低监测成本、辅助决策输出,实现资源可视及可管。除此之外, 国网还将数字化应用到电力各环节中并建立数字化全过程质量管控平台,实现项目管理全程可视化,“智”行合一,打造 智慧企业。

南方电网

“4321”架构全面支撑南网新型电力系统建设

南方电网公司创造性提出“数字电网”理论、架构和方法体系,通过四大业务平台(电网管理平台、客户服务平台、调度 运行平台、运营管控平台)、三大基础平台(全域物联网、南网云、电网数字化平台)对接国家工业互联网、数字政府及 粤港澳大湾区利益相关方,建立完善南网统一的云化数据中心,形成⼀个数字化、智能化、互联网化的新型电网。数字电 网以“电力+算力”支撑绿色能源供给体系,通过安全运行体系、数字化保障体系和数字资产管理体系给予全方位保障, 以数字电网、数字服务、数字运营及数字产业推动“数字电网运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商”的 战略转型,是践行国家能源战略的重要举措。

依托数字技术实现全链路服务创新与效能提升

南网将电网的规划、建设、运营、管理和服务与新一代数字化技术深度融合,开发了南网在线、南网智瞰、南网智搜等一 系列数字产品,应用于发/输/变/配/用电各环节。南网将以实现绿色低碳的清洁发电、建设安全高效的智能输电、建设灵 活可靠的智能配电、建设开放互动的智能用电为目标,推动多能互补的智慧能源建设,全面提升电网数字水平。南网在数 字电网上的应用获评能源数字化示范工程,实现“智能、安全、可靠、绿色、高效”的数字输电及变电,建成“资产透明、 运行透明、管理透明” 的数字配电网,最终实现智慧用电、有效减排的“数字+绿色”发展理念。

4.实践:中国电力数字化典型案例

阿里云 :智能技术是推动“源网互动”新型电力系统转型的重要引擎

“源随荷动”传统电力系统向“源网互动”的新型电力系统转型对电力发、输、配、用等各环节提出更高要求。面对高比 例新能源消纳等系列难题,数字化转型成为保障电力供需实时平衡、电力电子设备稳定可靠的关键。阿里云不断夯实基础 设施云化、核心技术互联网化、应用数据化智能化三方面地基,是支撑新型电力系统数字化“大楼”的重要力量。

华为云

电力数字化军团助力电力数字化转型“平台+生态”战略

2022年3月华为电力数字化军团正式组建,由博士、科学家、工程师、销售等专家群体组成,聚焦电力行业与数字化技术, 实现架构、平台、应用和运营持续迭代发展,践行“平台+生态”战略,持续助力数字化技术解决电力行业问题、创造价 值。该军团的组建顺应了数字化和碳中和这两大全球发展趋势,具备较大的发展潜力。随着能源转型的不断深入,新型电 力系统源侧低碳化、网侧数字化、荷侧电气化的趋势已经成为行业共识,智慧化成为新型电力系统应对“高比例清洁能源 供应、高互动电气化能源消费、高弹性能源配置网络、高融合能源数字化系统、低成本低碳能源市场”挑战的关键技术手 段。该军团将会整合华为内部力量,提供行业场景化的数字化转型方案并助力电力行业的数字化转型。

“3 intelligent”解决方案赋能新型电力系统

华为坚持平台+生态战略,融合创新ICT技术、电力数字平台与行业实践经验,以“3 intelligent”战略引领智慧发电,智 慧电网,智慧服务领域场景化解决方案,助力电力企业实现安全、高效、绿色、创新的转型升级,实现可持续发展。 在智慧发电领域,华为精准感知数据,优化生产过程,减少人工干预,实现发电环节的安全、绿色、高效。在智慧电网领 域,华为实现智能互联,电网全面感知,支撑电网的安全高效运行。在智慧服务领域,华为联合生态伙伴,提供场景化方 案与数字化服务,助力电企优势发挥。

朗新科技

以B2B2C业务模式,赋能电力能源消费领域升级与创新

朗新科技专注能源数字化20余年,电力客户覆盖上海、广东、云南等22个省市,服务超2.7亿电力终端用户,业务布局与 模式日趋完善,完成了B2B2C模式的转变,逐步形成能源数字化与能源互联网双轮驱动的发展战略。一方面,朗新科技 业务以B端的软件、系统建设和服务运营为主,通过提供电力能源领域数字化解决方案,沉淀中台能力与平台产品,助力 国家电网、南方电网等客户实现数字化升级。另一方面,通过携手支付宝、银联等战略合作伙伴,自建能源互联网服务平 台,为C端用户提供水电等生活缴费服务,同时不断开拓聚合充电、屋顶分布式光伏平台等新场景,促进终端能源消费电 气化和场景化。未来,朗新科技将持续深耕能源数字化市场,践行“双碳”战略,以能源数字化+能源互联网解决方案助 力低碳绿色的能源服务新场景构建。

深耕用电服务核心系统,全面参与新型电力系统建设

朗新科技基于“云大物智移链”新一代信息技术,打造其极具竞争力的电力营销系统。利用供电服务、营销运营、电网维 护等能力,通过容器、分布式服务等微服务支撑开展客户服务、售电业务、抄表管理、线损管理等营销业务域;与人财物 等企业内部系统无缝衔接;为居民、企业与政府客户提供网上服务、自助服务等智能服务。朗新科技不断深耕用电服务核 心系统,与国家电网和南方电网等公司开展大范围合作,处于市场领先地位。随着用电侧数字化需求的进一步提升,朗新 继续深耕能源运营、用电服务等用电侧数字化服务业务,全面参与了国网能源互联网营销服务系统 (营销2.0)项目建设, 助力数字化转型与新型电力系统的建设。

5.展望:趋势与前景

需求升级:东数西算

2022年2月,国家正式启动“东数西算”工程,这一举措对提升国家算力水平、推动区域协调发展至关重要,对电力企业 而言更是新的机遇与挑战。一方面,“东数西算”工程涉及数据中心的建设,目前已在8个算力枢纽内规划设立10个数据 中心集群、明确绿色节能等目标,未来也会更加集中在西部地区,增强新型电力系统的稳定性以应对削峰调谷的需求。另 一方面,“东数西算”有效利用西部地区的可再生能源,将数据中心与电力系统协同调度,降低数据中心能耗和碳排放, 促进其绿色低碳发展和“双碳”目标实现。

技术突破

智慧储能:储能与数字技术结合,推动分布式与集中式能源整合平衡

储能是保障发电侧、电网侧、用电侧弹性用电的重要支撑工具。储能凭借其快速功率调节和供蓄能力,在平滑间歇式能源 功率波动、削锋填谷、改善电压质量及保障电力安全方面均发挥重大作用。 2021年8月,国家发改委及能源局发布《关 于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》,鼓励更多发电企业自建储能,构建风光储新型电 力系统,加速储能环节联动建设。储能之于电力数字化,如数据存储之于芯片,是电力生产、输配送和消费中不可或缺的 一环,储能技术部署的便利性决定能源网络数字化的深度。未来,储能技术将与数字技术深度结合,赋能发/输/变/配/用 电全环节,协同推动新型电力系统建设。

数据与数字技术: “大云数物移智”创新应用推动生产力与生产关系变革

5G 、区块链、数字孪生等技术进入应用突破期,广泛应用于电力系统设备巡检、新能源发电监测、系统辅助分析等重要 环节,深刻改变能源电力生产与利用方式。未来,电力企业将与跨界用户携手释放电力大数据价值,建立可持续发展机制 与合作模式,依托多方业务、资源优势来发掘更广泛的跨界业务合作场景,持续探索构建”电力大数据+“的合作新模式 及新业态,共同赋能我国数字经济发展。

技术保障:数据网络安全

电力系统是国家关键的基础设施,为民众日常生活以及其他关键信息基础设施提供能源保障。海量电力生产运营数据和营 销数据存储于核心系统并逐渐云化,一方面给电力大数据价值释放提供便利,但也为电网数据的网络安全带来一定风险和 问题,诸如盗用、泄漏、篡改、删除等。此类安全问题一旦产生,便会威胁国家安全,造成社会生产瘫痪、交通瘫痪、设 备损坏及环境污染等恶劣影响,导致巨大的个人与社会经济损失。因此,随着电力行业大融合的趋势,电力企业更需加强 数据在采集、传输、存储和使用等过程的安全性,保障全天候、全时域及全生命周期的生产安全和信息安全,逐步向体系 化安全运营的方向发展。

行业生态:智慧电力服务圈

未来, 各行业主体会继续依照“平台+生态”的思路,开展互惠共赢的能源互联网生态圈建设。以电力大数据为核心轴进 行新业态与新模式的探索,与发/输/变/配/用各环节的企业、用户以及上下游的设备制造商、互联网公司、政府部门、科 研院所等主体合力打造数字化的能源新生态。


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