2022年3月前前言言第四次工业革命正在加速改变世界，新一代数字技术加速崛起和快速融合，引领生产方式和经营管理模式快速变革，不断带来政治、经济、社会、文化等多重领域的变化，形成推动社会变革的重要力量。世界各国纷纷将发展数字经济作为推动实体经济提质增效、打造核心竞争力的重要举措，力图抢占数字经济发展的创新高地。发展数字技术已成为全球科技革命、产业变革的核心动力和新一轮全球综合国力竞争和利益博弈的重要抓手。以习近平同志为核心的党中央高瞻远瞩、审时度势，从能源革命、数字经济等重要方面,对推动第四次工业革命作出了一系列重大决策部署。2021年10月18日，中共中央政治局就推动我国数字经济健康发展进行第三十四次集体学习，中共中央总书记习近平在主持学习时强调，近年来，互联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等技术加速创新，日益融入经济社会发展各领域全过程，数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有，正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。南方电网公司忠实履行央企职责，按照中央决策部署，牢牢把握第四次工业革命历史机遇，以“三商”战略为导向，加速推动公司数字化转型及数字电网建设，南网云、全域物联网、底座式数据中心、人工智能平台等新一代开放、共享、智能的数字技术平台陆续投运；电网管理平台、客户服务平台、调度运行平台、企业运营管控平台取得良好的应用效果；已初步形成与能源产业链上下游、国家工业互联网和五省区数字政府互联互通的格局。在新型电力系统背景下，全社会能源体系中以风和光为代表的可再生能源将逐步占据主导地位，清洁能源配置需求急剧攀升，未来电网将呈现出交直流远距离输电、区域电网互联、主网与微电网互动的形态。数字电网是以新一代数字技术赋能构建的新型融合型社会公共设施，将在提升电力系统安全、可靠、绿色、高效运行水平的基础上，引领电力企业生产、管理、经营方式重塑，推动能源产业价值链整合，支撑能源生态系统的形成，成为实现“双碳”目标的重要支撑。2021年10月，中共中央、国务院印发了《国家标准化发展纲要》，指出新时代推动高质量发展、全面建设社会主义现代化国家，迫切需要进一步加强标准化工作。当前，已颁布实施的电力系统相关标准已经比较全面，涵盖发电、输电、变电、配电和用电多个专业领域，贯穿电网规划、设计、制造、施工、运行等业务过程。然而，数字电网建设是新一代数字技术与电网技术、业务、生态融合演进的过程，已有电网标准框架已难以适应数字电网发展要求，需加快制定数字电网技术体系和标准体系，为数字电网技术与标准的发展提供科学指导，以标准引领数字电网高质量发展。《数字电网标准框架白皮书》首先基于数字电网理论基础，明确数字电网理论模型和主要特征，并从物理系统、信息系统、业务系统三个维度制定数字电网技术体系，科学提出数字电网技术标准框架及重点研制方向，最后，对数字电网发展趋势进行了展望。《数字电网标准框架白皮书》将为后续开展数字电网相关标准的申报与研制提供参考，为数字电网企业标准、行业标准、国家标准、国际标准的制定提供科学依据。数字电网标准框架白皮书2022年主编：汪际峰副主编：刘永东编写：钟连宏，吴小辰，李鹏，刘育权，张文瀚，梁锦照，宋禹飞，于秋玲，陈浩敏，陈康平，李晋伟，喇元，雷一勇目录前言第一章数字电网理论1第一节、理论基础2第二节、数字电网理论模型4第三节、数字电网主要特征5第二章数字电网技术体系6第一节、体系架构7第二节、物理系统8第三节、信息系统9第四节、业务系统13第三章数字电网标准框架15第一节、电网标准化现状分析16第二节、数字电网标准框架构建目标17第三节、数字电网标准框架构建原则18第四节、数字电网标准框架构建路径19第五节、数字电网标准框架21第六节、数字电网标准体系重点研制方向24第四章展望27第一节、物理系统深化发展28第二节、信息系统强化发展28第三节、业务系统优化发展28第四节、与社会融合泛化发展28第一章数字电网理论02第一节理论基础图1-1人的活动π模型第一章数字电网理论图1-2社会活动的扩展π模型纵观人类文明发展史，信息的产生与发展和人类活动、人类社会形态演化共融共合。历史唯物论指出，每一种客观事物的产生和发展都与其内在客观规律密切相关，有一定的历史必然性，数字化的出现与发展过程亦然。①马克思主义哲学关于人的本质的定义，最早是由马克思提出的。1845年春马克思在《关于费尔巴哈的的提纲》中写道:“费尔巴哈把宗教的本质归结于人的本质。但是,人的本质并不是单个人所固有的抽象物。在其现实性上,它是一切社会关系的总和。”(《马克思恩格斯选集》第1卷第18页)②由信息论的奠基人之一香农在1948年发表的论文《通信的数学理论》中提出。一人的活动π模型从社会学角度分析，人类进行的一切活动都是在直接或间接地获取物理世界和精神世界的相关信息。人的活动包括三大基本要素：人、活动对象、信息。①人：人的本质是一切社会关系的总和。活动对象：包括物和思想。在人的活动中，人作为主体，活动对象则作为客体。②信息：信息是用来消除不确定性的东西。人的活动定义为“人”通过信息与特定对象的互动过程。信息是人和活动对象之间的媒介，人与活动对象的一切交互活动需要通过信息支撑实现。信息交互促进人对活动对象的认知持续加深，由不确定的状态逐渐转化为确定的状态，进而推动人与活动对象的协同发展。因此，本文提出人的活动π模型，抽象出人、活动对象、信息彼此的作用机制。在社会、经济、文化等各方面，人的活动的三大基本要素：人、活动对象与信息，始终未改变。无论是人与人的活动、人与物的活动、人的思维活动，都遵循π模型的原理，信息表征为人与活动对象之间的桥梁。随着人类文明的发展进步，人与人、人与物的活动相互关联、相互影响、相互作用逐渐增多，人的思维活动也愈加复杂化，逐步形成具有复杂结构、综合性和集成性更强的物理系统、社会系统、信息系统。通过研究三大系统相互作用机制，形成社会活动的扩展π模型。在社会活动的扩展π模型中，物理系统与外在环境不断产生联系，系统规模不断扩大，系统复杂性也不断增加；同时，随着人类对客观世界的认识和改造的广度和深度的增加，社会系统的规模不断扩大，复杂程度不断提高；驱动信息系统对物理系统、社会系统的感知能力和互联程度的提升。随着人类社会发展，信息处理方式持续演进。不同时代的技术水平与社会组织表现出的差异，使得信息的处理方式也不断变化，经历了人工处理、手工工具、机器处理及大机器处二π模型架构下的数字化信息人活动对象信息系统社会系统物理系统图1-4电网的π模型03数字电网标准框架白皮书(2022年)图1-3社会活动的拓展π模型③“大机器”时代：20世纪90年代末，随着光纤及高速网络技术的发展，形成了以Internet为代表的互联网，引领信息处理进入“大机器”时代，实现了信息传播范围、容量和速度的革命性突破。理等阶段。信息处理方式的变化，促进了物理世界在不同维度下被认知，在不同发展阶段下的信息载体、存储方式、传播方式与作用形式有着不同的特征，信息处理能力成为人类文明发展的重要标志。近年来，以互联网为基础，云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、区块链等数字技术快速崛起与发展融合，信息处理能力大幅提升，信息技术与人类赖以生存发展的物理系统、社会系统深度融合，贯穿经济社会活动的全过程，极大地促进了生产力发展进步和生产关系创新重塑，信息处理进入了“大机③器”时代，信息处理大机器由数字技术支撑，促进信息处理能力跨代跃升。电网是当今世界上规模最大的人造动态复杂网络，可应用π模型的理论框架对其基本构成及发展过程进行阐释。在电网的扩展π模型中，物理系统涵盖发、输、变、配、用全环节；社会系统即围绕物理电网运营的业务系统，涵盖电网规划、工程建设、调度交易、电网运维、安全生产、市场营销、人财物管理等业务全过程；信息系统主要包括信息采集、传输、存储、处理、应用等组成部分。电网的发展经历三个阶段：一是传统电网阶段。在电网发展早期，信息处理方式主要以手工工具为主，模拟信息仅有少量存在于继电器中，信息处理效率低、速度慢、能力弱。二是电网信息化阶段。电网大量使用计算机作为信息处理工具，信息开始以数字形式存在，但数字信息具有分散、局部、离线等特征。三是数字电网阶段。电网信息处理方式进入大机器时代，电网的信息系统以新一代数字技术实现大规模数据采集、传输、存储、处理、应用，高效的信息系统促进物理系统与业务系统之间建立更深入、广泛的联系，三个系统逐步形成一个有机的整体；电力数据与社会数据高度融合互动，数字电网逐步演进为具备特大规模数字化服务能力的融合型社会公共设施，电网发展进入数字电网时代。三π模型架构下的电网语言文字印刷术印刷机电报电话电视计算机互联网信息系统…渺观微观中观宏观宇观…物理系统农耕手工业机器工业大机器工业社会系统信息系统采集传输存储处理应用物理系统发用输变配业务系统电网规划工程建设调度交易电网运维安全生产···市场营销04物理系统：包括发电环节、输电环节、变电环节、配电环节、用电环节，实现能量的传输与配送。业务系统：包括电网规划、工程建设、调度交易、电网运维、安全生产、市场营销、人财物管理等业务环节，电网企业与政府、能源价值链上下游等相关方产生业务广泛联系和跨界协作。信息系统：应用数字技术进行信息采集、传输、存储、处理、应用，实现电网全环节及业务全过程的信息数字化，促进信息全面动态处理、实时互动。因此，数字电网在提升电网的可靠性、安全性、灵活性、自治性和经济性基础上，促进业务流程再造及组织结构优化重构，推动电网企业提质增效及价值转型，打造能源产业新生态。数字电网是以物理电网为基础，充分运用新一代数字技术构建的新型融合型社会公共设施。包含三个部分：由设备构成的物理系统、围绕物理系统运作的业务系统、支撑物理系统运行和业务系统运转的信息系统，其中信息系统通过信息交互连接物理系统与业务系统。随着物理系统和业务系统的大量信息数字化，数字信息实现全面在线并融合互动，进而赋能物理系统和业务系统优化、重构，促进电网运行和业务运转的效能提升，以数据驱动创造价值，连接能源产业上下游构建能源生态系统，成为数字经济与数字中国建设的重要组成部分。第二节数字电网理论模型第一章数字电网理论05数字电网的建设过程是传统电网的数字化、网络化、智能化转型的过程，相较传统电网，具备如下四个主要特征：图1-5数字电网主要特征第三节数字电网主要特征①信息数字化物理系统、业务系统的信息全面数字化，数字信息采集覆盖发、输、变、配、用全环节，贯穿电网规划、工程建设、调度交易、电网运维、安全生产、市场营销、人财物管理等业务全过程。②数字信息全面在线物理系统及业务系统在信息数字化的基础上，实现信息全面上线，信息处理进入大机器时代，信息处理技术具备高效、高速、高性能等特征，促进了信息全面动态处理。③数据融合互动在数字信息全面在线的基础上，以信息系统为纽带，促进物理系统和业务系统之间建立更紧密、更广泛的联系，支撑物理系统、业务系统数据交互融合。④数字信息赋能以新一代数字技术提升信息分析处理效率与质量，赋能物理系统优化重构，促进电网安全、可靠、绿色、高效、智能运行；赋能业务系统优化重构，提升电网企业生产、经营、管理效率与质量。业务系统…电网规划工程建设调度交易电网运维市场营销安全生产物理系统发电输电变电用电配电信息系统①信息数字化②数字信息全面在线③数据融合互动采集采集④数字信息赋能④数字信息赋能数字电网标准框架白皮书(2022年)第二章数字电网技术体系图2-1数字电网技术体系架构第一节体系架构07数字电网标准框架白皮书(2022年)发电输电变电配电用电应用层中台层技术平台层基础设施层电网规划工程建设调度交易电网运维市场营销信息系统业务系统物理系统……安全生产数字电网技术体系按照数字电网理论模型，由物理系统、信息系统、业务系统构成。图2-1中的三维立体结构描述了数字电网技术体系架构，物理系统以发、输、变、配、用为主线，业务系统分为电网规划、工程建设、调度交易、电网运维、安全生产、市场营销、人财物管理、党政工团等方面；信息系统包括基础设施层、技术平台层、中台层、应用层。08第二章数字电网技术体系第二节物理系统物理系统由电网设备构成，包含一次设备和二次设备。一一次设备二二次设备一次设备是直接用于生产、输送和分配电能的电气设备，涵盖发电、输电、变电、配电、用电各个环节，覆盖全部电压等级。·发电设备主要涵盖火电、水电、核电、光伏、风电和其他发电一次设备，负责电能的生产及交换，其中火力发电设备主要包括汽轮机、同步发电机等；水力发电设备包括水轮机、调速器等，光伏发电设备包括光伏组件、光伏并网逆变器等，风力发电设备包括风轮、传动装置等。·输电设备主要包括高压架空线路、高压电缆等。·变电设备主要包括变压器、断路器、隔离开关、高压开关、无功装置类设备、阻波器及高压套管等辅助装置等。·配电设备主要包括架空线、高压配电柜、发电机、变压器、电力线路、断路器、低压开关柜、配电盘、开关箱、控制箱等设备。·用电设备主要包括电能转化为机械能的电动机、电能转化为热能的加热设备、电能转化为光能的照明设备以及电能转化为化学能的电解设备等。二次设备是对电网发输变配用环节的一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节以及为运维人员提供运行工况或生产指挥信息所需的辅助性电气设备，从功能角度分为继电保护设备、调节控制设备、通信设备、监测设备等。·继电保护设备由互感器、继电器等电气设备构成，负责检测、报警、故障隔离等。·调节控制设备包括控制开关、控制电缆、自动装置电气设备，通过对电气一次设备状态和电气量的控制和调节，使一次设备能够按照需要运行并保持安全稳定。·通信设备包括光纤设备、电力线载波、数字微波、调度及行政交换、数据网、通信安全防护、通信电源等设备，用于满足电网运行、维护和管理的信息传输需求。·监测设备包括电流表、电压表、功率表等测量表计设备，用于测量各种电、磁、光等参量。09数字电网标准框架白皮书(2022年)数字电网的信息系统的技术体系从技术架构、数据架构、安全架构三个维度进行阐述。图2-2信息系统技术架构第三节信息系统信息系统技术架构分为基础设施层、技术平台层、中台层、应用层，如图2-2所示：一技术架构端传感设备智能终端安全装置...边边缘计算节点云云基础设施管通信网络基础设施中台层业务中台技术中台数据中台安全中台……应用层电网规划工程建设调度交易市场营销安全生产……技术平台云平台人工智能平台物联网平台区块链平台数据中心数字孪生…….应用层中台层技术平台层基础设施层电网运维10第二章数字电网技术体系基础设施层包括云基础设施、通信网络、边缘计算、终端设备等，承担数据采集、传输、存储、计算等任务。基础设施层从云端集中向“云管边端”一体化发展，从集中式、功能单一、高耗能的信息基础设施向分布式、功能完善、节能环保的新型基础设施演进。技术平台层包括云平台、数据中心、人工智能平台、物联网平台、数字孪生、区块链平台等。技术平台层全面提升平台技术赋能、数据赋能能力，实现对生产控制、经营管理、安全监控和公共服务等业务的全面支撑。中台层包括业务中台、技术中台、数据中台、安全中台。业务中台为各项核心业务处理提供各类业务的功能组件；技术中台提供高复用技术组件及技术服务；数据中台通过数据聚合和复用，引导业务资源、系统和数据整合，沉淀共性数据服务能力；安全中台提供统一化、标准化、规范化的安全共享服务能力。中台以算力为基础，上承业务、下连算元和算法，发挥运营管理、数据流动、服务支撑、生态赋能优势。应用层向终端用户提供的应用功能，通过将中台层服务进行封装，形成最终用户所使用的功能。应用层根据业务领域分为电网规划、工程建设、调度交易、电网运维、安全生产、市场营销、人财物管理、党政工团管理等。包含HTAP存储引擎、湖仓一体异构数据融合存储、图数据库等类别，满足异构、海量、多类型数据存储要求。包括数据服务、能力服务和工具服务等，并通过服务编排支撑业务侧业务数据存取、详单查询、实时数据分析计算、批量数据分析计算、全文检索和数据挖掘等典型应用场景。指采用数据分析引擎，通过合理的分析算法进行大数据关联分析和数据挖掘，或是根据数据分析计算得到结果的过程。包括图计算、数据可信计算、混合事务分析处理、流批数据融合计算和HTAP融合计算等内容，支持实时计算、批量计算等不同的业务场景算力要求。通过有线、无线等方式，实现各类数据的汇集与传输。包含数据同步复制工具、消息中间件和数据传输服务，采集层具有实时性高及吞吐量大等典型特征。11通过全域数据统一汇聚、模型统一设计、海量数据统一存储、大数据分析计算组件统一支撑，促进数据无缝融合和业务共享共用。图2-3数据架构数字电网标准框架白皮书(2022年)二数据架构数据计算层数据采集层数据传输层数据分析层数据存储层数据服务层数据安全12第二章数字电网技术体系在传统电网的电力流交互界面以外，存在与海量终端及多领域主体的复杂信息流交互，信息安全与物理安全深度关联并相互依存，导致系统面临的安全风险显著增加。从信息安全角度，要求数字电网保证信息通信网络不受外部干扰、保密性强、不受外部攻击，需要研究电网业务通道安全加密、业务流量安全监控和控制等技术，实现接入认证、通道加密、分流管控等各环节有效协同，实现信息通信网络对电网业务的可信服务与可靠保障。从物理安全角度，在信息通信环节存在异常、缺失或停止服务的情况下，需要保证物理系统的安全稳定运行，避免由于信息通信环节遭受攻击而带来的全系统运行风险，强调对全域纵深的网络安全防御体系的构建，有效抵御由数字空间中发起的各类针对电网安全的攻击行为。数字电网的安全性问题涵盖电网建设、运行等全过程，涉及信息层面的传感量测终端接入、信息通信、数据保护等环节；涉及物理层面的安全生产运行、企业安全运营、安全能源服务等环节，是保障电力行业、能源行业、工业系统以及经济社会各方面安全的重要基础。图2-4网络安全架构数字化基础设施物理安全数字电网全域防护应用安全工业控制系统安全全域物联网安全南网云安全数据安全主机与终端安全调度数据安全综合数据网安全通信安全(5G)互联网安全网络安全运营网络安全运营活动安全科技创新安全开发建设安全运行保障安全生态协作安全大脑信息安全运行监测预警系统安全自动化编排安全智能分析安全管控与运行威胁情报运营安全大数据电力监控系统网络安全态势感知智能感知分析资产管理作战指挥在线反制可信计算在线监督安全服务共享中心安全服务平台数字身份与访问控制服务网络安全威胁对抗服务安全服务基础设施数字身份与访问管理平台统一密码服务平台网络安全靶场支撑使用同步指挥协同赋能保护保护三网络安全架构13数字电网标准框架白皮书(2022年)业务系统主要涵盖电力企业的生产经营活动全过程，包括电网规划、工程建设、调度交易、电网运维、安全生产、市场营销、人财物管理、党政工团管理等。图2-5数字电网业务系统架构第四节业务系统电网规划全网负荷分析与预测供电区域优化电网风险分析选址选线优化······工程建设智慧评审智慧供应链安全行为识别三维设计云监造······调度交易输电智能管理人机安全监管配网智能监管······云边融合电碳经济市场电网运维云化+设备端部署的设备状态检修模型模型迭代优化······安全生产作业风险评估与控制安全指标云化展示在线监测网络安全管理······市场营销智能营业厅多能互补、智慧用能的综合能源服务个性化、多样化的能源套餐…….电网规划·电网规划包含电源规划、负荷预测、电力电量平衡、选址选线、电气计算、规划评估等过程。应用新一代数字技术可有效提升电网规划的智能化水平，促进电网投资效益提升。如，将电网、气象、经济、能源、城市规划等数据接入数据中心，运用大数据分析、人工智能算法进行全网负荷分析与预测、供电区域优化；以具备边缘计算能力的无人机实现选址选线优化；实现电气计算自动化和电网可靠性、经济性、适应性自动评估和电网风险分析等。工程建设·工程建设涵盖电网设计、物资采购、工程实施、工程竣工等各阶段。将新一代数字技术应用于电网基建综合实用场景，将有效提升电网基建的效率和质量。如，通过智慧评审、三维设计数字化手段提升设计环节的效率和质量；智慧供应链涵盖采购、设备监造、物资配送、仓储管理等环节，实现全环节贯通提效；云监造、安全行为识别与评估、AR/VR技术应用、3D打印有效提升建设进度、质量及现场安全管理水平等。14第二章数字电网技术体系调度交易调度运行是保证电网安全稳定运行、对外可靠供电、各类电力生产工作有序进行而采用的一种有效的管理手段，将重点拓展海量分布式主体接入、监视、控制、市场化运作与服务的能力，形成“云大脑+边缘节点”两级协同运作的云边融合新业态，推动人工智能与业务深度融合，推动调度运行管理应用云化改造，研发及应用调度本质安全系统及装置，强化二次设备智能运维，推进先进调控一体化技术应用，推广配调集约化管理。电力交易是推动建设统一开放、竞争有序的电力市场和优化能源资源配置的重要手段，围绕新型电力系统市场化环境构建多元利益主体自主协调互动的电碳经济市场，系统性地开展电力市场体系及形态、绿色低碳导向的电力价格机制、多元市场主体决策行为分析、电碳耦合等技术研究。电网运维·电网运维主要指输电线路、变电站、配网等设备的运行、监控及维护。将新一代数字技术应用于电网运维，将有效提升电网运维的效率和质量，如，综合运用无人机和边缘计算技术，实现输电线路几何建模、智能巡视和智能操作，开展气象、台风、覆冰等灾害监测预警和影响评估，实现防灾减灾智能管理；运用无人机、室内巡检机器人实现对厂区及机房内环境监测，运用室外轮式巡检机器人等手段实现设备测温类、设备位置识别类、人员安全类等监管；运用物联网和边缘计算技术，全面广泛部署智感、智测、智控的智能装备，提高配网数字化监测水平和配网故障主动感知及运行趋势分析水平；以电力设备检修提升电网风险评估和设备状态检修水平，采集自动化系统数据、环境感知数据、设备台账与相关记录数据形成数据样本库，通过聚类分析、趋势分析、缺陷识别、故障识别等算法，形成云化+设备端部署的设备状态检修模型，通过模型迭代优化不断提升电网运维水平。安全生产·安全生产从设备、作业及班组三个角度出发，以维护检修为中心，串联作业表单、缺陷、隐患、状态评价、差异化运维以及综合停电，确保业务的有效衔接互通。设备全生命:从设备全生命周期管理出发，贯通从设备台账、运行维护、设备检修、退役报废全链路的管理业务，同时融入设备运行、监测的实时数据，运用物联网、大数据、人工智能等技术，提升管理人员对设备运行管理的掌控力，支撑规范、高效的设备管理。作业全过程:从“计划+表单”全过程管理出发，聚焦价值创造作业，提升工作质量，减少重复工作，实现数据一次录入多方共享，促进人工智能与作业业务深度融合，同时，通过地理空间、图表等实现对作业流程、对象、风险多维度的可视化监控。班组规范化:横向业务全覆盖、纵向业务全程跟踪，融合流程审批、业务执行、数据统计、信息展示等业务功能，构建班组一站式管理工作台，并通过数字化、智能化、移动化技术，提升班组人员工作效率和系统使用体验。市场营销围绕“解放用户”加快整合管制业务与非管制业务，构建企业级的统一客户模型，完成客户服务库、账户服务库、运营服务库等中台服务上线，统一各类业务场景提供一体化服务，推动传统营业厅向体验型、定制型、智能型的智慧营业厅转变，通过线上线下结合的方式向用户提供多样化增值服务；开展多能互补、智慧用能的综合能源服务解决方案研究与应用，以数字化手段提供更加灵活、高效、个性化的用能普惠服务，创新能效管理、节能服务等增值服务，着力提升能源综合利用效率；对终端能源市场，利用大数据、人工智能技术实现能源套餐的精准推送、服务个性化、能源套餐多样化。第三章数字电网标准框架在数字电网建设实践的基础上，以新型电力系统为导向，提出了基于π模型的数字电网技术体系，为构建数字电网技术标准框架奠定了坚实的技术基础。基于已有的理论研究与实践基础，按照继承性、协同性和开放性的原则，研究提出数字电网标准框架与重点研制方向，深入推进数字电网标准化工作，为数字电网高质量发展提供科学引领。16图3-1功能模式企业标准体系结构图第三章数字电网标准框架根据国家标准《GB/T13017企业标准体系表编制指南》，梳理形成企业标准体系参考结构图。《功能模式企业标准体系结构图》适用于大型、中型、小型企业，能够支持企业以该体系为基础，逐步改进完善企业自身标准体系向更高阶段发展。《功能模式企业标准体系结构图》由产品实现/服务提供标准体系、基础保障标准体系、岗位标准体系三部分组成。其中，产品实现/服务提供标准体系是为满足用户需求、规范产品实现/服务提供全过程而建立的体系；基础保障标准体系是为保障企业生产、经营、管理等各项工作的有序开展，以管理对象为组成要素建立的体系；岗位标准体系是为实现基础保障标准体系和产品实现/服务提供标准体系的有效落地，以岗位作业为组成要素建立的体系。《功能模式企业标准体系结构图》如下图所示：第一节电网标准化现状分析基础保障标准体系设备设施标准子体系财务和审计标准子体系人力资源标准子体系标准化工作标准子体系规划计划和企业文化标准子体系知识管理和信息标准子体系法务和合同标准子体系环境保护和能源管理标准子体系安全和职业监控标准子体系质量管理标准子体系行政事务和综合标准子体系产品实现/服务提供标准体系售后/交付后服务标准子体系营销标准子体系生产和服务提供标准子体系设计和开发标准子体系产品标准子体系岗位标准体系操作人员标准子体系管理层标准子体系决策层标准子体系标准化规划方针目标法律法规参考标准企业标准体系17按照体系化、规范化、标准化的数字化发展思路，为发挥标准的引领和支撑作用，当前企业数字化转型与数字电网建设过程中，尚存在以下三方面典型问题：一是物理系统、业务系统数字化缺乏统一标准，系统上线缺乏统一规范。需要以标准化推动物理系统和业务系统完整映射至信息系统。保证数据全面、及时线上化，为激发数据要素价值奠定基础。二是业务系统中，各业务部门数据尚未完全贯通，难以支持数据全面融合互动，需要通过统一标准与规范打破业务信息壁垒，进一步提高数据共享互动能力，激发数据要素价值。三是数字化对物理系统、业务系统的赋能过程中，迫切需要标准化使能，通过信息数据采集、传输、存储、处理、应用各环节的标准化，保证模型统一、数据贯通、应用高效，驱动数据赋能价值创造，推动物理系统和业务系统优化重构。（一）面向双碳目标推动体系建设（二）强化标准引领推广先进技术（三）创新驱动发展布局新兴产业数字电网标准规范需以国家相关政策为指引，面向“碳达峰、碳中和”目标做好标准规范修订工作，加大相关标准研制力度，推进公共基础类标准体系、数据全生命周期管理体系、5G通信技术标准体系、数字电网平台标准体系、可再生能源并网接入标准体系等建设。数字电网标准要进一步加强行业引领作用，充分发挥标准的先行先试作用，构建技术研发与工程应用的桥梁，推动超远距离大容量特高压直流输电、远海风电送出、高比例分布式新能源消纳等新技术应用，加快构建以新能源为主体的新型电力系统。聚焦智慧能源、可再生能源消纳、大数据、人工智能等新兴技术领域，开展重大科研攻关，突破技术瓶颈，加快开展标准子体系建设与标准布局。数字电网标准框架从电网的标准化现状出发，明确标准体系构建目标。第二节数字电网标准框架构建目标数字电网标准框架白皮书(2022年)18本标准框架充分考虑数字化与标准化的发展趋势，在与原有电网物理特征、业务技术规范有机衔接的基础上进一步优化，具有相对稳定性和连续性。本标准框架以信息系统连接物理系统、业务系统，推动数字电网各领域协调发展，实现物理系统、信息系统、业务系统高度协同。在各领域涉及的标准之间，尤其是相互连接过程中涉及的标准，充分考虑其协调性、系统性，保证标准体系各领域的配套性，充分发挥标准体系的作用，促进数字电网的物理、业务、信息系统整体协同、持续发展。本标准框架采用开放性架构，在保证先进性和适度前瞻性的基础上，支持动态变化与扩展，持续完善发展数字电网标准框架，充分体现新一代数字技术的发展趋势，适应数字电网和新型电力系统的发展要求。数字电网标准框架按照继承性、协同性、开放性的原则进行构建。继承性协同性开放性第三节数字电网标准框架构建原则第三章数字电网标准框架19《GB/T13017企业标准体系表编制指南》的“功能模式企业标准体系结构图”已展开至产品实现/服务提供标准体系、基础保障标准体系、岗位标准体系。在数字电网建设的发展过程中，企业需要基于自身业务内容、管理结构，结合技术发展情况，从实际需求出发，提出更完善的标准框架。因此，数字电网标准框架继承了功能模式企业标准体系的核心内容，并结合数字化发展要求进行了迭代升级。第四节数字电网标准框架构建路径数字电网标准框架白皮书(2022年)一是新一代数字技术持续提升信息分析处理效率与质量，赋能物理系统优化重构。在设备数字化方面，数字技术应用从主网向配网延伸，逐步覆盖发输变配用全环节的电网设备；并且将逐步实现设备结构、设备元件的数字化，与更为全面、准确、高频、智能的设备信息采集。同时，新一代人工智能算法等技术也将支撑新能源设备建模、设备缺陷识别、负荷预测等领域的发展，支撑网络数字化。在数字电网标准框架中，物理系统标准对应设备设施标准子体系，对发电、输电、变电、配电、用电各个环节的设备进行规范，支撑各环节设备的数字化，推动数字电网物理系统的发展走向纵深。二是随着软硬件技术进步及业务系统需求攀升，信息系统对信息的处理能力持续增强。在信息采集层面，智能传感器、智能终端技术发展推动物联网和移动互联网技术发展，边缘计算技术发展又进一步提升了信息采集的效率和质量；在信息传输层面，5G等新一代通信技术的应用，进一步提升了信息传输容量和实时性；在信息处理层面，云计算、大数据等技术发展实现更大规模的数据实时归集、统一存储与共享，形成“计算能力+数据+模型+算法”的强大“算力”；在信息应用层面，深度学习等人工智能技术取得突破性进展，在负荷建模、新能源设备建模、电力电子设备建模等领域中发挥效用。信息系统标准要引领上述相关技术发展，对基础设施、技术平台、中台和应用层进行规范，提升数字电网信息系统的规范化与标准化水平，推动实现信息数字化、数字信息在线，以数据驱动物理系统、业务系统创新发展。20第三章数字电网标准框架三是与物理系统的深度互动融合和数字信息的强化赋能，促使业务系统提质增效、实现价值创造。数字技术将全面提高业务系统的数字化水平，提升电网的感知、数据存储和计算分析能力，优化电网企业生产经营管理活动，促进电网安全、可靠、绿色、高效运行。而且随着数据作为关键生产要素的重要性愈发突显，电网企业亟需提高对数据质量、数据全链条贯通等方面的关注度，进一步以标准化工作加强数据治理，推动基于数据的业务经营管理。在数字电网标准框架中，业务系统标准对应产品实现/服务提供标准体系、基础保障标准体系、岗位标准体系，覆盖电网规划、工程建设、调度交易等各项业务，并且设置数据模型标准，确保数据在业务全流程中的高质量、安全、共享和有序流动，促进对数据资产的有效管理和价值挖掘，提升业务的数字运营能力。21数字电网标准框架白皮书(2022年)系统规划数字电网标准框架，将数字电网标准框架分为基础标准、物理系统标准、信息系统标准、业务系统标准四部分第五节数字电网标准框架一数字电网标准框架数字数字A3量和单位A4数值与数据A6环境保护、安全通用标准B物理系统标准A5互换性与精确度标准及实现系列化标准A基础标准A7各专业的技术指导通则或导则A8技术监督A1标准化工作导则A2通用技术语言标准C2技术平台B1发电B4配电B2输电B5用电B3变电C1基础设施管边云平台大数据平台物联网平台移动应用平台云端C1.1C1.2C1.3C1.4C2.1C2.2C2.3C2.4管边云平台大数据平台物联网平台移动应用平台云端C1.1C1.2C1.3C1.4C2.1C2.2C2.3C2.4图3-2数字电22第三章数字电网标准框架分，具体架构如下：字电网标准框架字电网标准框架D业务系统标准C信息系统标准C3中台C4应用D1业务模型D2数据模型业务中台数据中台技术中台人工智能平台区块链平台网省地县安全中台所...C2.5C2.6C2.7C3.1C3.2C3.3C3.4C4.1C4.2C4.3C4.4C4.5业务中台数据中台技术中台人工智能平台区块链平台网省地县安全中台所...C2.5C2.6C2.7C3.1C3.2C3.3C3.4C4.1C4.2C4.3C4.4C4.5电网规划工程建设调度交易电网运维安全生产···外部数据实时数据管理数据市场营销D1.1D1.2D1.3D1.4D1.5D1.6D1.7D2.1D2.2D2.3电网标准框架23数字电网标准框架白皮书(2022年)二标准框架建设内容数字电网基础标准重点关注技术语言、数据、监督与保障等电网数字化通用基础技术标准，主要包括标准化工作导则、通用技术语言标准、量和单位、数值与数据、互换性与精度标准及实现系列化标准、环境保护、安全通用标准、各专业的技术指导通则或导则、技术监督等部分。基础标准物理系统标准主要用于规范电网全环节设备制造、安装、运维等，包括发电、输电、变电、配电、用电五部分。物理系统标准信息系统标准主要用于规范信息系统的基础设施、技术平台、中台、应用。信息系统标准C1基础设施基础设施标准是主要用于规范云、管、边、端等基础设施的标准。云指云基础设施相关标准，管指通信网络相关标准，边指边缘计算等相关标准，端指传感设备、智能终端、安全装置等终端设备相关标准。业务系统标准主要用于规范业务数字化的模型、流程、规则等。业务系统标准D1业务模型业务模型标准包括电网规划、工程建设、调度交易、电网运维、安全生产、市场营销、人财物管理、党政工团管理等业务数字化标准。D2数据模型数据模型标准包括实时数据、管理数据和外部数据等数据标准。C2技术平台技术平台标准是主要用于规范云平台、大数据平台、物联网平台、移动应用平台、人工智能平台、区块链平台等平台的标准，贯穿平台设计、建设、运维等全过程。C3中台中台标准主要用于规范企业中台设计、建设、运维等工作，包括业务中台、数据中台、技术中台、安全中台等中台的标准。C4应用应用标准主要用于规范网、省、地、县、所的数字化应用。24第三章数字电网标准框架第六节数字电网标准体系重点研制方向物理系统标准研制主要有以下方向：一物理系统标准一是设备数字化升级。物理系统上线必然要求物理设备具备智能传感装置，实现数据实时自动采集，需在一次、二次设备的基础上部署智能终端及传感设备，为构建数字电网提供实时数据，因此需研制智能终端与传感设备的数字化研发设计标准。二是采集传输数字化。实时采集的监测数据等必须上传到云化数据中心，保证智能终端接入与在线，从而实现数据的在线融合互动，需研制统一的数据采集与数据传输标准。三是物理系统几何建模。在发、输、变、配、用各环节应用先进边缘控制技术和人工智能技术，加强人机协同及机器替代，基于物理系统几何建模与实时数据全面采集构建数字孪生电网，从而使信息系统赋能物理系统，实现物理系统的优化，因此需重点研制新一代数字技术应用于物理系统几何建模与孪生推演优化的相关标准。四是物理系统数字化建模。实现全设备物联，在接入物理系统设备，实现物联网终端统一接入、采集的基础上，接入电网规划、工程建设、调度交易、电网运维、安全生产、市场营销、人财物管理等业务系统终端，实现物理系统与业务系统间的互联互通，打造覆盖各专业的全域物联网平台，提升电网感知力。因此，需加速构建“云-管-边-端”全域物联网平台架构体系标准、大规模终端统一标准化接入和管理相关标准、云化数据中心数据汇聚标准、终端设备物模型标准、跨省域跨专业智能终端远程运维标准、物联安全认证标准、物联数据安全标准等相关标准，支撑实现“状态全感知、设备全连接、数据全融合、业务全智能”。25数字电网标准框架白皮书(2022年)基础设施标准重点研制方向，一是基于中大型超强算力数据中心+若干个分布式数据中心的总体布局，重点研制数据中心集群建设及现有分布式数据中心升级改造标准。二是持续进行网络设备、服务器、存储、数据库、中间件、局域网交换机等软硬件设备、通用融合一体机、专用融合一体机、边缘融合一体机等云基础设施标准建设，为云平台提供算力资源。三是以业务需求为导向，加强应用级灾备中心基础设施标准建设。技术平台标准重点研制方向，基于云平台、物联网平台、电网GIS平台、人工智能平台、区块链平台、云化数据中心等新一代技术平台建设；加强感知终端设备的统一接入、管理和安全监控等标准建设，加强全域电网资源时空数字孪生统一建设与融合管理标准建设；加强通用算力、专用算力、边缘算力统一纳管、按需供给、灵活调配的标准建设；加强全域数据统一汇聚、海量数据统一存储、大数据分析计算组件统一支撑、数据服务统一供给、数据安全统一管控的相关标准建设，全面提升平台赋能能力、技术赋能能力、数据赋能能力。中台层重点研制方向，一是沉淀智能感知、系统仿真、趋势预测、智能决策等电力专业算法标准，支撑新能源精准预测、高性能继电保护、设备健康监测、源荷发展预测和灵活服务，满足新型电力系统管理、运行和优化新要求。二是打造企业级中台建设标准，铸造可复用的核心技术、业务、数据和安全能力，形成开放、创新、共享的中台运营机制。应用标准重点研制方向，全面覆盖网、省、地、县、所各级电网企业管理层级，包括业务数据采集、业务数据处理、应用场景、高级分析4个部分，掌控设备的运行状态，在数字世界推演电网运行态势，变革建模分析方式，有效提升电网智能化水平，促进企业业务协同，以数据驱动管理流程再造、组织结构优化，促进企业人、财、物资源优化配置，对接外部产业链和生态相关方。应用层标准重点研制方向省县所业务管理业务数据处理业务展示业务数据采集网地业务管理业务数据处理业务展示业务数据采集高级分析业务数据处理应用场景业务数据采集高级分析业务数据处理应用场景业务数据采集高级分析业务数据处理应用场景业务数据采集图3-3应用层重点研制方向二信息系统标准26从传统电网进入数字电网阶段，电网规划、工程建设、调度交易、电网运维、安全生产、市场营销、人财物管理、党政工团管理等业务系统数字化过程遵循统一的思路，从“业务系统上线”到“多源数据融合互动”以及“智慧业务场景”演进。在业务系统数字化过程中业务系统标准重点研制方向包括：一是业务系统上线。实现业务系统上线，将制度、业务指导书等业务标准与信息系统建设标准融合，进行业务系统的统一规划、统一设计、统一建设，实现业务上线标准化。二是多源数据融合互动。遵循统一的数据模型标准，实现多源数据统一与数据全局共享模式，实现业务数据线上融合互动，并通过建设数据分析与计算的标准，实现数据驱动，以数据分析结论作为业务执行依据。三是智慧业务场景。基于标准的业务处理流程，打造电网规划、工程建设、调度交易、电网运维、安全生产、市场营销等应用场景与高级分析模型的标准化，实现信息系统赋能业务系统。第三章数字电网标准框架三业务系统标准第四章展望数字电网以数据流带动能源流、资金流、技术流、人才流、物资流，实现技术和产品、生产体系、业务模式、发展理念等全方位融合，表征为实体经济与数字经济的深度融合。数字电网建设将促进物理系统深化发展、信息系统强化发展、业务系统优化发展、与社会融合泛化发展。28第四章展望新型电力系统背景下，数字技术将逐步覆盖源、网、荷、储全环节，构建新型电力系统在信息系统的完整映射，支撑系统具备更大范围的资源配置能力、灵活调节能力、安全管控与保障能力和快速响应能力，并满足碳排放、碳交易、信用等级评估、城市治理等多元化的外部需求。同时，以新一代数字技术构建的“大机器”信息系统与电网深度融合，将建成以电网为基础的具备特大规模数字化服务能力的融合型基础设施，具备大范围信息感知能力、高速传输能力、巨量数据存储能力、强大的计算分析能力和实时精准的调控能力。信息系统是连接业务系统与物理系统之间的关键纽带。随着物理系统和业务系统接入数据的爆炸式增长，信息系统需要对更大规模的异构数据进行采集、传输、存储、处理、应用，亟需强化发展。一是软硬件技术发展提速，芯片算力水平的提高促进计算机技术向超高速、超小型、平行处理和智能化方向发展，为软件发展提供了硬件基础。二是软件技术发展迅猛，呈现集成化、服务化、智能化等发展趋势，软件技术成为计算机技术发展中最为活跃的领域。三是信息基础设施规模不断扩大，电网企业可利用其网络及地理空间分布优势，通过5G基站、物联网、分布式北斗基站等基础设施建设，促进电网各环节基础设施的高效利用，并利用电力企业在数据资源、算法、算力等方面的优势，构筑具备特大规模数字化服务能力的融合型信息基础设施，提升对数字经济和数字中国建设的基础支撑能力。数字化技术将贯穿电网企业生产、管理、经营全过程，有效推动能源行业全要素、全产业链、全价值链深度互联与协同优化，支撑内外部服务撮合，促进能源生态系统形成。数字电网标准将规范电网业务全过程的数字化，推动业务系统打破原有的专业壁垒，促进跨业务域的优化整合。一是促进电网安全、可靠、绿色、高效运行。新一代数字技术能够有效提升电网全环节的数字化水平，为降低电网系统运行风险、解决影响电网长治久安的关键问题提供新途径。当前，新一代数字技术促进电网的感知、数据存储和计算分析能力的提升，在支撑规模化新能源接入、交直流混联系统仿真等关键技术领域发挥关键作用。同时，新一代数字技术在综合智慧能源、四网融合、大规模储能等关键领域中的应用，将拓展电动汽车、微电网、虚拟电厂、综合能源服务等商业模式，有效延伸电网产业链，提升电网发展水平。二是促进电力企业生产经营活动优化。新一代数字技术将逐步覆盖电力企业生产、管理和经营全过程，实现企业经营管理活动的数字化，促进跨层级、跨地域、跨系统、跨部门的业务协同，以数据驱动管理流程再造、组织结构优化，促进企业人、财、物资源优化配置，提高企业经营管理效率和质量，优化资源配置，促进电力企业降本增效，持续提升企业价值整合能力、资源配置能力、改革创新能力和核心竞争力，实现电网企业高质量发展。一物理系统深化发展二信息系统强化发展三业务系统优化发展四与社会融合泛化发展数字电网建设将推动能源生态系统利益相关方开放合作、互利共生、协作创新，重塑能源产业格局；并服务经济社会发展，惠29数字电网标准框架白皮书(2022年)及民生，提升对数字经济和数字中国建设的基础支撑能力。数字电网标准的发展将促进各行业跨界协同，构建协作生态，促进社会资源的优化配置。一是促进能源系统生产、传输、消费过程的泛化互动，以数字技术支撑能源系统的深度互联和协同优化。电网企业可通过构建统一的数字化平台，面向政府、能源生产商、设备制造商、配售电商、能源增值服务商、能源终端用户等各能源产业链参与方，整合能源流、信息流、价值流，向上游整合多种可再生能源，向下游整合智慧用能、需求侧管理，横向实现多网融合、多能互补整合能源产业链优质资源，开展面向能源生产、传输、消费等环节的新业务应用与增值服务。二是促进与社会的泛化互动，推动社会资源优化融合。电力企业可利用新一代数字技术提升对企业内外部环境的洞察力，整合、共享企业内外部资源，与能源、交通、金融等行业泛化互动，促进城市能源服务体系构建，为智慧城市提供能源供给保障，引导能源在城市中的合理布局，提升清洁能源供给能力，提升能源管控和应急处置能力，预防和降低能源灾害，实现智慧城市对能源安全、绿色环保、安居乐业的要求；同时，主动对接数字政府建设，利用电力企业优质的数据资源，为经济发展、城市规划、城市治理等提供决策支撑；其三，实时且广泛地建立、打通和优化电力企业和外部生态的关系，强化各利益相关方的衔接纽带和运转链条，推动社会各层面的融合互动，促进跨界生态合作。综上所述，数字电网建设是跨领域、跨学科的复杂系统工程，数字电网将迎来物理系统深化发展、信息系统强化发展、业务系统优化发展、与社会融合泛化发展。我们愿与社会各界携手，以标准为引领，共同推动数字电网高质量发展。在提升电力系统安全、可靠、绿色、高效运行水平的基础上，引领电力企业生产、管理、经营方式重塑，推动能源产业价值链整合，支撑能源生态系统的形成，并促进电力系统与社会系统的互动，成为数字经济和数字中国建设的重要组成部分。