中国电力科学研究院有限公司 面向双碳目标的新型电力系统 演进路径与挑战 王 伟 胜 总 工 / 教 高 中国电力科学研究院有限公司 2023 年 9 月武汉 背景 新型电力系统演 进路径 电力系统电碳协 同技术 新能源并网挑战 与措施 结语 主要 内容 口 2020 年，我国提出“双碳”战略目标。 2021 年，我国提出建设以新能源为主体的新型电力系统， 明确了新能源在“双碳”目标实施中的主体作用。 年：新能源发电逐步成为电量主体，有力支撑我国碳中和目标实现。 》一、背景 第二阶段 第一阶段 二 新型电力系统演进路径 三 电力系统电碳协同技术 四 新能源并网挑战与措施 五 结语 主要 内容 背景 口 新型电力系统存在两条大的演进路径，即低碳演进路径和零碳演进路径。低碳演进路径无法靠自身完 成碳中和，所以重点针对零碳演进路径展开分析研究。 口 根据直接降碳 (CCUS) 、 替代降碳 ( 新能源 + 大容量长时储能 降碳模式及其关键影响技术的发展，零碳演进路径主要存在三种可能演进方向。 2060 年仍充许一定的排放配额 [ 演进方向 1 大规模新能源 + 煤电 +CCUS 演进方向 2 超大规桢新能源 + 储能 + 需求侧响应 演进方向 3 更大规模新能源 + 储能 + 电氢 》二、新型电力系统演进路径 新型电力系统两大演进路径 路径 1 低碳演进路径 路径 2 零碳演进路 径 -◆ 当 前

万物”向“智联万物”的跃迁。 本报告在《新质互联网智鉴报告 V1.0》的基础上，进一步总结了业界在“联 算、联智、联数、联空”四个领域近期探索方向，深入剖析“新质互联网”未来发展 方向与分阶段演进路径，并对产业生态建设提出建议。 报告参编单位：中国电信、中国移动、中国联通、中国信息通信研究院、华 为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司、中国科学院计算机网络信息中心、中 央网信办数据与技术 其二，信息通信技术飞速迭代是新质互联网提出的现实基础。近年来，我国在信息基础设施建设方面取得显 著成就，建成全球规模最大、技术领先的 5G 网络和光纤宽带网络，数据中心、算力中心布局不断完善，为互联 网向更高层次演进提供了坚实底座。同时，人工智能、量子通信等前沿技术不断突破，推动互联网从“连接万物” 向“智联万物”跃迁，催生出智能制造、智慧城市、远程医疗、数字金融等新业态新模式，这正是新质互联网发展 的肥沃土壤。 在此背景下，国内产业界在总结新产业需求、新应用领域、新技术方向的基础上，提出了“新质互联网”这一 数据通信网络技术体系。“新质互联网”是适应新质生产力发展的网络新底座，是智能化时代网络技术升级的演进 新方向，服务于全社会的数字化转型和高质量发展。 一、“新质互联网”的内涵与外延 “新质互联网”的核心定义是：面向人工智能等新技术大规模应用所带来的算力部署新需求，基于 IPv6/IPv6+

我们认为，当前电力行业的普遍趋势是前端（包括场站和线路 等）无人化、少人化；业务侧集约化、集控化；集团侧平台化、专 业化。数字化转型聚焦“发、输、变、配、用”多维度场景化解决 方案，亟需明确目标架构。星火架构是一个开放、可演进的参考架 构，通过数据协同、应用协同、智能协同和运维协同，确保业务管 理一致性、运维运营服务一致性。星火架构包括前端（包括海量的 场站和线路等）、后云及云边协同。前端做好算力化、标准化和系 电力公司，打造 了智慧配电解决方案。 一方面，我们帮助国网陕西电力构建了“云-管-边-管- 端” 协同的配电数字底座，让陕西公司从过去一个台区、一个 配电房的单点数字化，走向有架构支撑的、可演进的、开放的、 体系性的智能化。 在数字底座中，有四大关键的技术： ·一是边侧的边缘计算单元（ECU, Edge Computing Unit），在配电台区实现多终端合一，成为边缘智能大脑。 实时动态平衡，实现“源-网-荷-储”的协调互动。 电力行业数字化转型是一场知易行难的变革，需要明确目 标架构，方能行稳致远。对此，华为电力数字化军团创新性地提 出一体化架构框架体系——星火架构。 星火架构是一个开放的、可演进的参考架构，包括前端(包 括海量的场站和线路等)、后云及云边协同。在前端做好算力化、 标准化和系列化，让复杂的业务向云汇聚，最后云边协同实现海 量的业务交互，通过数据协同、应用协同、智能协同和运维协同，

的多层次体系，打造开放的，可演进的体系性的数字化架构。对业务场景数字化实现“北 向五使能”， 支撑业界能力快速为业务所用，提升业务数字化效率； 面向云边业务高效实时互动，提出“南向四协同”， 通过应用协同、数据协同、运维协同、智能协同， 提升效率、降低成本，支撑软件定义业务。构建三层OS（云侧OS、边 侧OS、鸿蒙OS），超越“七国八制”，支撑业务数字化带着历史走向未来开放的、可演进的数字化；通信建设以目标通 PON为代表技术的光纤网；在低压通信方面，陕西等电力公司 则采用算力和物联网联接等技术实现400V透明化。 主网通信：需考虑智算协同和代际演进，全双平 面组网，支持99.9999%的可靠性 引入fgOTN平滑替代SDH网络，实现通信网的代际演进。 电网有丰富的光纤资源，是解决新型电力系统核心挑战的战略 资产。一方面，电力行业智能化的发展，会带来网络联接数量 百倍级增长，带宽十倍级增长，和不断提升的网络安全性、可 0V通信和中 压回传两个世界级难题，兼顾安全、可靠、灵活和性价比。架构 从信息化的“纵向条块分割”走向数字化的“水平分层解耦”的 云边端三层架构，支撑从单点的数字化走向有架构支撑、开放、 可演进、体系性的数字化。企业操作系统是企业数字化转型的 “根能力”，要实现跨云边端、跨厂家异构部署、屏蔽差异，让 海量端侧设备灵活接入，让复杂的业务能在各层敏捷运行和跨层 互动。边端设备软硬件解耦，如同手机从过去多台功能机走向一

新型电力系统。随着新型电力系统建设的深入推进，电力行业正经历结构性变革，供 给侧、用户侧、电网架构及系统运行方式均发生显著转变。在供给侧，新能源逐 步成为装机和电量的主体力量；用户侧呈现“发用电一体化”新特征；电网形态 演进为大电网主导、多种电网形态融合共存的格局；系统运行模式正由传统的“源 随荷动”向“源网荷储多元协同互动”转变。 电力通信网是电网重要基础设施，服务于电网生产控制和企业经营管理，支撑大 电网稳定 延和高可靠性支撑；与此同时，海量分布式能源的广泛接入和可调节负荷资源的 双向互动，对通信覆盖的广度提出迫切要求。此外，日益庞大的电力通信资源规 模，也要求其运行管理向更智能、更安全的方向持续演进。面对新形势，电力通 信网亟需实现可靠性更高、传输能力更强、覆盖范围更广、应急响应更迅捷、运 维管理更智能的全面升级，以坚实支撑新型电力系统的构建与稳定运行。 编写和发布《面向新型电力系统的通 我国“双碳”战略目标落地和新型电力系统建设进程。 前言 目录 面向新型电力系统的 通信目标网规划 及发展方向 04 新型电力系统通信目标网愿景 新型电力系统通信目标网架构 新型电力系统通信目标网演进 新型电力系统通信目标网体系 发展方向及建设重点 新型电力系统通信目标网展望 52 54 56 58 62 74 未来展望 与倡议 05 推进电力通信网新技术标准 电力通信网发展路线图

管控中心 MEC 生产区 — 场站网络（IP+光+Wi-Fi 6）— • 简架构 极简架构，多业务一纤承载 • 智运维 业务一键开通，一套网管统一管理 • 高安全，长演进 数据加密，业务隔离；带宽平滑演进 • Wi-Fi 6无损漫游+UWB精准定位 场站百兆无损漫游，网络和定位二合一 核心路由器 汇聚 交换机 工业 交换机 Wi-Fi Wi-Fi OLT 工业ONU Wi-Fi 提供数字化架构下新型运维体系的建设服务： 运维咨询、运维管理、日常运维服务以及内置 行业场景资产，配套华为全球运维服务，众多 的生态伙伴 • 保护现网投资，极简架构，实现业务超融合 • 光纤资源利用率高，系统容量平滑演进 • 全业务物理隔离，高可靠性、确定性低时延保 证生产安全 ... 汇聚层 MS OTN 分公司 总部云 油田 汇聚层 MS OTN 作业区 处理厂 骨干层：100G OTN 联合站 场站办公室 大屏展示 数据中心 生产系统 37 智慧勘探开发 / 智慧油气田 / 智慧管网 方案价值 主要产品及优势 基于MS-OTN架构，具备向OSU OTN，第五代NHP传送技术平滑演进能力。 • 多业务接入：包括PCM，PDH、SDH、OTN、以太网、SAN、视频等 • 多重保护，可靠性高：五层保护（光线路/板内/SNCP/客户侧/设备 1+1）；电层ASON抗多次断纤

规划和运行带来的新挑战，呼吁人们重新关注配电网。本报告借鉴了澳大利亚、 欧洲、日本和美国等地在分布式能源融合方面的先进经验，以国际视角审视了中 国的分布式能源发展。通过跨国比较，本报告提炼出了与中国不断演进的电力行 业和监管环境相关的经验教训和最佳实践，并深入探讨了政策、监管、市场设计、 数字基础设施和体制框架在充分释放分布式能源潜力方面发挥的作用。 本报告提供了针对性的政策指导，旨在支持中国的政策决策者为 ........... 22 第 2 章. 国际经验 .............................................................. 30 不断演进的配电业务实践 ...................................................... 30 释放分布式能源价值的市场和商业模式 ............. 直倾向于传统的基础设施投资，而不是基于分布式能源的解决方案。此外，分布 式能源参与各种电力市场的资格可能受到限制，现有的投标门槛过高或缺乏聚合 途径都使其无法获得额外的收入来源。 电价结构和市场机制也与不断演进的系统需求脱节。目前全球通行的固定电价和 净计量电价未能反映电力和电网服务的实时价值，造成价格信号失真。这会导致 分布式能源运行效率低下，并限制这些资源为系统优化做出贡献的潜力。 最后，输配

时监控和优 化调整，提升系统运行效率。 总之，面向新型电力系统的业务发展需求，配电网低压台区的技术发展需要实现在 400V 电压等级面向多业务多 场景的统一高速通信网。结合 5G+ 通信技术的演进趋势，通信、感知、计算、控制一体化是必然的发展方向，并对低 压台区的业务的云边协同控制、空间和电气拓扑识别、多维感知、就地决策具有重大的价值，需要提前布局。为推动实 现“有电就有网，支撑 400V 随着业务功能不断增加，南方电网低压电力通信技术已历经三次重大迭代：从早期窄带载波（通信速率仅 50kbps）到宽带载波（速率提升至 1Mbps），再演进至当前主流的宽带双模通信技术（最高速率达 1.5Mbps），新 一代载波的通信速率需要提升至 3.9Mbps 以上。载波通信的技术演进路线详见图 2-1。 2.2.3 多业务承载 电力载波通信业务正从单一计量领域向电网全业务生态拓展，包括规划、调度、输配电、新兴业务等相关部门的 ����� ����� ����� ����� ������ ������ �������� �������� ������� ����� ������� 图 2-1 电力载波技术演进 ����� ����� ���������� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �

年启动电⼒现货市场试运⾏。借 助 这⼀优势 ，⼴州、深圳的虚拟电⼚也尝试参与市场竞价交易。 六、⼴东省的政策实践与典型项⽬ ⾯向未来 ，虚拟电⼚将在技术进步和市场演进的双重驱动下迎来更加⼴阔的发展前景。可以预⻅的趋势包括以下⼏个⽅⾯： 1. 技术演进： AI 赋能调度与数字孪⽣应⽤ 。⼈⼯智能和⼤数据将在虚拟电⼚调控中扮演越来越重要的⻆⾊。通过机器学习算法对⽤⼾⽤电⾏为和分布式电源出⼒的深⼊分析 ，虚拟电⼚可以实现更精确 理⻛险。虚拟电⼚有望成为新型电⼒系统中举⾜轻重的⻆⾊ ，与常规电源共同承担起平衡供需、⽀撑电⽹的重任。 市场机制创新 负荷⾦融化和灵活性资源交易 新型商业模式 源荷互动和共享能源⽹络 技术演进 AI 赋能调度与数字孪⽣应 ⽤ 政策激励持续加强 资⾦⽀持与法规完善 七、未来趋势预测 虚拟电⼚作为能源转型时期的创新产物 ，正在我国从概念⾛向实践 ，并展现出⼴阔的发展前景。本报告通

能云平台支持下，人工智能赋能整体系统优化，集成融合成为智能集成制造系统。 4. 智能制造是第四次工业革命的核心技术，是实现制造业转型升级的主要技术路径，是制造业高质量 发展的核心驱动力。 6 智能制造演进范式 智 能 升 级 范式演进 数字化 网络化 智能化 数字化制造 数字化 网络化 智能化 数字化 网络化制造 数字化 网络化 智能化 新一代 智能制造 精益生产及生产自动化 智 能 工 序 生产单元 + 生产 线 CAD CAE PDM PLM ERP MOM APS+MES+QMS+LIMS SCADA 生产现场 数字化制造 10 管理及信息化的发展演进 MRP 1970s MRPII 1980s ERP 2000s ERP Next? 物料需求计划 制造资源 计划 企业资源 规划 11 建立精益生产的五个步骤 价值流 流动 拉动