数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统

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数字驱动、智慧引领： 迈向未来的新型电力系统 1 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 一、大势所趋——国家数字化战略下的新型能源体系与新型电力系统 3 1.1 新型能源体系形态高度复杂 4 1.2 数字化战略深刻影响能源体系建设 4 1.3 加快构建“数智化”新型电力系统 6 二、正当其时——数智技术赋能新型电力系统 8 2.1 电碳层：多级联动，电碳一体 10 2.1.1 未来场景 10 2.1.2 需求与挑战 12 2.2 数智层：自主演进，数算未来 15 2.2.1 关键数智技术 15 2.2.2 数智保障 16 三、秉轴持钧——智能物联夯实电力系统数智化底层基础 25 3.1 远景“五新战略”构建新型能源体系 26 3.2 远景智能物联平台，赋能新型电力系统 27 3.3 基于智能物联的新型电力系统关键应用 30 3.3.1 智慧新能源 30 3.3.2 智慧储能 31 3.3.3 智慧电网 32 3.3.4 智慧园区 34 3.3.5 碳管理 35 结语与展望 37 作者 38 远景智能 39 德勤办事处地址 40 目录 2 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 在数字化变革与能源变革的交汇点上， 我们正见证当下世界的深刻变迁。在国 家“加快规划建设新型能源体系”的目 标下，新一代数字化智能化技术以其全 面感知、高效协同和精准预测能力，正 在助力清洁能源实现“安全、清洁、经 济”的平衡，并逐步成为能源体系中的 主导力量。纷繁复杂的能源体系也为数 字化智能化技术提供了广阔的应用场 景，促进其在不断的探索与验证中完成 技术创新与迭代。特别是新型电力系 统，作为联接清洁能源生产与消费端的 桥梁和优化资源配置的关键枢纽，毫无 疑问地成为这一变革中的焦点。数字化 智能化技术与电力系统的融合，不仅带 来了清洁能源开发与消纳的更优方案， 驱动电力系统低碳转型，还将孕育出如 虚拟电厂和共享储能等创新业态，深刻 影响工业进程和我们的生活方式。 在此背景下，德勤中国和远景智能携手 撰写了本报告。凭借我们在电力领域多 年的研究与实践，本报告深入探讨了未 来新型电力系统“源、网、荷、储、碳、 数”六大核心要素，并详细解析相关的 业务需求、关键数字技术与场景案例。 此外我们还针对新能源运营、储能、 电网、园区和碳管理这五类重点场景， 深入阐述智能物联系统在其中的支撑 作用。 本报告结尾我们再次强调未来新型电 力系统中3T（OT、IT、ET）的核心驱动 力，以及标准、安全、人才和生态对于 未来电力系统数智化转型的重要作用。 引言 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 | 大势所趋——国家数字化战略下的新型能源体系与新型电力系统 3 一、大势所趋—— 国家数字化战略下的 新型能源体系与新型电力系统 4 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 | 大势所趋——国家数字化战略下的新型能源体系与新型电力系统 1.1 新型能源体系形态高度复杂 建设新型能源体系是应对气候变化的必经之路，也是保障能源 安全的必然选择。在全球迈向绿色低碳发展的趋势中，构建以 高比例新能源接入为核心的新型能源体系至关重要。要实现碳 达峰、碳中和目标，传统能源生产和消费模式的转型势在必 行。与此同时，随着人工智能、物联网等新兴技术的快速应 用，以及数据中心、智算中心等新型算力基础设施的兴起，能 源体系面临前所未有的高效化、多样化与低碳化需求，能源的 供给与管理方式亟待创新。在此背景下，党的二十大报告提 出“加快规划建设新型能源体系”的战略部署，通过提高可再 生能源消纳比例，推进能源系统形态、产业体系、供应链与治 理体系的全面革新，统筹推进能源安全保障与绿色转型。 新型能源体系将呈现多能耦合、多网协同、多元互动的高度复 杂形态。在新型能源体系下，能源供给由煤炭为主的能源系统 转向煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供 应体系，电、氢、热、气等多种能源网络的高效灵活转换、互 济互通将实现多种能源的灵活配置，极大优化能源综合利用效 率。另一方面，伴随能源系统的演进而涌现的新兴技术和新兴 市场机制将重新定义用能模式，能源网络与交通网络、算力网 络等跨行业的融合，将催生车网互动、虚拟电厂、零碳算力中 心等新兴场景，引入跨领域主体深度参与能源互动，共同组成 朝气蓬勃的能源生态。 1.2 数字化战略深刻影响能源体系建设 高度复杂的新型能源体系需要更强大的数字化智能化手段保障 其有效运营。长久以来，数字化工具主要作为能源管理的辅助 工具，但随着能源系统的规模扩大和复杂性提升，以人工智能 为代表的数字化智能化技术成为能源体系运转的核心引擎。例 如，人工智能技术用于能源预测、能耗优化、智能电网管理或 储能系统管理，以其快速响应、精准预测、情景优化的能力， 显著降低运营成本，并增强系统安全性和稳定性，助力打破能 源清洁、经济、安全的“不可能三角”。据全球移动通信系统 协会（GSMA）估算，到2050年，仅通过构建智慧化能源体 系就可减少全球23%的碳排放——这一数字甚至比当前全球汽 车碳排放的90%还要高1。 全球范围内电力系统数字化转型加速，物联网、人工智能、数 字孪生等技术的深度应用成为关键。多国已制定相应战略， 推动智能化电力基础设施的建设。欧盟于2022年10月发布的 《能源系统数字化行动计划》提出，2020年至2030年预估 将向电网领域投资5840亿欧元，重点支持配电网的数字化改 造。美国能源部则于2022年4月启动“建设更好的电网”倡议 （Building a Better Grid），其中包括用于智能电网建设的30 亿美元投资计划。此外，英国、泰国、韩国、马来西亚等国家 也针对电力系统的数字化转型进行了规划。在技术层面，智能 终端、数字孪生、人工智能等新一代数字化技术被视为支撑未 来能源系统高效稳定运行的关键手段。欧盟提出数字孪生技术 为创建虚拟电网模型的重要工具。马来西亚的《国家能源政策 2022-2040》将增加智能电表、智能电网设备等的部署作为起 步阶段（2021-2025）支持电网升级的重点举措之一。在数据 层面，完善数据治理框架成为多国一致努力的方向。根据《欧 洲数据战略》，欧盟委员会将建立敏捷数据治理方法以适应数 据开放共享的需求，同时构建包括能源数据在内的9个欧洲数 据空间，以促进各领域的数据应用。韩国也提出构建能源运营 大数据平台，以加速能源领域重点技术的研发。此外，在电力 系统数字化场景中，电力消费者越来越受到重视。欧盟计划通 过数字工具和服务帮助消费者优化用能管理，英国也提出部署 智能化技术，支持消费者参与灵活性服务，降低用能成本。 1. GSMA, Smart Energy System: Connectivity for a zero‑emissions future 5 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 | 大势所趋——国家数字化战略下的新型能源体系与新型电力系统 中国的能源数字化之路，从“数字化”到“数智化”。随着数 字化浪潮的兴起，中国能源行业正经历从数字化向数智化的 战略演进。在国家数字化战略的引领下，能源领域已成为技 术创新和应用的先锋。2022年1月发布的《“十四五”现代能 源体系规划》中明确了数字化和智能化在能源产业升级中的 核心地位，倡导利用人工智能、云计算、区块链、物联网和 大数据等前沿技术实现能源系统的全环节智能协同。2023年 相继发布的《数字中国建设整体布局规划》和《关于加快推 进能源数字化智能化发展的若干意见》强调了能源等关键领 域加速数字技术革新的重要性，指出数字化智能化技术在推 动能源产业清洁低碳转型、支持新型电力系统建设、促进油 气行业绿色低碳发展以及构建数字能源生态系统中的关键作 用。这一规划的发布标志着中国能源战略正向智能化和自动 化的深层次发展迈进，旨在通过新一代信息技术，如人工智 能、云计算、区块链、物联网和大数据，实现能源系统的高 效预测、预警、联合调度和远程控制。2024年7月，随着《加 快构建新型电力系统行动方案（2024—2027年）》的发布， 新型电力系统的建设目标被进一步细化。该方案围绕“清洁 低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能”的总体 原则，提出了建设智慧化调度体系、实施算力与电力协同项 目、发展源网荷储协同的智能微电网等具体任务，旨在通过数 字化手段提升电力系统的灵活性和智能化水平。展望未来， 数字技术在能源领域的应用将不断深化，不仅优化能源管理 流程，更将通过其强大的数据处理和分析能力，为能源系统 注入智慧，推动跨行业融合，引领能源系统形态的革新。 图 1：全球多国相继制定能源数字化战略 来源：远景智能，德勤，《数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统》 主要经济体 欧盟 • 《塑造欧洲数字未来》（2020） • 《欧洲数据战略》（2020） • 《能源系统数字化计划》（2022） • 通用的欧洲能源数据空间 • 创建欧洲电网的复杂虚拟模型 • 加强消费侧能源使用和账单管理 • 加强能源系统的网络安全和弹性 美国 • 《建设更好电网倡议》（2022） • 投资105亿美元推动电网升级，其中30 亿美元用于智能电网 韩国 • 《2019～2028年能源技术开发计划》（2019） • 《大韩民国数字战略》（2022） • 构建能源运营大数据平台 • 利用人工智能提升能源生产消费效率 马来 西亚 • 《国家能源政策2022-2040》（2022） • 部署智能电表、智能化电网基础设施 • 适应更高的可再生能源比例 泰国 • 《电力发展规划2018-2037》（2019） • 《泰国国家能源计划》（2021） • 建设智能电网 • 支持产消者，发展能源商业 英国 • 《智能电网与灵活性计划》（2021） • 《迈向净零排放的能源系统数字化战略与行动计划》（2021） • 《英国能源安全战略——为了英国长期安全、清洁和负担得起的 能源》（2022） • 提升电网智能化和高灵活性 • 支持消费者参与灵活性服务 • 加强能源数据收集、开放与安全保护 关键战略 关键词 6 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 | 大势所趋——国家数字化战略下的新型能源体系与新型电力系统 1.3 加快构建“数智化”新型电力系统 电能，作为高效且清洁的二次能源，正逐步成为工业、交通和 建筑等重点领域的主要用能形式。新型电力系统以清洁低碳、 安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能为基本原则，通过 新型电力基础设施的部署与新型输配电技术的应用，持续提升 灵活性，并以数据驱动对海量设备资源的整合协同以及精准决 策，在保障系统安全高效运转的基础上，打造电力资源优化配 置的枢纽平台，并与油、气、热、氢等能源网络深度耦合，驱 动能源体系的清洁低碳转型。 为了达成碳中和的宏伟目标，关键路径之一在于打造包含六个 核心要素——源、网、荷、储、碳、数的全新电力系统。这个 系统将利用数字化技术的力量，协调和整合电力生产、输送、 使用和储存的各个环节。通过增强源网荷储之间的动态互动和 实现多种能源形式的互补，新型电力系统将确保电力供应的稳 定性、推动能源消费的绿色转型，并提升能源利用的经济性。 在这一过程中，数字化技术发挥着至关重要的作用，它是构建 一个全面互联互通、智能化的未来电力世界的基础。通过高效 的管理与挖掘，碳流、数据流将与能量流高度耦合，共同驱动 能源与资源的高效转化、合理配置与绿色消费。 图2：中国能源数字化关键政策 来源：远景智能，德勤，《数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统》 按发布时间排序 《“十四五”数字经济 发展规划》 《“十四五”可再生能源发展 规划》 《关于加快推进能源数字化智能化 发展的若干意见》 《“十四五”现代能源体系 规划》 《数字中国建设整体布局 规划》 《加快构建新型电力系统行动 方案（2024—2027年）》 加快推动智慧能源建设应 用，促进能源生产、运输、 消费等各环节智能化升级， 推动能源行业低碳转型 2022.01 2022.06 2023.03 2022.03 2023.02 2024.07 加强新一代信息技术、人工智能、 云计算、区块链、物联网、大数据 等新技术在能源领域的推广应用。 适应数字化、自动化、网络化能源 基础设施发展要求，建设智能调度 体系，实现源网荷储互动、多能协 同互补及用能需求智能调控 加强电网基础设施建设及智能化升 级，提升电网对可再生能源的支撑 保障能力。推动可再生能源与人工智 能、物联网、区块链等新兴技术深度 融合，发展智能化、联网化、共享化 的可再生能源生产和消费新模式。 推动数字技术和实体经济深度 融合，在农业、工业、金融、 教育、医疗、交通、能源等 重点领域，加快数字技术创 新应用 到2030年，能源数字化智能化新模式新 业态持续涌现，能源系统运行与管理模 式向全面标准化、深度数字化和高度智 能化加速转变，能源行业网络与信息安 全保障能力明显增强，能源系统效率、 可靠性、包容性稳步提高 围绕新型电力系统建设“清洁低碳、 安全充裕、经济高效、供需协同、灵 活智能”的总体方针，明确了建设智 慧化调度体系、实施算力与电力协同 项目、建设源网荷储协同的智能微电 网项目等具体任务 7 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 | 大势所趋——国家数字化战略下的新型能源体系与新型电力系统 源：在集中式与分布式并举的格局下，多样化清洁能 源发电设施实现因地制宜部署，伴随能量转化技术和 智能化技术的突破，持续提升效率，降低开发成本， 进而实现在大时空尺度下优化配置，与当地资源条件 及生产生活方式有机融合。 储：多样化的储能设施不仅将广泛存在于电源侧与负 荷侧，还将以独立储能的角色为电力系统提供宝贵的 调节资源，深度参与电力系统调节与市场化运行，发 挥并网支撑、调峰调频、后备保障等多重作用，在数 字化智能化技术的支持下成为萌生能源新业态与新模 式的土壤。 网：电网将呈现“主干网+局域网/微电网”的形态， 并在柔性输电、构网型技术等新型输配电技术以及 “云大物移智链边”等新一代信息技术的加持下， 具有高覆盖、高韧性、高灵活性的特征，进而与油、 气、氢等能源网络深度耦合，持续提升对清洁能源的 消纳、配置与调控能力。 碳：在人工智能算法、区块链等技术的支持下，难 以捕捉的碳排放属性将通过电碳耦合模型与易于计 量的电能关联起来，从而实现以电力数据透视电力 系统绿色属性，实现对碳资产的全面盘查、认证与 溯源，在赋能减排决策的同时支持清洁电力通过碳 资产交易兑现绿色价值。 荷：电能向更多终端用能场景渗透，用能设备由传统 的刚性、单一用能属性向柔性可控、产消并存转变， 局部负荷电-气-热-冷多能协同，并在区域内通过智能 化技术聚合、调控，实现互补平衡，进而在用能管理 的基础上衍生全新的能源业态，成为能源与其他行业 深度融合的联接点。 数：来自泛在电力智能终端的海量数据经过深入的整 合与挖掘，提取出其中蕴含的设备出力特性、负荷峰 谷曲线、区域用能结构等关键信息，再反哺设备，支 持其优化运行策略与协同模式，驱动电力系统高效稳 定运行。在此过程中，脱敏、加密技术等将护航用户 隐私，在保障数据安全的前提下通过电力数据的开放 共享将数据价值带到各行各业，释放巨大能量。 图3：源网荷储碳数六要素共同构成新型电力系统 来源：远景智能，德勤，《数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统》 • 以电力数据透视电力系统绿色属性，实现对碳资产的全面盘查、认证与溯源 • 赋能减排决策的同时支持兑现绿色价值 • 基于海量数据的深入整合与挖掘，反哺设备，优化运行策略与协同模式 • 护航用户隐私为前提，以开放共享释放数据价值 • 因地制宜 • 降本增效 • 多能互补 • 高覆盖 • 高韧性 • 高灵活性 • 多样化 • 智能调节 • 深度互动 • 柔性可控 • 产消并存 • 业态创新 碳 数 源 网 储 荷 8 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 | 正当其时——数智技术赋能新型电力系统 二、正当其时—— 数智技术赋能新型电力系统 9 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 | 正当其时——数智技术赋能新型电力系统 在数字化浪潮的推动下，中国正引领全球电力系统的转型，建 立了世界上规模最大的清洁电力开发与供应体系。构建“安全 高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合”的新型电力系统目 标，预示着电力生产与消费关系的革命性转变。 在这一转型过程中，数字化是核心驱动力。数字化在新型电力 系统中不仅是信息技术的组成部分，更是连接并强化整个电力 系统各要素的关键枢纽。从“源、网、荷、储、碳”五大物理 要素到系统的整体优化，数智技术贯穿了每个环节，发挥着不 可或缺的作用。面对新型电力系统中多元化能源结构与复杂运 行环境的协调挑战，智能物联技术、人工智能、边缘计算等新 一代数智化技术，通过全面感知、高效协同、自主学习和数据 追溯的能力，成为应对这些挑战的核心工具。 在未来电力系统的运行中，电力AI大模型、电力智能物联 （AIoT）技术等数字化智能技术不仅能提升清洁能源的发电效 率和收益水平，还将促进多元化储能设施的发展，为系统提供 灵活调节资源，并提供更优的协同调度方案，以提升电力配送 的效率与可靠性，为电力用户带来更灵活经济的用能方案。更 关键的是，数字化智能化技术深度耦合碳流、数据流和电力 流，透过电碳关联关系提供覆盖从碳盘查、碳减排跟踪，到实 现碳抵消、核查认证报告在内的全链条碳管理方案，打造绿色 新型电力系统运行的智能化新范式。 图 4：源网荷储碳数一体化全景图 来源：远景智能，德勤，《数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统》 碳盘查 碳减排 碳认证 碳抵消 碳披露 需求响应技术 微网协同控制技术 电碳耦合算法 储能能量管理系统（EMS） 虚拟电厂云边 协同技术 电力智能物联技术 （AIoT） 网 储 荷 源 AI AI AI AI AI AI 数据流 碳流 电力流 图例： 10 数字驱动、智慧引领：迈向未来的新型电力系统 | 正当其时——数智技术赋能新型电力系统 2.1 电碳层：多级联动，电碳一体 2.1.1 未来场景 源、网、荷、储、碳五大物理要素构成了新型电力系统的电碳层，未来它们将紧密协同，共同支撑能源生产、传输、消费和储 存的高效运行。 图 5：用能侧电气化率持续提升 来源：中电联，德勤研究 工业部门 2022年电气化率：27.1% 2025年电气化率：29.6%~30.6% 交通部门 2022年电气化率：4.5% 2025年电气化率：5.2%~5.5% 建筑部门 2022年电气化率：49.5% 2025年电气化率：54.3%~55.9% 25% 2