在“双碳”目标引领下,构建以新能源为主体的新型电力系统成为能源转型的核心任务。近日,中国电力发展促进会举办的2025第三届电力数智化大会上,业内人士一致认为,电力系统的安全运行是一个世界性难题,而新能源高占比新型电力系统的安全稳定将面临更大挑战。这既对电网转型、装备升级提出了更高要求,也催生了数智化、技术创新等领域的发展机遇。

南京邮电大学校学术委员会主任、碳中和先进技术研究院院长岳东表示,新型电力系统建设是国家能源安全的重要保障。以新能源为主体的能源结构中,源网荷各环节发生了深刻变化:源侧电源主体从传统化石能源发电逐渐向新能源发电转化,网侧层级式结构向扁平化发展,荷侧用电模式由刚性纯消费型向柔性产储用销一体化转变。这一转型使得新型电力系统呈现出信息物理社会深度融合、不确定性与风险扰动耦合、系统 “两高一低” 等新特征,为电力行业的发展带来了全新课题。

应对这些变化,电网转型成为关键突破口。山东电工电气集团一级技术专家李洪全表示,国家“双碳”目标要求电网绿色低碳转型,大量分布式发电、新型用能、存储和调控装备的接入需要电网承载力同步提升,而电网服务社会经济发展和改善人民生活水平的核心任务,进一步推动着配网转型。在他看来,电网互动化是发展方向、绿色化是核心目标、柔性化是关键基础、数智化是必由之路。

今年9月,国家发展改革委、国家能源局联合公布《关于推进 “人工智能 +” 能源高质量发展的实施意见》已明确提出,要围绕新型电力系统下的电网安全、新能源消纳、运行效率等要求,开展电力供需预测、电网智能诊断分析等电网规划设计应用;推进电网多尺度智能仿真分析,探索人工智能模型在电网智能辅助决策和调度控制方面的应用;提高输变电等关键装备研制智能化水平,推动电力设备故障预测性维护;构建电网运营服务智能支撑体系,提升电力客户全过程智能服务水平;促进人工智能技术融入电力应急体系,全面提升电力系统安全可靠低碳运行能力。

电力装备作为电网安全可靠运行的第一道物理防线,其适配性成为电网转型的重要支撑。李洪全指出,新型电力系统下电网形态、功能定位、发展目标均发生改变,现有的电力装备已无法满足应用需求,主要体现在功能灵活性不足、新要素承载力不足、整体绿色含量不足三方面,而电力装备数智化是解决这些问题的重要途径之一。例如,山东电工的变电站数字孪生技术,实现了主变、组合电器、开关柜等多类主设备内部元件级建模,能实现设备内部结构透视、全景数据集成、状态立体展示、智能分析判断等功能,以数字化形式提升变电设备监控细度与异常处置速度。

硬件创新同样发挥关键作用。北京智芯微电子科技有限公司党委委员、副总经理袁福生表示,传统的软件开发基于已有的、固定的硬件接口,而若基于操作系统与应用需求反向定义和设计硬件,可实现“应用-算法-芯片”的垂直整合,充分释放系统潜力,让操作系统与芯片的设计做到极致匹配,更能发挥各自优势。

袁福生介绍,公司研发的芯片SCM501集成了高性能主控、双模通信、低功耗蓝牙、三相高精度计量、硬件RTC等五大核心功能,具备高集成度、高可靠性、低成本和小型化等特点。得益于芯片资源的高度集成,端侧设备成本可大幅下降,部分模组成本降低幅度达到40%。

“芯片级应用创新是突破通用芯片性能瓶颈、满足特定场景对算力、功耗等特殊需求的最优选择。目前国产芯片发展已经从简单的pin2pin替代,逐步升级为提供解决方案替代,芯片级应用创新必将加速助力垂直领域培育新质生产力,实现跨越式发展。”他同时强调,走芯片级应用创新之路需要凝聚产业链生态力量,上下游各方共同探讨技术突破、标准制定和场景落地,加速创新成果转化。

新型电力系统建设中,新能源发电也面临着诸多新挑战。以风电为例,国内出质保风机数量逐年增多,随着服役时间增长,风机整体健康劣化程度不断攀升,倒塔、叶片掉落、火灾等安全事故时有发生,不仅造成环境污染和人员伤亡风险,风机传动链、叶片等大部件损坏后的更换成本动辄数百万元。在风电整体收益率下降的大环境下,一次事故甚至可能吞噬风场全年的利润,因此“状态检修”势在必行。

针对这一痛点,电投数科自主研发的“微芯”一代风电智能传感器,从最底层解决了风机泛在感知问题,确保风机健康状态第一手数据的准确可信。目前二代传感器已完成硬件、软件、算法等方面的全面升级,性能指标、稳定性、实用性和生产工艺进一步提升,已具备批量推广应用条件,实现了从“能用”到“好用”的跨越。

新能源发电的高效消纳,离不开精准的功率预测技术。国网数字科技控股有限公司基于高精度气象数据,构建了“物理+数据”融合的多模态功率预测大模型,成功攻克了极端多变天气与复杂地形环境下的预测难题,实现了风电、光伏功率预测在短期、超短期时间尺度,以及单站、区域、全网空间维度的全面突破。该模型风电预测平均准确率达到95.4%,光伏预测平均准确率达到96.5%。

面向未来,新型电力系统建设仍需持续发力。国家电网有限公司数字化部副主任王磊表示,国家电网公司将紧紧围绕构建新型电力系统、服务“双碳”目标,顺应能源革命与数字革命相融并进的发展大势,积极利用数字技术改造传统电网,打造数字孪生电网,加快推动电网向更加智慧、更加安全、更加友好的能源互联网升级,让电网更“智能”、让能源更“绿色”、让用能更“美好”。