云上新型电力系统（2022年）-阿里云&中国电力发展促进会.pdf

Contents 目录 序言 前言 第一章 新趋势与新挑战 电力系统发展呈现的新趋势 ································ 08 电力系统发展面临的新挑战 ································ 10 第二章 云上新型电力系统 从“电力上云”到“云上电力” ····························· 12 云上新型电力系统特征 ···································· 13 云上新型电力系统发展重点 ······························· 13 P03 P05 P07 P11 P17 第三章 云上发电 发电行业面临挑战 ········································ 18 传统火电转型升级 ········································ 18 新能源发电智能升级 ······································ 22云上新型电力系统 （2022） CONTENTS 第四章 云上电网 数字基础设施云化 ········································· 26 核心业务重构上云 ········································· 29 生产运行云上智能 ········································· 34 数据业务云上增值 ········································· 37 P25 P43 P50 第五章 云上用电 分布式光伏与储能 ········································ 44 虚拟电厂 ················································· 47 第六章 云上新型电力系统展望PREFACE 序言 当前，积极落实“碳达峰、碳中和”战略目标，大力构建新能源占比逐步提升的新型电力系统，加快全 国统一电力市场建设已成为电力行业深入推进“四个革命、一个合作”能源安全新战略的重要任务。 与传统电力系统相比，新型电力系统中电能在发、输、配、用各个环节的输送与配置将发生很大的 变化，尤其伴随新能源占比的不断提升，集中式与分布式并举，电力电子化持续加速，终端用能将呈现 更加多元化和个性化。因此，如何保持电力供需的实时平衡，维持庞杂的电力设备的安全稳定运行，以 “大云物移智链”为代表的新一代数字技术将成为支撑新型电力系统建设的关键。为此，如何通过数字化 技术手段，挖掘电力行业的数据资源，优化电力行业生产运营业务，协助电力行业碳排放量降低，提升电 力行业可再生能源利用能力，已成为当前电力行业企业实现高质量发展的重要途径。 阿里云公司作为龙头科技企业，自2016年进入电力行业以来，积极开展电力技术与数字技术的融合创 新，在业务创新和商业模式创新方面先后与国内大型电力央国企国家电网、南方电网、中国大唐、龙源电 力等开展合作，在电力企业基础设施云化、核心系统上云、云上业务创新、云上数据增值等领域积累了宝 贵的数字化实践经验，内容覆盖发电、输电、用电的各个环节，得到行业客户的认同，为电力行业的数字 化转型与创新发展贡献了力量。 这次阿里云公司率先提出“云上新型电力系统”，与传统电力系统上云侧重IT架构升级不同，“云上新 型电力系统”与云平台、云上数字技术融合的更加紧密，更加关注电力新业务、新模式的培育和孵化，将“ 数据+算力+算法”的赋能作用嵌入到电力系统的生产管理、经营决策等各个环节，将为电力系统的转型升 级和创新发展注入新动能。“云上新型电力系统”是绿色低碳的电力系统，同时也是一个致力于探索提升资 源配置能力、系统平衡能力和清洁能源消纳能力的电力系统，作为一个概念的创新和理念的创新，也是当 前电力行业数字化转型的一项重要的实践创新。通过云上数字技术构建“云上发电、云上电网、云上用电” 的新模式，将为城市、园区、工商企业以及居民用户等提供更加安全、高效、智能、经济的用能服务，助 力全社会绿色生产和生活。 中国电力发展促进会（简称电促会）第四届理事会成立以来，在巩固原有服务电力规划发展的基础上， 将促进“大云物移智链”为代表的新一代数字技术在电力行业的融合应用作为核心服务业务，在分支机构设立 和会员发展结构方面做了积极的布局，电促会积极倡导“跨界、融合、增值、共享”服务理念，努力为会员 企业“筑平台，建生态”，在服务会员过程中，既注重立足企业看行业，也重视从行业看企业，阿里云公司 提出的“云上新型动力系统”，依托阿里公司独特的技术优势，在跨界融入电力企业的数字化转型中开展了 大量的案例实践，作为贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念的电力行业第三方平台，电促会 在服务实践中深刻地体会到《“十四五”数字经济发展规划》中指出的“支持高校、龙头企业、行业协会等 加强协同，建设综合测试验证环境，加强产业共性解决方案供给”的重要意义。电促会与阿里云公司的战 略合作，旨在充分发挥双方的资源优势，以期共同为电力行业数字化转型贡献智慧和力量。 借此机会，我们也热诚地希望与阿里云等会员单位和广大电力企业一道，积极贯彻新发展理念，遵循 数字经济发展的内在要求，加强交流互动，面向市场，积极探索资源共享与共生发展，通过协会平台精心 策划行业或企业白皮书、组织走进会员单位、开展联合调研攻关、构建虚拟研发中心、设立揭榜挂帅与赛 马机制等多种服务方式，大力推进行业开放产业体系与开源技术体系建设，通过“共建、共治、共享、共 赢”第三方平台，积极促进电力相关“供应链、产业链、价值链、创新链”的优化整合，集思广益，共同为 构建电力行业高质量发展新格局而努力！ 中国电力发展促进会常务副会长兼秘书长 云上新型电力系统 2022PREFACE 当前，积极落实“碳达峰、碳中和”战略目标，大力构建新能源占比逐步提升的新型电力系统，加快全 国统一电力市场建设已成为电力行业深入推进“四个革命、一个合作”能源安全新战略的重要任务。 与传统电力系统相比，新型电力系统中电能在发、输、配、用各个环节的输送与配置将发生很大的 变化，尤其伴随新能源占比的不断提升，集中式与分布式并举，电力电子化持续加速，终端用能将呈现 更加多元化和个性化。因此，如何保持电力供需的实时平衡，维持庞杂的电力设备的安全稳定运行，以 “大云物移智链”为代表的新一代数字技术将成为支撑新型电力系统建设的关键。为此，如何通过数字化 技术手段，挖掘电力行业的数据资源，优化电力行业生产运营业务，协助电力行业碳排放量降低，提升电 力行业可再生能源利用能力，已成为当前电力行业企业实现高质量发展的重要途径。 阿里云公司作为龙头科技企业，自2016年进入电力行业以来，积极开展电力技术与数字技术的融合创 新，在业务创新和商业模式创新方面先后与国内大型电力央国企国家电网、南方电网、中国大唐、龙源电 力等开展合作，在电力企业基础设施云化、核心系统上云、云上业务创新、云上数据增值等领域积累了宝 贵的数字化实践经验，内容覆盖发电、输电、用电的各个环节，得到行业客户的认同，为电力行业的数字 化转型与创新发展贡献了力量。 这次阿里云公司率先提出“云上新型电力系统”，与传统电力系统上云侧重IT架构升级不同，“云上新 型电力系统”与云平台、云上数字技术融合的更加紧密，更加关注电力新业务、新模式的培育和孵化，将“ 数据+算力+算法”的赋能作用嵌入到电力系统的生产管理、经营决策等各个环节，将为电力系统的转型升 级和创新发展注入新动能。“云上新型电力系统”是绿色低碳的电力系统，同时也是一个致力于探索提升资 源配置能力、系统平衡能力和清洁能源消纳能力的电力系统，作为一个概念的创新和理念的创新，也是当 前电力行业数字化转型的一项重要的实践创新。通过云上数字技术构建“云上发电、云上电网、云上用电” 的新模式，将为城市、园区、工商企业以及居民用户等提供更加安全、高效、智能、经济的用能服务，助 力全社会绿色生产和生活。 中国电力发展促进会（简称电促会）第四届理事会成立以来，在巩固原有服务电力规划发展的基础上， 将促进“大云物移智链”为代表的新一代数字技术在电力行业的融合应用作为核心服务业务，在分支机构设立 和会员发展结构方面做了积极的布局，电促会积极倡导“跨界、融合、增值、共享”服务理念，努力为会员 企业“筑平台，建生态”，在服务会员过程中，既注重立足企业看行业，也重视从行业看企业，阿里云公司 提出的“云上新型动力系统”，依托阿里公司独特的技术优势，在跨界融入电力企业的数字化转型中开展了 大量的案例实践，作为贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念的电力行业第三方平台，电促会 在服务实践中深刻地体会到《“十四五”数字经济发展规划》中指出的“支持高校、龙头企业、行业协会等 加强协同，建设综合测试验证环境，加强产业共性解决方案供给”的重要意义。电促会与阿里云公司的战 略合作，旨在充分发挥双方的资源优势，以期共同为电力行业数字化转型贡献智慧和力量。 借此机会，我们也热诚地希望与阿里云等会员单位和广大电力企业一道，积极贯彻新发展理念，遵循 数字经济发展的内在要求，加强交流互动，面向市场，积极探索资源共享与共生发展，通过协会平台精心 策划行业或企业白皮书、组织走进会员单位、开展联合调研攻关、构建虚拟研发中心、设立揭榜挂帅与赛 马机制等多种服务方式，大力推进行业开放产业体系与开源技术体系建设，通过“共建、共治、共享、共 赢”第三方平台，积极促进电力相关“供应链、产业链、价值链、创新链”的优化整合，集思广益，共同为 构建电力行业高质量发展新格局而努力！ 中国电力发展促进会常务副会长兼秘书长 序言PREFACE 前言 气候变暖、地缘政治和地区冲突不断等多种因素叠加，使得全球能源危机加剧，能源转型迫在眉 睫。电力行业作为双碳战略的主力军，能源转型的主战场，以数字化加快构建新型电力系统已成业界 共识。 云计算与云上数字技术作为新型基础设施，具有内生的打破系统壁垒、激活数据价值、提升智能 化水平的能力，是数字化的核心，与新型电力系统对于高融合、高灵活、高弹性、高可靠的信息化服 务能力相适应，云与新型电力系统融合已成必然，“电力上云”将向“云上新型电力系统”发展。 云上新型电力系统是以云为基础，链接内外部更广泛的资源，融合更先进的数字技术，沉淀更多 元的数据资产，充分将“数据+算力+算法”的赋能作用嵌入到电力系统的生产管理、经营决策等各个 环节，推动大范围电力资源的共享互济和优化配置，提升电力系统的稳定性和灵活调节能力，实现能 源清洁低碳转型和高质量发展。 从传统电力系统到云上新型电力系统，要持续关注战略发展、组织人才、业务创新、技术加持和 持续运营五大重点领域，让云理念融入到企业发展的各个方面。在实践中，则要聚焦发电、输电、用 电的重点领域和高价值业务场景，让云技术嵌入到业务流转各个环节，以点带面推动电力系统数字化 发展。 在发电侧，云边一体数据融合处理技术，将助力传统火电机组提高运行效率，打造形成具有深调 能力的灵活性火电机组；云上新能源智能决策平台作为新能源精益管理运营的重要抓手，是趋势也是 要求，将为多方主体提供一站式云上新能源数字化服务，助力新能源从技术创新到商业落地。 在电网侧，基础设施云化已取得阶段性成果，营销、调度、运检等核心业务逐步上云、用云、与 云共生。应用云上人工智能助力电网结构形态和运行模式优化，主动适应大规模集中式新能源和量大 面广的分布式能源的接入能力，将成为重点。 在用电侧，云将成为电力需求侧新业态创新的重要载体，加速降低分布式光伏与储能、虚拟电厂 等业务的技术门槛，培育用电新兴业务，为终端消费者提供更多元的数智化电力服务，支撑终端消费 者与电力系统的双向互动，推动电力消费者向产消者转变。 云上新型电力系统将进一步加速电力流、信息流、价值流的有效融通流动，其将以更加灵活高效 的能源资源优化配置平台，支撑大规模新能源开发利用，将为电力业务创新、电力行业成长、电力生 态协同创造无限的可能性，为城市、园区、企业、居民的绿色生产生活提供坚实保障。 电力上云是技术布局，已如火如荼，云上电力则代表了一种战略选择，将引领新征程。 05气候变暖、地缘政治和地区冲突不断等多种因素叠加，使得全球能源危机加剧，能源转型迫在眉 睫。电力行业作为双碳战略的主力军，能源转型的主战场，以数字化加快构建新型电力系统已成业界 共识。 云计算与云上数字技术作为新型基础设施，具有内生的打破系统壁垒、激活数据价值、提升智能 化水平的能力，是数字化的核心，与新型电力系统对于高融合、高灵活、高弹性、高可靠的信息化服 务能力相适应，云与新型电力系统融合已成必然，“电力上云”将向“云上新型电力系统”发展。 云上新型电力系统是以云为基础，链接内外部更广泛的资源，融合更先进的数字技术，沉淀更多 元的数据资产，充分将“数据+算力+算法”的赋能作用嵌入到电力系统的生产管理、经营决策等各个 环节，推动大范围电力资源的共享互济和优化配置，提升电力系统的稳定性和灵活调节能力，实现能 源清洁低碳转型和高质量发展。 从传统电力系统到云上新型电力系统，要持续关注战略发展、组织人才、业务创新、技术加持和 持续运营五大重点领域，让云理念融入到企业发展的各个方面。在实践中，则要聚焦发电、输电、用 电的重点领域和高价值业务场景，让云技术嵌入到业务流转各个环节，以点带面推动电力系统数字化 发展。 在发电侧，云边一体数据融合处理技术，将助力传统火电机组提高运行效率，打造形成具有深调 能力的灵活性火电机组；云上新能源智能决策平台作为新能源精益管理运营的重要抓手，是趋势也是 要求，将为多方主体提供一站式云上新能源数字化服务，助力新能源从技术创新到商业落地。 在电网侧，基础设施云化已取得阶段性成果，营销、调度、运检等核心业务逐步上云、用云、与 云共生。应用云上人工智能助力电网结构形态和运行模式优化，主动适应大规模集中式新能源和量大 面广的分布式能源的接入能力，将成为重点。 在用电侧，云将成为电力需求侧新业态创新的重要载体，加速降低分布式光伏与储能、虚拟电厂 等业务的技术门槛，培育用电新兴业务，为终端消费者提供更多元的数智化电力服务，支撑终端消费 者与电力系统的双向互动，推动电力消费者向产消者转变。 云上新型电力系统将进一步加速电力流、信息流、价值流的有效融通流动，其将以更加灵活高效 的能源资源优化配置平台，支撑大规模新能源开发利用，将为电力业务创新、电力行业成长、电力生 态协同创造无限的可能性，为城市、园区、企业、居民的绿色生产生活提供坚实保障。 电力上云是技术布局，已如火如荼，云上电力则代表了一种战略选择，将引领新征程。 06云上新型电力系统 2022 07 新趋势与新挑战能源低碳转型的核心是能源结构的调整，但是在气候协议、全球能源危机、新冠疫情等多重压力下， 以及近两年世界经济的复苏，使能源供需矛盾日益加剧。欧美国家的煤炭、石油、天然气价格出现大幅波 动，在政治冲突与贸易壁垒等因素的激化下屡创高点。在此背景下，欧盟于2022年5月公布了 “RepowerEU”能源计划，提出大力发展光伏、风能等新能源，减少对化石燃料的依赖。未来，在全球范 围内，新能源占比将持续提升，并在碳中和的过程中扮演更重要的角色。 双碳战略下，我国的能源结构正在发生历史性的变革。2021年，国务院印发《2030年前碳达峰行 动方案》提出，到2030年，非化石能源消费比重达到25%左右。我国光电、风电等新能源在电力结构中 的占比不断增加，截至2021年底，我国新能源发电装机规模约7亿千瓦，风电、光伏发电的装机容量分 别达到3.28亿、3.06亿千瓦，稳居世界第一。风电和太阳能年发电量达到9785亿千瓦时，占全社会用 电量的比重首次突破10%，达到11.7%。绿电比例的提升将对我国能源安全、可持续发展、经济增长起 到重要促进作用。 新趋势与新挑战 NEW CHALLENGES 电力能源是关系国计民生的重要基础性战略产业，在大能源体系中发挥着能量传输和转换的 枢纽平台作用，在保障国家能源安全中扮演重要角色，并为我国经济社会的高质量发展提供坚强 支撑。在国家双碳战略背景下，电力行业是主力军，数字化助力电力转型升级已成普遍共识，但 面对复杂多变的外部环境和内部形势，电力发展呈现新趋势，面临新挑战。 0% 10% 20% 30% 50% 40% 60% 70% 80% 90% 100% 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 火电 风电 太阳能发电 水电 核电 电力系统发展呈现的新趋势 1.1 1.1.1.电力结构：双碳战略持续推进，新能源占比不断提升 图1-1 2011～2020年全国电力装机结构（单位：%） 1 注： 1 数据来源：中电联历年电力工业统计数据 新趋势与新挑战 08从中央到地方，大力推进新能源发展集中式与分布式并举。2022年5月，国务院办公厅转发国家发展 改革委、国家能源局《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》，实施方案明确提出在开发利用模 式上，坚持分布式和集中式并举。青海、浙江、安徽、四川等省积极布局，一方面坚持集中式、规模化开 发风电、光伏资源，最大化释放地区太阳能、风力、未利用土地等资源禀赋优势，生产更多绿电；另一方 面，与园区、企业、家庭居民探索“新能源+”模式，探索一条“新能源+”与服务企业民生相结合的道路。 长期来看，集中式与分布式并举必将导致就地消纳与外送消纳并举、单品种开发与多品种互补并举、单一 场景与综合场景并举，将催生出更多的分布式能源、微电网、储能等多种业务模式，从而导致能源开发利用模式 变得更加复杂，能源系统也将面临更多的影响因素，新能源的大规模发展将由量变带来质变。对电网而言，以国 家电网、南方电网为主的大电网将与多种电网形态相融并存，且频繁互动。 1.1.2.电力模式：集中式与分布式并举导致能源开发利用更加复杂 电力系统规模不断增大，构成趋向复杂，供电量逐年上升，所需要的运行控制手段也更加多变。但是 目前的智能电网技术尚不足以支撑未来电力系统的发展，需要建立一个全新的电力电子化电力系统来平衡 发电侧和用电侧的波动和变化。同时由于新能源大都以电力电子装置为接口接入电力系统，电力系统电力 电力化的趋势将持续加速。通过电力电子化电力系统的建设，可实现大规模的能源跨区调配、促进新能源开发、 推动电动汽车与先进轨道交通发展，从而降低常规油气运输通道风险，提高能源供给的安全性。 电力系统中的电力电子化设备占比越来越高，设备与系统以及设备与设备之间的交互作用越来越复杂， 电力系统软硬件系统集成、控制、分析等难度显著增加，电力系统运行特性也显著改变。因此需要以新视角、 新理论、新方法来解决新问题，以实现电力系统安全、稳定、高效、长期地运行。 1.1.3.电力系统：电力电子化持续加速，电力系统运行特征改变明显 我国电气化发展水平总体呈现稳步提升趋势， 电能占终端能源消费的比重从1985年的7%升至 2020年的27%左右。早在2016年，国家发改委等部 门就联合印发了《关于推进电能替代的指导意见》， 加速我国居民采暖、工农业生产制造、交通运输等领 域的电能替代工作。 与欧美国家相比，我国终端用能电气化无论是 在城市还是乡村、企业还是家庭仍具有巨大空间， 带动清洁能源生产与消费。 相对于传统电力行业，低碳电气化发展下的行业格局呈现显著的多元化、个性化以及源网荷储协同互 动等特点。当前，终端用户由能源消费者向能源“产消者”转变，既可以自发自用，也可以与集中式电网双 向互动。我国东部的一些钢铁、水泥、化工等能源消费大户，入局投资分布式光伏、风电等项目，加速向 能源“产消者”转变。随着电动汽车、储能等的发展，电动汽车、储能与电网双向互动需求增加，可以参与 到电网需求侧响应中，发挥电力负荷调节作用。此外，工业水平的发展和人民生活质量的提高，用户对用 电质量提出了更高的要求，个性化需求也逐渐增多。 1.1.4.终端用能：用电需求多元化，终端用户由能源消费者向能源“产消者”转变 电能在终端能源消费中的比重 5% 10% 15% 20% 30% 25% 35% 40% 45% 2016 2017 2018 2019 2020 2025E 2030E 图1-2 电能在终端消费中的占比及预测 2 注： 2 数据来源：国家能源局、长江证券研究所 云上新型电力系统 2022 09为了实现电力行业的双碳目标，需要构建能够支撑高比例新能源消纳的新型电力系统。与传统电力系 统相比，新型电力系统中电能的发、输、配、用各个环节都将发生很大的变化。在面临这些变化的同时， 电力系统还必须保持电力供需的实时平衡，维持庞杂的电力设备的安全稳定运行，这些因素都使得我国电 力系统低碳转型面临很多挑战。 电力系统发展面临的新挑战 1.2 从发电侧看，我国的电源结构仍以化石燃料发电为主。虽然在未来几十年的降碳过程中，化石能源发 电量在总发电量中的占比势必逐步降低。但考虑到我国存量化石燃料电厂中大部分仍有相当长的使用寿 命，而且化石燃料电源作为优质、可调控的保底电源的作用尚不可替代。因此化石燃料电厂短时间内无 法全面退出。一方面，在化石燃料电厂有序减少的过程中，需要解决在深度调峰、热电解耦改造中如何 保证化石燃料电厂安全稳定运行的问题。另一方面，在大力发展光伏、风电等可再生能源过程中，需要 解决以电力电子设备为主的新能源并网带来的系统惯量降低和对电网的弱支撑性问题。 1.2.1.复杂环境下电力系统供需平衡面临挑战 从电网侧看，主要的挑战来自于现有的电网结构和运行模式很难满足高比例新能源的调度和消纳问题。 新能源发电具有显著的随机性、波动性和不可控性。以我国西北电网为例，风电的日波动最大可达到3000 3 万千瓦以上，已经相当于一个中等省份的用电负荷。新能源发电目前还是“靠天吃饭”，缺乏短时间尺度的 精确预测能力和人为控制手段。现有的电网运行调控体系，缺乏对分散化、并网层级多元化的新能源电源的 观测、感知和调控手段，电网的电力电量平衡难度增大，电网的灵活性、可靠性和安全性将受到严重挑战。 1.2.2.现网结构下高比例新能源调度和消纳面临挑战 从用电侧看，随着终端用能电气化水平的提升，电能占终端用能消费的比重将逐步加大。用电负荷将呈 现形态多样化，与电网双向互动需求复杂化的趋势。例如新能源汽车、分布式储能、电制热/冷、虚拟电厂 等新型负荷既是电力的使用者，又是具备向电网供电能力的供应者。电能在新型负荷与电网之间可以双向流 动，而且用户可以结合自身用能特点主动调节用电曲线，参与供需互动。如果能够利用新型负荷参与电网调 节，理论上可以大幅降低电力投资，但目前针对灵活负荷的控制技术手段和政策机制都还不支持这一目标的 实现。 例如，根据专家预测，2030年我国电动汽车保有量将达到8000 4 万辆，这就相当于提供了8000万台移 动储能所蕴含的巨大调控潜力。但目前电动汽车的充电大部分还处于无序充电的状态，不仅未能发挥出调控 能力，而且大量电动汽车晚间集中充电还有可能给电力系统造成额外的冲击。 面对发电侧、输电侧、用电侧的诸多挑战，电力系统亟需转型升级。数字化作为新一轮科技革命和产业 革命加速演变的重要推动力，依托数字化打造面向未来的云上新型电力系统成为必然。 1.2.3.多元场景下高效满足用户用能需求面临挑战 注： 3 我国电力系统面临的挑战及新型电力系统的“四化”特征，http://ex.bjx.com.cn/html/20211012/39662.shtml 注： 4 电动汽车百人会秘书长：2030年前后中国电动汽车保有量达8000万辆，https://baijiahao.baidu.com/s?id=1694761762506229532&wfr=spider&for=pc 新趋势与新挑战 1002 云上新型电力系统 2022 11 云上新型电力系统云上新型电力系统 后疫情时代，地缘政治和地区冲突不断，使得能源危机加剧，电力系统数字化转型成业界共识。而云 计算技术作为数字化基础设施，满足了新型电力系统对于高弹性、高灵活性、高可靠的数字化服务能力， 云与新型电力系统的融合成为必然。 “电力上云”是技术布局，重点是基础设施的云化，侧重对传统IT架构的升级，新兴数字技术的引入和 应用，线下业务线上化等，国内主要的大型电力企业纷纷开展了电力上云行动。 “云上电力”则代表了一种战略选择，云平台成为电力系统创新的重要载体，融合大数据、人工智能等技 术，促进电力系统结构形态和运行模式创新，支撑电力新兴业务孵化培育，推动电力系统向更加灵活高效、 智能友好的方向发展，与云平台协同演进。 新型电力系统建设要以能源技术与数字技术融合应用为核心推动力，一方面要实现“电力上云”和“业务 用云”，另一方面要实现从“电力上云”到“云上电力”的转变。 “云上新型电力系统”是双碳战略下的重要选择，其意味着对电力资源的整合和协同，其是以云为基 础，融合更先进的数字技术，链接更广泛的资源，沉淀更多的数据资产，并将“数据+算力+算法”的赋能 作用融入到电力系统的生产管理、经营决策等各个环节，助力培育电力新业务、新模式，以提升大范围电 力资源的共享互济和优化配置能力，提高电力系统的稳定性和灵活调节能力，实现能源清洁低碳转型和高 质量发展。 从“电力上云”到“云上电力” 2.1 图2-1 云上新型电力系统 云上新型电力系统 12云上新型电力系统让传统电力系统搭上快车，将为电力生产运行管理带来变革性影响，推动电力系统 向更加智能、灵活、可靠、高效、绿色的方向发展。 云上新型电力系统特征 2.2 从传统电力系统到“云上新型电力系统”，要持续关注战略发展、组织人才、业务创新、技术加持和 持续运营五大重点。 云上新型电力系统发展重点 2.3 云计算是经济、高效数字技术的典 型代表，其将有助于降低新型电力 系统建设的数字化成本，并为电力 系统运行提供普惠AI算力，提升电 力系统运行效率，进一步降低系统 性成本。 经济高效 分布式能源系统将成为未来主要的 能源运行方式，云技术的分布式、 高并发的特征，将进一步加速分布 式清洁能源与电网的接入、互动和 消纳，促进电力系统向深度低碳或 零碳电力系统不断演进。 绿色低碳 云平台海量算力为新型电力系统大 规模数据采集、存储和实时计算提 供坚实保障，在安全分析、潮流和 最优潮流计算、系统监控与恢复、 可靠性分析等方面具有突出优势， 夯实电力系统安全基础。 安全可靠 云上数字技术将使新型电力系统更加灵 活，增强对发电侧、用电侧的感知、分 析和预测能力，提升大电网的资源优化 配置效率，实现新能源灵活、安全、高 效广泛接入电网，支撑多元主体参与系 统运行决策。 云计算、物联网、人工智能将助力 提升电力系统设备数据采集、分析 和应用能力，提升上下游各环节智 能化、智慧化水平，推动“源网荷 储”一体化，使电力系统更智能。 数字智能 灵活互动 云上新型电力系统 2022 13基于上述五大重点内容，云上新型电力系统可以从电力企业运营、电力系统运行、跨系统协同发展及电 力生态机制模式创新四个方面切入，让电力业务与云上数字技术充分融合，加速助推电力行业数字化发展。 云战略要与企业战略紧密匹配和 承接 数字化组织构架 和人才体系 核心业务上云 业务创新与云“一体化”生长 电力技术与数字技术融合， 应用云原生技术化解企业数 字化难题 运营标准化、智能化 数字运营与云安全运行并重 运营 战略 组织 业务 技术 战略上 要把“云”与电力企业业务战略的制定和落地紧密关联。企业战略是自顶向下的设计和拆 解，云是企业战略落地的关键承接，云战略要与之进行紧密匹配和承载。 组织上 要推动人与机构的数字化发展，形成与企业战略和云战略相匹配的组织架构和人才体系。 业务上 要推动业务与云“一体化”生长，坚定的通过推动核心电力业务数据上云，贯通更多数据， 打造数据闭环，通过重构来创造新的数字化业务。 技术上 推动电力科技与数字技术的融合，以云原生技术的先进性，解决企业跨地域跨业务协同、 业务连续性保障、企业应用云化等关键问题。 运营上 依托云上数字技术推动电力管理运维的自动化、智能化，并且坚持云安全运行和数据运营并 重，实现电力云运维的自动化、智能化以及涵盖所有管理活动的云运营的标准化、科学化。 云上新型电力系统 142.3.1.利用云上数字技术提升电力企业运营水平 利用云原生、大数据、分布式等数字化技术，电力企业可以重构建立云平台、数据中台、业务中台 等新型IT架构，减少传统IT模式下的资源投入，解决信息孤岛问题，促进数据要素的价值挖掘，从而提 升企业运营效率。 做好人才与组织的数字化适配。一是构建与企业云战略相适配的云治理组织架构，通过打造云事项 的责任矩阵，并优化云技术决策的组织架构、决策机制和流程。二是重视云人才发展设计，考虑人才要 求并开发新的岗位，开展知识协同体系建设、人员能力提升、外部人才合作与引入等一系列动作。 打破各业务部门之间的数据壁垒，让“数据”在企业内部有序、高效、无障碍的流转，从而实现业 务和流程的全链条数字化。利用包括办公流程自动化、经营指标分析精细化、决策流程智能化等手段， 为领导者提供企业经营情况的全面、及时感知，为基层员工提供便捷、高效的办公辅助。 应用自然语言处理、知识图谱等人工智能技术，让计算机替代一部分人工工作，降低企业人力投入 成本，从而实现企业的降本增效。例如配网调度机器人自动完成调度指令下发、任务跟催、操作票校验 等工作，不仅能大幅降低调控人员接听电话的工作量，使其聚焦于核心业务提升，而且可以实现24小时 在线，不因疲倦而出现错误等人工无法达到的效果。 2.3.2.利用云上数字技术提升电力系统运行效率 在规划环节，电网规划涉及众多参数，影响因素复杂，利用数据驱动的技术，将多维复杂参数与传统 的典型设计相结合，能够使规划更加具有科学性和鲁棒性。 在调度环节，新能源和电力电子设备渗透率越来越高，电力系统的运行机理和平衡模式将发生深刻变 化。电力系统各个环节、设备的感知、控制难度越来越高，源网荷储、虚拟电厂等新型的电力产消协同模 式越来越复杂。以物联网、大数据、人工智能算法等为代表的数字化技术能够帮助构建可观测、可控制的 数字电网。进一步可以通过对风光水火及各类负荷资源的优化控制，解决新型电力系统中的电力和电量平 衡问题，提高电网对新能源的消纳能力，提升电力系统的运行效率。 在运维环节，基于无人机、机器人、图像识别等数字化技术能够大幅提升巡检、故障诊断的频率、及 时性和准确性，从而帮助提高电力系统的安全运行水平，保障低碳能源的持续供应。 2.3.3.利用云上数字技术推动电力系统内外部协同发展 电力系统作为能源枢纽，与交通、通信、气象等其他系统紧密相关，依托数字化技术，可以提升多系 统间的紧密连接，从而实现更深层次的协同互动和交叉赋能，共同推动新能源消纳和双碳目标的实现。 为了应对新能源发电造成的电力供需在空间与时间上的不平衡，最为关键的就是新能源出力、电力供 需平衡的精准预测能力。结合气象系统的精细化网格气象数据，依托于强化学习算法，可以提升含高比例 新能源系统的负荷预测准确率，为提升电网在更大范围、更高频度的资源优化配置提供基础条件。 在新能源汽车、船舶岸电等交通系统电气化过程中，利用数字化技术连接电力网与交通网，从而实现 信息流、能量流、交通流的协调优化。在工业园区、楼宇系统中利用数字化平台将用能主体广泛连接，从 而实现各种用能终端及储能单元的互联互通，以及电能与氢能、电能与热能的梯次利用。 云上新型电力系统 2022 152.3.4.利用云上数字技术推动电力生态机制和模式创新 通过数字化技术推动电力数据的脱敏共享，可以促进电力生态的透明性、公平性，并催生一些新的数 字经济模式下的商业创新。 在电力市场改革的过程中，通过打造数据共通共享的市场交易平台，可以有效减少市场参与者之间的 信息差，使得交易出清价格更加贴近电力商品的真实价值。同时也保障了市场的公平性，促进市场参与者 的积极性，从而有效发挥市场的资源配置功能。 以电力数据为核心可以构建能源大数据中心，汇聚多品类能源数据，充分发挥数据要素价值。一方面 通过数据贯通，为全社会碳排放监控、核查提供数据基础，为各级政府规划、优化双碳实施路径提供决策 参考。另一方面，基于多品类、多时间尺度、多主体的用能数据，为供应链金融、低碳金融、定制化用能、 电力市场购售电优化等新的商业模式提供了创新土壤。当然，在多个主体之间的数据贯通会面临一些数据所 有权和数据隐私的问题，需要通过多方安全计算、联邦学习、区块链等数字化技术来解决。 云上新型电力系统 16云上新型电力系统 2022 云上发电 17历经数十年的发展，发电行业数字化水平显著提高。但是发电行业作为新型电力系统建设的主要阵地， 其迫切需要从“重资产、清服务”的旧模式逐步向以客户服务为中心的新模式转型。而在此过程中，需要以数 字化为手段提升发电企业智能化管理运营能力，建立与电网、用电客户建立更紧密的连接，盘活存量资源， 提高传统火电和新能源等发电效率，保障电力能源供给稳定安全。 云上发电 数字技术在发电行业得到了广泛应用，但是由于发电行业业务复杂、系统庞大、传统设备多等特点， 在新形势下仍面临诸多挑战。 系统壁垒导致数据应用困难 电力集团公司和省市公司等各类型业务系统林立，标准系统和定制系统并存，数据标准不统一，数据跨 单位、跨部门融合应用难，数据价值不能充分释放。 发电设备管理运维压力巨大 发电行业设备数量庞大，传统设备和智能设备共存，生产运行连续性要求高，导致面临巨大的设备管理 和运维压力，亟需提高设备管理智能化水平。例如，截至到2020年底，我国并网五年以上的风电机组已接近 60%，这些机组所面临的维护和检修的工作压力巨大。 发电功率预测并网调度难度大 2021年底，我国新能源装机总量占比超30%，而新能源的波动性和间歇性，增加了电网运行控制的难度， 借助火电深度调峰成为必然。在此情况下，需要更加精准和及时的发电功率预测技术。 新能源精益化运营需求迫切 目前具有较大开发潜力和价值的风光资源、场地资源等日趋减少，新能源发电由早期的规模化发展向精 益化运营方式转变。新能源企业迫切需要以技术和平台优势提升企业精细化运营水平。 新能源投融资及运营机制不完善 发电行业技术门槛高、前期投资大、回报周期长、融资难度大，亟需依托平台资源推动相关模式、机制 的建立与完善，为新能源发电企业注入技术、资金、流量资源。 发电行业面临挑战 3.1 传统火电主要面临数据融合和智能分析应用的问题，而云平台有内生的打破系统壁垒、贯通数据资源 的能力，云上大数据、人工智能等数字技术则进一步能赋予火电企业数据应用的能力，对火电机组在新型 电力系统建设中深度参与调峰、高效运行提供重要支撑。 传统火电转型升级 3.2 云上发电 183.2.1.传统火电转型升级重点 依托“云边一体”数据处理技术，推动数据跨域融合应用。在边缘侧，部署小微传感、芯片化智能终端和 智能网关，提升传统发电企业的数据采集能力，夯实数据基础。在云端，应用数据融合技术，挖掘数据间的 关联关系，实现数据的补充和增强。应用数据中台技术促进跨领域、跨系统、跨部门间的数据共享和分析应 用，加速实现发电厂站的设备状态、管理状态和交易状态的深度透明。 借助云上数字技术，支撑火电机组深度调峰。新能源发电机组装机容量的增加，火电机组调峰形式愈发 严峻。云上数字技术一方面可应用于指导发电设备运行、优化检修计划、降低停机风险等，另一方面可在炉 侧燃料智能掺配、燃烧数据分析、火焰燃烧稳定性检测和机侧汽轮机及其热力系统的运行经济性优化等方面 发挥价值，保障机组经济安全运行，支撑火电机组深度调峰。 应用云上人工智能技术，提高火电机组运行效率。通过对电厂进行智能化改造，可实现对锅炉燃烧性能 的实时监控，