封面页（此页面将由下图全覆盖，此为编辑稿中的示意，将在终稿PDF版中做更新）扫码获取《云上新型电力系统》白皮书阿里云开发者“藏经阁”海量电子手册免费下载卷首语党的二十大报告明确提出，深入推进能源革命，加快规划建设新型能源体系。“新型电力系统”作为新型能源体系的核心组成部分，建设高度数智化的新型电力系统进行综合性减碳已成为行业共识。新型电力系统与数字技术加速融合，云计算、人工智能、大数据等数字化基础设施为发电、输配电和用电的各个环节提供坚强支撑，为电力系统提供全景态势感知、动态实时分析和智能计算等服务，成为新型电力系统建设的重中之重。近年来，以国家电网、南方电网、国家电投为代表的电力央企建设了自己的云平台，开启从“选云上云”到“云上创新”的转型之路，并取得丰硕成果。新时期，推动云与新型电力系统的融合，构建绿色、安全、高效的“云上新型电力系统”恰逢其时。云栖大会“云上新型电力系统峰会”，由阿里云与中国电力发展促进会联合举办，聚焦云上新型电力系统建设，围绕发电、电网和用电等环节，分享前沿洞察、数智创新实践案例，为推动构建新型电力系统贡献力量。目录云上新型电力系统概述.............................................................5云上新型电力系统：助力能源绿色低碳转型..............................................................52022云栖大会云上新型电力系统峰会集锦.................................15“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型....................................................15算力助力新型电力系统建设.......................................................................................39《云上新型电力系统白皮书》发布...........................................................................46AI助力新型电力系统建设..........................................................................................51云上电力信息数据采集与处理...................................................................................60新型电力系统建设下的数字孪生...............................................................................68云上新型电力系统：助力能源绿色低碳转型5Ø云上新型电力系统概述云上新型电力系统：助力能源绿色低碳转型作者：崔维平，阿里云研究院行业研究中心高级专家肖剑，阿里云研究院行业研究中心主任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，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。1.电力系统呈现新趋势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，为我国经济社会的高质量发展提供坚强支撑。面对复杂多变的外部环境和内部形势，电力发展呈现四大新趋势。•电力结构：双碳战略持续推进，新能源占比不断提升图1：2011～2020年全国电力装机结构（单位：%）云上新型电力系统：助力能源绿色低碳转型6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。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。•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。•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。•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。但是，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。图2：电能在终端消费中的占比及预测1-2云上新型电力系统：助力能源绿色低碳转型7新趋势下，电力行业也面临新挑战，在发电侧，复杂环境下电力系统供需平衡面临挑战；在电网侧，现网结构下高比例新能源调度和消纳面临挑战；在用电侧，多元场景下高效满足用户用能需求面临挑战。2.从“电力上云”到“云上电力”面对上述趋势与挑战，该报告提出电力系统数字化发展正从“电力上云”向“云上电力”发展。“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。图3：云上新型电力系统框架“云上新型电力系统”是双碳战略下的重要选择，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，沉淀更多元的数据资产，融合“数据+算力+算法”提升电力系统的生产管理、经营决策水平，提高大范围电力资源的共享互济和优化云上新型电力系统：助力能源绿色低碳转型8配置能力，增强电力系统的稳定性和灵活性，实现能源清洁低碳转型，助力全社会全行业绿色低碳高质量发展。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。图4：云上新型电力系统特征3.云上新型电力系统发展重点从传统电力系统到“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：助力能源绿色低碳转型9图5：云上新型电力系统发展重点战略上，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。4.云上新型电力系统探索与实践在实践中，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。云上新型电力系统：助力能源绿色低碳转型101)发电侧融合云边一体数据融合处理技术，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。中国大唐集团有限公司联合阿里云打造汇聚全域业务的火电厂数据中台，推动数据上云及资产化、企业管理智慧化、业务能力移动化、认证服务统一化，助力实现企业经营决策的智能化。图6：火电厂数据中台框架图7：大唐数字孪生电厂示意图云上新型电力系统：助力能源绿色低碳转型11此外，大唐发电厂借助DTWIN数字孪生技术，构建数字孪生电厂，覆盖生产线30余类关键设备，超过200多台设备，实现了与现场实时生产数据和业务数据的对接，通过虚拟环境实时展示车间生产过程的真实全局与细节状态，并实现关键管理指标的可视化展现等功能，从而辅助车间现场工作人员管理和决策，提升生产运营效率30%。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。阿里云协助龙源电力从业务、技术等角度明确集团总部与省公司、场站的定位与边界，制定数字化升级方案，联合打造形成集团级的新能源数据资产中心和云端管控中心，助力集团业务创新和精益化运营。图8：新能源智能决策平台2)电网侧电网侧数字化总体遵循基础设施云化、核心系统重构上云、生产运行云上智能、数据业务云上增值的路线发展。目前，在电网领域，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。云上新型电力系统：助力能源绿色低碳转型12图9：电网企业数字化发展的四个方面阿里云与国内大型电网企业开展了深入的合作，采用“一云多Region”的方式完成电网云平台的部署，实现电网企业总部三中心与十三个网省公司“一朵云”的管理模式。“一云多Region”模式高效支撑电网数据全量接入和电网业务上云，累计实现包括核心业务系统营销2.0、PMS3.0在内的1000余套业务系统上云用云，支撑电网数据网省本地计算，或统一上传至总部进行全量计算和存储，助力电网业务创新。3)用电侧随着终端电气化水平的提升，电能占比的快速增加，以及用电需求个性化的发展，电力需求侧发生重大改变。终端用户不仅需要高质量、稳定的电能，更需要多元的数智化电力服务，参与与电力系统的互动，成为一名“产消者”。图10：数字化虚拟电厂云上新型电力系统：助力能源绿色低碳转型13阿里云聚焦虚拟电厂技术，通过搭建虚拟电厂运行管理平台汇聚全维度生态资源，伟聚合上、资源方提供资源聚合、市场交易、优化控制、模式创新等全场景能力，有助于虚拟电厂服务商高效快速的在全国各网省开展业务拓展，助力提升电力资源的优化配置能力和效率，在社会和经济方面具有双重价值。图11：数字化虚拟电厂社会和经济价值电力云与云上数字技术将为用电侧数字化发展提供坚强支撑，成为电力需求侧的新模式、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，助力培育用电新兴业务，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。5.展望云上新型电力系统将成为国家数字基础设施的重要组成部分，加速电力流、信息流、价值流的有效融通流动，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，为城市、园区、企业、居民等绿色生产生活提供基础服务，推动能源革命，保障能源安全。未来，依托云计算和海量电力数据资源，对分布式清洁能源、微网和储能进行更加科学的规划、应用和管理，将更加绿色、更加经济的电能以最优路径送达用户。同时，借助人工智能技术，研发设计满足电力用户个性化需求的用电模型，协助工商业企业和家庭用户定制出优选的用电方案，将助力降低全社会生产与生活用能成本，为人类的可持续发展做出贡献。云上新型电力系统：助力能源绿色低碳转型14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。1.数据来源：中电联历年电力工业统计数据2.数据来源：国家能源局、长江证券研究所“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型15Ø2022云栖大会云上新型电力系统峰会集锦“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型摘要：本文整理自工业控制系统产业联盟理事长、国家电网公司国家电力调度控制中心原副主任辛耀中，在云栖大会的分享。本篇内容主要分为三个部分：1)新型电力系统背景情况2)智能电网和安全防护3)电力行业数字化转型1.新型电力系统背景情况现在很多人会提及“零碳”，但“零碳”观点是错误的。地球上的生命都碳基生命，包括各种动物、植物和生物，零碳意味着无生命！二氧化碳是植物光合作用的重要原料。研究表明，农作物产量会随二氧化碳浓度增加而提高，通常大气中的二氧化碳浓度约100~2000ppm，若降低到50ppm以下，则光合作用停止，所以火电厂烟囱附近的植被通常生长地很好。综上所述，“双碳”不是“零碳”。“双碳”意味着工业低碳，农业高碳！“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型16如上图所示，展示了在双碳目标下我国发电装机的发展。其中，光伏和风电的数量基本持平。但是，当太阳落山之后，40亿光伏无法发电。当夏季高温，40亿风电亦无法发电。目前，我国总装机量为24亿，其中煤电占11亿。但我国在煤电占50%的情况下，缺煤限电的情况仍然很严重。所以新型电力系统仍面临五大结构性的安全问题，分别是：电源结构、电网结构、用电结构、网络信息、以及调度控制。其中，电源结构、电网结构、用电结构的问题难以调节。电源结构存在随机间歇电源多，快速调节电源少的困难；电网结构存在跨区电网尚未成网，全网互济能力较差的困难；用电结构存在需求侧响应较差、高耗能问题突出的困难。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型17由于电以光速传输不易储存，“发、输、配、用”均瞬间完成，所以必须实时控制系统平衡。我国和欧美国家相比，由于我国燃气资源稀缺，燃气轮机比例小，近年来实时控制系统平衡变得愈发困难。为了解决电力调度的平衡问题，我国主要依靠火电硬调节。近期由于煤炭涨价等原因，导致部分地区供电紧张，所以维持平衡的难度非常大。新能源装机的迅速发展让这一问题更加突出，甘肃省的风电和光伏总量已超过了37%。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型18不仅是电力平衡问题，大规模新能源（光伏和直驱型风机0惯量、双馈型风机部分惯量）并网、大量直流馈入受端（0惯量）电网，导致系统总体有效惯量不断减小，抗扰动能力持续恶化。以上图为例，在2015年9月19日锦苏直流闭锁大功率缺额情况下，华东电网频率恢复过程分为四个阶段。故障后0～3秒左右，惯性缓冲调节，若系统惯量小则电网频率迅速下跌；故障后3~30秒左右，一次调频动作，频率下跌减缓，至最低点后逐渐回升；故障30秒后，二次调频启动，电网频率继续恢复；故障100秒后，抽蓄机组等快速电源启动，恢复并维持电网频率。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型19据网络统计，近10年来全球共发生32起储能电站起火或爆炸事故，储能电站起火爆炸大多发生在充电中或充电后休止中，且大多数事故采用了三元锂离子电池。2021年4月16日北京国轩福威斯光储充技术有限公司储能电站（磷酸铁锂电池）发生事故，事故造成2名消防员牺牲，1名消防员受伤，电站内1名员工失联。相比电化学储能电站，电网与城市热网协同的方法总体效率超80%，更安全，更经济！以北京为例，北京东郊热电厂统筹优化发电与供热，总效率超过80%！“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型20由于我国电网使用了近乎免费的空气绝缘，电网抵御重大灾害和破坏的能力不足。除了雷电、暴雪、山火等自然灾害，也无法抵御石墨炸弹和电磁脉冲炸弹的袭击。但如果使用地下交联聚乙烯电缆或地下气体绝缘管道GIL，其成本是现在的10到20倍。我国发电资源与用电负荷呈逆向分布，跨越黑河腾冲线的西电东送是主要能源流向。特高压运行规模达到“11交11直”，特高压交直流混联、电力大规模跨区输送已成为国家电网典型特征。但面对电力大规模长距离输送难题，我国特高压电网仍尚未成网。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型21电网“强直弱交”是指交流电网太弱，直流电网太强。目前，全世界公认的技术是“直流输电，交流联网”，从而形成一个花篮结构。但经过实践发现，直流电网最大的问题在于其可靠性，高压直流输电阀组由上百级晶闸管串联组成，可靠性差，损耗较大，由于地极偏磁严重，导致电压稳定恶化。为了解决这个问题需要使用大量的冷却液，其能耗成本高于交流电。上图是国民用电曲线图，具有明显的波峰波谷特征。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型22在电动汽车储能方面，G2V与V2G尚未形成规模，存在很多基础性问题。在微电网方面，其目的是实现自发自用，余电上网，自主控制，就地调节。但微电网相关技术规范有待完善，当前很容易出现电压不稳的瓶颈。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型23在家用光伏和家用电器方面，可不选择数据采集或远方控制方式，而是根据控制中心广播的电网状态信息进行辅助判断。用户家中业务应用通过WiFi上互联网即可。在大型储能和大型电源方面，《电力法》规定必须由调度负责控制。在微型储能方面，居民可以完全自主控制，根据并网点的电压和频率，结合电网调度广播的电网事故状态信息，自主控制储能设备的投退。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型24如上图所示，电力系统安全稳定有三道防线，分别是继电保护、稳定控制、解列控制。我国电网自动化技术40年来经历了四个发展阶段：早期探索、引进消化、自主开发、逐步超越。电力系统的数字化技术转型在20年前已经完成，现在正在向智能化技术前进，开创了智能电网新时代。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型252.智能电网和安全防护智能电网调度控制系统D5000已在国家电网所有国网省三级调度及大部分地市调控中心投运，形成了电网调度专用云（约10万计算节点）和专用物联网（约2亿实时测点），实现了多级电网调度的协调运作。地（市）级以上调度控制中心的典型配置为300台计算机（100台机架服务器、100台刀片服务器、100台图形工作站）。近10余年来，随着智能电网调度控制系统的逐步建设完善，目前已达10万多套计算机、10万余套网络设备，遍布全国各省。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型26除此之外，我国实现了电网多重相继故障在线预警。从原来每年两次（夏季、冬季）电网运行方式计算，提高到每15分钟周期计算和秒级大扰动事件触发即时计算，在国际上首次实现了实时跟踪分析分钟级电网多重相继故障，有效提高了调度应对电网多重相继故障的能力。控制系统有自身的规律，电力系统也有自身规律。如上图所示，控制功能的响应时间和作用距离成正比。因此决不能将控制系统集中在一个区域，否则会引起非常严重的事故。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型27目前，我国的智能电网系统已经形成了一系列标准，其中最主要的五个标准分别是：通用图形界面、通用服务接口、通用模型描述、通用通信协议、通用安全防护。我国智能电网标准向国际电工委员会ICE贡献了两条规范指南，足以说明该系统已是世界领先。目前，我国智能电网已为世界之最。数字化（信息化）、自动化、智能化必须满足电力系统实用化要求。由于半导体器件都是高耗能器件，所以需要谨防过度智能化，造成无谓的高能耗（如比特币挖矿等）。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型28近年来，国家进行了多次电力一次设备智能化。以视频监视隔离刀闸为例，造成了很多资源浪费。因此过度智能化也带来了很多问题，例如一次设备智能化后可靠性下降；一次和二次设备寿命不匹配；大部分智能化设备实用性不强；变电站实时量测点增加10倍以上。如何提高一次设备自身质量？如何提高智能设备实用化水平？如何防止过度数字化、过度智能化？是大家需要思考并着手解决的问题。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型29在智能电表及用电信息采集方面，公网远方控制存在安全风险，未来可能只保留非实时远方读表功能。互联网企业需要高度加强，对用户的敏感数据及隐私信息的保护。目前，网络安全威胁形势日益严峻。仅在2008年8月奥运期间（2周）涉奥电网受到外网攻击8939次。2017年5月，Google发现Intel的CPU内藏有Minix操作系统，很快Google的张量处理器TPU也被发现漏洞，后又发现熔断meltdown、幽灵spectre、POPSS、僵尸负荷等隐患，所有支持乱序执行和分支预测功能的处理器（CPU、GPU、TPU等）都有问题。由此可见，网络安全威胁从软件向硬件发展。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型30如上图所示，近年来我国电网遭受外网恶意攻击的频度增加。目前，我国电网平均每8秒钟遭1次攻击，每日遭遇攻击10000多次。在国家重大活动期间电网遭受外网恶意攻击的频度比平时增加数倍！综上所述，工业控制系统需要内生式安全，即功能安全、密码技术，网络安全三合一。适用于工业系统SCADA、DCS、CCS、PLC等。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型31虽然各工业领域业务特性差异很大，防护措施不尽相同，但网络安全防护体系相同！工业领域GB/Z41288-2022是重要工业控制系统网络安全防护导则，是工业领域网络安全的硬体系。重要工业控制系统网络安全防护体系（TEMt）主要以全面安全管理、应急备用措施、以及安全防护措施三个维度进行工业网络安全防护。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型32在内生安全方面，需要保证监控系统无恶意软件、操作系统无恶意后门、整机主板无恶意芯片、主要芯片无恶意指令、以及可信计算安全免疫。根据国家最新标准，重要工业工程行业可用专用云，必须与企业管理的专用云进行有效的安全隔离，绝不能使用社会公用云，避免信息泄露，保护工业系统的网络安全。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型33在重点工业控制方面，为了避免万物互联，雾大成霾，工业控制可用专用的物联网，实现按需互联，确保国家的工业财产安全。“零信任”架构是在边界安全防护的基础上，增加一层基于身份的逻辑安全边界，把访问控制从粗粒度的网络边界层面，迁移到细粒度的所有主体、客体和业务层面，对所有的人、设备、访问请求等进行身份验证和权限管控，实现内外兼防，自拆边界等于自毁长城！“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型34由此可见，工业云需要硬件面向集群，软件面向服务。其中，硬件包括多核众核芯片、对称多道处理SMP、服务器集群NUMA。软件服务包括虚拟化、网络GRID、以及云计算。3.电力行业数字化转型工业控制系统应该以业务为中心，并非将数据作为中心。整个系统分为前台，中台和后台，其中，前台是业务的访问层，中台是业务的应用层，后台是业务的数据库层。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型35如上图所示，通过数据面向模型，模型面向业务。工业大数据被分布处理后，成为工业小数据，实现了毫秒级的计算。除此之外，无业务模型的数据是垃圾数据，假数真算，东数西算，离开业务，纯粹费电。现阶段的人工智能四肢发达，五官英俊，思维简单，仍处在成长阶段。如果将人工智能用在电力系统和生产控制系统，必须结合电力系统模型。没有业务模型的AI实时闭环控制，存在重大安全隐患！“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型36目前，多种光纤通信适应工业控制业务。其中，可见光通信秉承了光通信的优势，抗电磁干扰，防水防油，保密性强，无信息逸散风险，并且对比于激光通信，虽然速率较低（100K~100Mbps)，但是介质容易加工（剪切即可），耐恶劣环境（弯折，震动，磨损），更加适应工业现场环境。还易与末端的无线光通信LiFi相结合，适用于智能电子式交通信号灯类业务。由于无线通信面向移动目标，发电厂、变电站、输电线、用电大楼都不移动，所以固定业务不需无线专网。厂站车间的金属反射、电磁干扰、粉尘环境等，对无线通信干扰很大。所以为了适应固定业务，应采用光纤+无线的F5G方式。“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型37如上图所示，传统的应用系统和传统工控系统，需要逐步升级为新型分布式工控系统，由工控网络进行连接，进一步保障工业生产的安全，提高工业生产的效率。为了破解三大结构问题急需市场机制或电价政策，目前最为有效的方法是双边峰谷电价：促进发电侧和用电侧平衡最为有效！总体电价及平均电价水平不变，高峰时段上调30%，低谷时段下调30%，可由各省发改委根据各地具体情况制定，逐步过渡到电力市场。如上图所示，解决电源结构问题50~100年，解决电网结构问题需10~20年，而解决用电结构问题可当日见效！“双碳”目标下的新型电力系统及其数字化转型38新型电力系统的核心目标是让电力系统更安全可靠、更经济高效、更绿色环保、更实用友好。企业需要注意的是在新型电力系统中，电网主网结构未变、分层控制方式未变、安全防护体系未变、电力通信网络未变。政府和企业必须谨防双碳过度零碳化、储能过度电池化、电网过度直流化、通信过度无线化、设备过度智能化，业务过度数字化。算力助力新型电力系统建设39算力助力新型电力系统建设摘要：本文整理自清华大学能源互联网创新研究院副院长、数字化转型研究室主任高峰，在云栖大会的分享。本篇内容主要分为两个部分：1)新型电力系统现状2)算力对新型电力系统的作用1.新型电力系统现状能源互联网是实现能源革命的具体手段和载体。2014年6月13日，习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上发表重要讲话，明确提出了全面系统的能源革命的战略思想。强调推动能源消费革命，抑制不合理能源消费；推动能源供给革命，建立多元供应体系；推动能源技术革命，带动产业升级；推动能源体制革命打通能源发展快车道；全方位加强国际合作，实现开放条件下能源安全。2014年6月9日，习近平总书记在两院院士大会讲话指出：“信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术广泛渗透，带动几乎所有领域发生了以绿色、智能、泛在为特征的群体性技术革命。”算力助力新型电力系统建设40能源互联网依托系统性思维，利用数字化技术，协同高效完成能源革命，既要实现满足能源需求；又要维持价格低廉；还要利用能源清洁。能源互联网是一种将互联网理念、技术与能源生产、传输、存储、消费、以及能源市场深度融合的新型生态化能源系统。能源互联网以可再生能源优先、以电力为基础，通过多种能源协同、供给与消费协同、集中式与分布式协同，通过大众广泛参与，实现物质流、能量流、信息流、业务流、资金流、价值流的优化配置，促进能源系统更高质量、更有效率、更加公平、更可持续、更为安全。除此之外，能源互联网具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。算力助力新型电力系统建设412020年9月22日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上向世界宣布“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”2021年3月15日，习近平总书记主持中央财经委员会第九次会议，强调：“要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。”2022年10月16日，习近平总书记在二十大报告中明确提出：“积极稳妥推进碳达峰碳中和，立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动，深入推进能源革命，加强煤炭清洁高效利用，加快规划建设新型能源体系。”新型电力系统必须围绕灵活性、数字化、综合能源多网协同为核心。新型电力系统关键在于共建新型电力生态。在发输配用、源网荷储等产业链的各环节，都需要实现协同。只有企业、电网、用户等共同参与，才能实现共建生态，合作推进。算力助力新型电力系统建设42数字中国和新基建是实现电力系统数字化的基础保障，是实现数字经济未来发展的趋势。只有大量的算力保障和通信的支撑，才能让信息电力系统大范围调配，实现新能源高比例接入。但新基建与算力基础设施需要更多电力，带来更多能耗，可能会带来更多的碳排放。所以实现数字化转型和能源转型，二者需要相互支撑，携手共进。在新基建的建设下，努力实现数字化转型，避免额外的碳排放。在未来，国家会大力发展分布式综合能源系统，提升信息物理能源系统协调管控水平，做好能源转型的顶层设计。以数据中心为例，它会成为更高效的能源系统，提升灵活性，从而利用更多的新能源。算力助力新型电力系统建设432.算力对新型电力系统的作用除此之外，只有通过算力网和电力网的综合，才能实现新型综合服务支撑新型电力系统。其中，算力调度、电力调度、算力网规划、电力网规划、算力网建设、以及电力网建设都需要协同考虑。但要实现算力和电力协同，首先要破除思想障碍。如上图所示，传统电力系统的数据中心全年7×24小时，都是一条笔直的用电曲线，不需要电力系统过多干预，收益能够稳定保障。以新能源为主体的新型电力系统，其波动性、间歇性、不确定性成为了常态。对于传统电力行业，这种新常态需要一定的适应过程。算力助力新型电力系统建设44从节能的角度来讲，新能源为主体的新型电力系统，节能高效，符合刚性需求。但为了弥补其不确定性，需要以火电作为额外供电的主要来源，反而增加了碳排放。为了解决上述问题，国家以电力系统角度为切口，由刚性到柔性转换。依托电力电子技术，实现信息流的重新导向。目前，在电力系统中依托电力电子的核心装置包括：电力断路器、电力电子断路器，直流断路器、直流变压器、能量极限器、能量路由器等等。能源设备的模块化、自组织化，软件定义化，使其能够匹配不同需求的发电标准，使电力系统的各个环节、各个时段都能灵活高效。算力助力新型电力系统建设45在电力电子领域，清华大学直流中心与合作企业，共同研制的国产化IGCTPlus芯片能够有效突破国外封锁，实现电力电子芯片自主化，有效支撑新型电力系统的建设。从数据中心的算力角度来讲，在破除了思维障碍后，算力基础设施一定能够实现从刚性到柔性的转变。由于算力和电力协同需要技术和机制协同，所以相关算力必须灵活调度。只有利用先进手段分析不同算力需求，才能实现灵活优化的配置。除了技术建设，国家更需要机制建设。首先，算力和电力需要协同规划，必须协同西电东送和东数西算。其次，需要改变传统思路，在数据中心建设和运行规范中应规定，将不间断电源和备用电源，作为电力灵活性资源。第三，形成有效激励机制。国家需要通过顶层设计和政策引导，促进数据中心运维与数据中心资产剥离，催生新数据行业生态，让多方积极参与到电力交易与辅助服务。清华大学能源互联网创新研究院致力于能源互联网的发展和推进，用算力助力新型电力系统的建设，努力实现能源转型和数字转型的携手共进。《云上新型电力系统白皮书》发布46《云上新型电力系统白皮书》发布摘要：本文整理自阿里云智能电力行业总经理吴明宸，在云栖大会的分享。本篇内容主要分为两个部分：1)白皮书发布背景2)白皮书内容简介1.白皮书发布背景《云上新型电力系统》旨在把握电力数字化方向，立足平台基于数据全链路运营，围绕业务融合电力与数字科技，最终实现多方联合、产业跨界、合作共赢。《云上新型电力系统白皮书》发布47目前，新型电力系统参与主体较多，尤其在用电侧与电力市场。其次，由于新能源不稳定性和波动性较大，带来了很多种数字化技术的需求。所以阿里巴巴认为，新型电力系统建设离不开数字化技术的支撑。基于上述背景，中国电力发展促进会与阿里云研究院历时大半年，共同发起了对国家电网、南方电网等相关单位16家企业调研，历经20余次专家访谈会，累计超过上百位电力行业专家参与，最终发布了《云上新型电力系统白皮书》。2.白皮书内容简介《云上新型电力系统白皮书》发布48上图展示了云上新型电力系统白皮书的内容大纲，聚合了阿里云推动新型电力系统建设的方法论和数智化实践。白皮书主要内容包括新趋势与新挑战，云上三大板块的方案，以及对云上新型电力系统的展望。阿里云将助力完善国家数字基础设施，助力能源行业高质量发展，助力全社会绿色生产生活。上图是云上新型电力系统的核心框架，主要包括新型电力系统数字化实现和数字化基础设施两部分，以及云上发电、云上电网、云上用电三个环。其中，新型电力系统的数字化基础设施包括云平台、边缘平台、自主芯片等等。新型电力系统数字化实现通过先进的数字化技术，支撑各个环节，适应社会发展需要。《云上新型电力系统白皮书》发布49如上图所示，在云上电力数字化基础设施部分，主要有有四个特点。第一，技术先进，阿里云利用了双十一淘宝的海量数据处理技术；第二，稳定可靠，同源公共云7×24小时不宕机；第三，自主可控，数据化平台适合多种芯片；第四，云边一体架构，符合新型电力系统的基础设施。以传统火电运营升级为例，它需要不断提高用电、发电效率，从而增强电力市场竞争力。在新能源发电方面，需要提高新能源的发电比，努力提升负荷预测、功率预测能力。《云上新型电力系统白皮书》发布50在电网端，数字技术主要进行三方面的工作。第一，协助电网提升清洁能源消纳率；第二，协助提升电网设备的安全可靠和运维效率；第三，提供多元化的用电服务。在用电环节，阿里云努力帮助用户去提高能效、提高绿电能源的使用比例。在技术支撑上，数字化汇聚分布式资源建设虚拟电厂；在商业模式上，数字化驱动分布式光储一体化运营。AI助力新型电力系统建设51AI助力新型电力系统建设摘要：本文整理自达摩院决策智能实验室负责人印卧涛，在云栖大会的分享。本篇内容主要分为三个部分：1)“双碳”目标下的新型电力系统与挑战2)在电力预测、调度决策、虚拟电厂决策方向的创新与积累3)关于未来的产品展望1.“双碳”目标下的新型电力系统与挑战如上图所示，根据清华大学气候变化与可持续发展研究院的研究报告显示，预计2025年中国发电量构成，将以新能源为主导。AI助力新型电力系统建设52为了解决负荷与新能源功率预测技术难点，阿里云主要采取了三种有效措施。1)引进先进新颖的大规模深度学习技术；2)针对高温/寒潮/覆冰等极端天气的负荷预测与功率预测算法；3)模型自学习自更新技术；第四，预测可信可解释性技术。由于电网的预测结果会应用在很多下游任务，所以结果的准确性、可理解性、可信任度非常重要。预测可解释性分析和复盘功能，能够帮助业务人员预测上报和复盘分析。精准的预测结果，可以提升预测人员自身的业务水平。目前，AI预测场景主要依赖可解释性技术，主要对未来预测和复盘归因进行解释。在未来预测方面，通过解释历史，参照日负荷功率、功率与未来负荷、以及功率之间的差异，为工作人员提供可靠的预测。在复盘归因方面，AI系统主要通过解释过去预测负荷、功率值与过去实际负荷、以及功率值之间的差异，为工作人员提供可靠的归因解释。AI助力新型电力系统建设53以山东省电网公司负荷预测项目为例，分布式光伏装机量大且增长快，分布式光伏直接并网，给母线负荷预测工作带来巨大挑战，日常人工预测效率低，给电网安全带来挑战。通过AI预测技术，该市母线预测平均准确率达到98%。在高温负荷期间，准确率达到97.7%。预测结果的可解释性分析，通过联同Al预测，减少了预测人员上报工作耗时，从1个多小时缩减到几分钟。除此之外，系统可以每日根据最新数据能够自动建模学习分析并部署，始终保持较高准确率。另外，某新能源发电企业面临集中式光伏场站预测准确率低，场站被电网考核成本居高不下的问题，间接影响电力调度和电网安全。集中式光伏功率预测准确率平均提升2.7%，考核电量降低53%，可有效提升场站经济效益。每日根据最新数据自动建模学习分析并部署，始终保持较高准确率。2.电力优化与强化学习决策平台MindGrid概览接下来，介绍一下电力优化与强化学习决策平台MindGrid。MindGrid基于阿里云弹性伸缩、分布式计算以及分布式训练能力，能够支撑每日五省电网近4000+节点、1000+机组的千万次训练，突破训练时间瓶颈。AI助力新型电力系统建设54在框架方面，MindGrid提供强化学习与数学规划结合框架，具备秒级安全调度决策能力。在模拟仿真环境方面，MindGrid兼容各类潮流计算BPA、DSP，能够精准推演实际电网运行。在底层优化能力方面，阿里云为电力定制的线性规划以及混合整数规划技术，在世界领先。在业务能力验证上，云上Al实时调度智能体将强化学习与数学规划技术融合具备秒级决策能力；在平台能力验证上，MindGrid支撑第四届Al调度大赛，支撑22支队伍共计110人在2周内完成智能体的开发、训练、在线部属，降低了强化学习在电力调度应用门槛。AI助力新型电力系统建设55上图展示了云上实时电力调度智能体，在电网规模达到4000+拓扑节点、1000+机组能够单次强化在线推理平均小于等于0.015、训练2-3个小时收敛。阿里云通过强化+优化结合的方案，调度能力平均小于等于0.1s，完全具备秒级调度决策能力。2022的第四届电力调度AI应用大赛中，MindGrid以平台能力支撑22支队伍共计110人在2周内完成智能体的开发、训练、在线部属。通过强化学习与数学规划结合，解决了新型电力系统调度难题。以上是MindGrid的4大特点，分别是高性能分布式计算、优化与强化结合框架、高精度模拟仿真环境、在线与离线开发环境、平台部署与训练能力。AI助力新型电力系统建设56用基于数学能力的决策智能，让虚拟电厂不仅成为试点，而是形成可复制的商业模式，为新型电力系统贡献实际价值。达摩院虚拟电厂智慧运营解决方案，基于MindOpt优化求解器和建模平台，集合运筹优化与强化学习能力，利用先进算法搭建应对虚拟电厂运营核心问题的决策模型，为虚拟电厂提供集运营智能决策模型的设计、构建、运行、实验、求解于一体的智能决策中枢、作为整个虚拟电厂智慧运营的决策模型工厂，标准化模型生产底座、输入输出数据接口、定制化场景仿真模型、统一化模型运行指标、最优化模型求解能力。在云平台强化数据沉淀的基础之上，再赋予方案模型沉淀的能力，更大程度上提升方案的可复制性，可解释性。使得虚拟电厂可以获得更加长足的发展、产生更加深远的意义。阿里达摩院以“云端数学”能力为邀，以期赋能具备“边端物理”建模，以及“前端应用”能力的伙伴共建虚拟电厂运营平台！AI助力新型电力系统建设57达摩院的竞标决策技术和经济调度技术能够有效解决虚拟电厂的典型问题。在竞标决策技术方面，系统能够通过“时序+XAI”，形成可解释、自学习的不同周期负荷和功率预测能力；通过“仿真+AI”，能够实现考虑机理博弈与AI的分时价格，现货价格预测；通过优化强化结合方案，能够充分考虑市场的不确定性、考虑多种交易品种、多报价出清方式，实现虚拟电厂主体参与市场的竞价决策，以及考虑机会成本以及资源利益诉求的优化调度和内部协同决策。在虚拟电厂调度国际竞赛中，达摩院凭借自研求解器MindOpt优化能力，成功破解虚拟电厂调度难题，将能源运营成本降低29%，风险降低39%，最终获得GECCO2022国际竞赛第一名。AI助力新型电力系统建设58达摩院虚拟电厂运营技术，促进了新能源电力交易。它不但能够低成本构建即刻执行的交易辅助决策应用。通过效果归因评测，相同预估特征数据对比基准方案，辅助决策模型稳定提升21%，辅助决策度电收入可达最优策略度电收入87%。达摩院希望开放的能力包括可解释AI、时序预测能力、数学规划求解能力、强化学习能力、以及电网仿真推演能力。在此之上，达摩院希望和合作伙伴一起构建，预测调度和交易能力，让每一度电更绿色。AI助力新型电力系统建设59上图展示了电力调度智能决策平台的基础架构，“新型调度Al认知服务平台”和“新型调度强化优化决策平台”，构成了电力调度智能决策平台，二者协同支撑电力调度生产数字化、智能化升级，实现电网稳定、绿色、高效的智慧化运行。让每一度电更绿色是决策智能实验室的使命，围绕新型电力系统建设，决策智能在调度决策、新能源预测、电力交易等领域均取得了一定技术突破，并通过一些落地案例验证了业务价值。达摩院将整合以上三方面的能力，打造面向新型电力系统的优化决策平台，并开放给行业伙伴，期待携手各方共同在发、输、配、用各个环节发挥人工智能的作用，促进新能源消纳，降低社会用电成本。印卧涛号召“行业+数学+机器学习+云计算”各个领域的同仁携起手来，共赴新型电力系统技术挑战的星辰大海。云上电力信息数据采集与处理60云上电力信息数据采集与处理摘要：本文整理自阿里云电力行业高级解决方案架构师姜洺，在云栖大会的分享。本篇内容主要分为三个部分：1)新型电力系统下数据处理上云需求2)云上电力信息数据处理核心技术和实践3)电力信息数据处理上云核心优势1.新型电力系统下数据处理上云需求2020年我国全社会碳排放约106亿吨，其中电力行业碳排放约46亿吨，工业领域碳排放约43亿吨。实现双碳目标，电力行业是重中之重。根据《中国2030年前碳达峰研究报告》，在双碳背景下，中国一次能源消费中，清洁能源占比在2030年要达到41%，2060年要达到90%。云上电力信息数据采集与处理61国网公司发布《构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案》，给出“电碳并重，控制系统与信息系统并举，全面提升电网可观测、可描述、可控制，构建数字化透明电网”的要求，并形成《新型电力系统数字技术支撑体系框架设计》，并开始基于云平台、数据中台、物联网平台等基础构建企业级实时量测中心，实时汇聚电网各环节电、非电和碳采集量测数据。支撑各专业高速共享应用，提升电网可观测、可描述、可控制能力，服务公司新型电力系统建设。目前，发电侧的新型能源和分布式能源呈爆发式增长；用户测的电动汽车、家用电动智能化的全面普及；电力交易市场和电力辅助市场不断完善、趋于成熟。面对目前电力市场的新需求，需要新技术具有更加末端，更加全面的数据处理能力，有效支撑新的业务场景。云上电力信息数据采集与处理62比如虚拟电厂、分布式光伏群调群控、新能源波动、微小能源主体的预测、以及电力交易的实时交易、竞价决策机制等。上述场景都需要一套全新的数据数据处理方案。2.云上电力信息数据处理核心技术和实践如上图所示，以用电信息数据采集场景为例。用电信息数据采集是电网数据处理量较大的场景之一。一个有2500万用户规模的中等网省，每天的日冻结数据有2500万条，一个月有7.5亿条数据。如果全量采集用户的曲线数据，每天的数据量就达到25亿条，每月有750亿条数据。传统方案完全依赖Oracle，用采相关的数据采集入库，电量分析计算，多表关联查询，采集数据存储等几乎所有业务都基于Oracle构建，只能保障基本的业务处理需求，不能提升局部的性能。也就导致整个数据采集完整性，数量，频率，计算场景都受限。由于Oracle只是大型关系型数据库，不支持实时计算，没有实时处理能力；不擅长海量数据的快速入库，不擅长海量数据的在线分析查询等，入库数据时间，数据计算时间，数据分析等功能和性能。所以传统方案无法实现实时处理场景，如实时较核，实时判断电表飞走，盗走等。当全量数据采集后，如居民用户所有15分钟数据，1分钟级曲线数据无法支撑。如果加入曲线数据，按照月的冻结数据的一些分析无法实现。除此之外，传统方案还存在关联查询慢，无法支撑用户电量，用电类型等在线分析场景。云上电力信息数据采集与处理63为了解决上述问题，阿里云推出了全面综合的上云数据处理方案，根据采集的场景和需求，针对数据采集、数据存储、数据计算、数据分析、查询等每一个场景提供最佳的解决方案，保障每一个环节的最佳性能。阿里云通过PolarDB实现Oracle的工单事务处理能力，基于PoLarDB完善的Oracle语法兼容体系，保障基于Oracle的应用无缝迁移，解决了去Oracle挑战。阿里云通过通过实时数仓技术实现百亿级的多表关联查询，实现高并发写入能力，解决传统架构和开源架构无法解决的问题。云上电力信息数据采集与处理64以用电信息数据为例，充分利用阿里云大数据处理组件，人工智能等能力，建设完成一套具备分布式。云化的先进实时离线的数据处理平台，具备微服务构建支撑，海量数据分析和处理。流批一体化架构基于交互式分析引擎，构建实时数据仓库等能力。在数据集成区，阿里云通过构建异构数据集成区，使用不同的数据集成工具，实现了不同种类的数据类型到云上的无缝集成或ETL。其次，阿里云基于流式处理和实时数仓技术，构建了实时流批一体处理区。解决了电力数据的在线处理、高实时处理、高并发处理等场景。除此之外，用电数据可以基于云上的高弹性、无缝升级、高可靠等特点，保障核心业务系统生产的稳定运行。用采系统上云后，通过阿里云的分布式架构弹性架构、实时数据仓库、流批一体化等处理技术，实现分钟级数据采集和实时电量计算。数据处理效率提升了8倍，成本降低了50%。在调度预测场景下，数据通过人工智能的加持。人工智能预测相比普通人预测，精准度提升了3%。云上电力信息数据采集与处理65数据基于云上处理之后，可以触达到末端，从而支撑虚拟电厂的竞价交易。对于居民用户的需求响应，用电计划，可以深入每个家庭，为新的业务场景带来了可能。3.电力信息数据处理上云核心优势云上电力信息数据处理的核心优势，分布式架构可以在系统的每个环节给予最优方案。比如云上的大数据处理组件技术，可以实现实时离线一体化、湖仓一体化、流批一体化、以及大数据AI一体化。云上电力信息数据采集与处理66其次，通过云上各个组件的无缝的协同，可以极大提升数据处理应用的效率。因为云组件都是统一构建，所以只需要简单配置就可以实现程序运维。第三，云上可以提供一整套全场景的数据处理服务，大幅提升开发者的使用体验。当数据上云之后，不仅使用云上组件，而且使用平台级、高可靠的容灾服务。与此同时，云上的弹性扩容、升级可以提供更高的保障，更好的支撑核心生产应用系统的运行。阿里云跨域计算能力，成功解决了全局计算协同挑战。阿里云将物理分散的跨地域多集群，打造成一个超大规模的一体化大数据平台，提供统一的数据、元数据、存云上电力信息数据采集与处理67储计算资源和管控能力的服务，通过使用跨域调度计算而非拖动数据，实现在电力数据统一汇总后搬计算、不搬数据的协同能力。新型电力系统建设下的数字孪生68新型电力系统建设下的数字孪生摘要：本文整理自大唐电商技术有限公司大数据部经理赵川，在云栖大会的分享。本篇内容主要分为三个部分：1)公司介绍2)数字孪生技术的应用与挑战3)未来展望1.公司介绍大唐电商技术有限公司（犀维网）属于国家高新企业，于2016年注册成立。主要负责中国大唐集团电子商务平台（犀维网）的建设和运营。大唐电商技术有限公司致力于打造行业一流的“共享化、智慧化、数字化”电子商务平台，为能源行业提供优质供应链交易与供应链金融服务，解决企业级供应链电子商务发展难题，营造更加透明、便捷、互利的线上采购交易环境。大唐电商技术有限公司通过数字化转型开启高度智能化、精确化电商新模式，助力电力能源行业，打造供应链全场景的数字化应用蓝图。新型电力系统建设下的数字孪生692020年8月，国务院印发《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》。作为中央直接管理的特大型国有企业，中国大唐肩负着为国家提供能源供应和安全保障的重大使命。面对全球能源治理格局加快重塑的现状，顺应发展趋势，借鉴外部经验。立足企业实际，公司提出了打造数字大唐，建设世界一流能源企业的数字化愿景。大唐电商技术有限公司将努力成为广泛数字感知、多元信息集成、开放运营协同、智慧资源配置的智慧能源供应商。随着电力企业的数字化转型和信息通信技术的进步，数字孪生已经成为行业内关注的热点技术。无论是智慧电网还是智能电厂，大唐电商技术有限公司都通过数字孪生技术实现决策辅助、风险预警等多重应用，是电力系统实现数字化转型的重大抓手和新机遇。数字孪生充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，构建起虚拟世界对物理世界的描述、诊断、预测和决策的新体系，并优化物理世界资源配置效率。数字孪生涉及数据采集传编技术，多领域多尺度数字建模、仿真模拟，VR呈现、人工智能等关键技术，其中数字建模和仿真模拟成为数字孪生的核心技术。其次，数字孪生是推动电力企业数字化转型的重要载体，是打通产业链、供应链、加强数据驱动、集成创新的重要步骤。新型电力系统建设下的数字孪生70第三，数字孪生是构建新型电力系统、促进绿色低碳转型的重要支撑。是电力企业增效降本的重要途径。随着电力企业各项业务规模的扩大和新型电力系统的需求，电力行业面临诸多挑战，原有的电网生产模式已经不可持续，必须在保障能源供应的同时，对整个电力体系进行重塑，管理非连续性的和动态变化的环境也将致使利益格局深刻调整，迫切需要通过数字化技术，助力生产作业模式改变、设备运维成本控制、系统运行效率提升。2.数字孪生技术的应用与挑战随着电力企业的业务规模拓展和新型电力系统的需求，企业面临很多挑战。原有的生产模式，不能持续支撑整个电力系统。企业迫切需要通过数字化技术，助力生产转型、提高运行效率、降低设备运维成本。技术架构作为支撑集团供应链、数字化转型的重要组成部分，自下而上分别是基础设施层、业务支撑层、业务应用层、业务展示层。其中，业务支撑层主要包括主数据处理、数据共享、数据穿透以及算法模型搭建。在此之上是支撑整体业务的业务应用层。供应链主要包含需求计划管理、采购寻源管理、采购执行管理等等。新型电力系统建设下的数字孪生71最上层是业务展示部分，体现了供应链的流程协同。生产环节的业务人员只需要通过手机APP，就能将基础信息登录到数据中台，进行标准化的数据治理，实现端到端的供应链协同。如果发现了异常行为或突发事件，工作人员可以通过监管协同，进行统一管理。数据洞察体现了企业对于整个业务的把控。发电企业一般会从业务管理的角度，对整体数据进行分析和建模。比如设备运行状态、风机运行速率，短期内的运维风险等等，都可以通过数据洞察实现。在多端应用方面，企业的生产运行人员可以通过手机APP的形式；领导可以通过管理驾驶舱，掌控集团的供应链，最终实现供应链的数字网络。如上图所示，数字网络以数字为内核，包括领导驾驶舱、移动管理报表、高效会议报告、自助式分析、以及异常指标预警，都是数字孪生体系的重点领域。新型电力系统建设下的数字孪生72如上图所示，是目前正在运行的火电厂。火电厂通过终端设备模拟，将火电厂重要设备的运行状态、日常生产运维、每日煤耗、采购流程管理、日常智能巡检等等，都通过数字孪生体系进行实时的管理和应用。上图的数字孪生供应链应用，是基于供应链管理，制定的流程体系。新型电力系统建设下的数字孪生73数字孪生技术架构，通过阿里云技术，进行日常报表归纳、基础性的统计分析、数据分析等等，方便管理人员轻松获取需要的数据。如上图所示，是基于集团一万三千多个风机设备，搭建的实时数据运营中心模型。地图上标注的不同点位，是公司不同状态下的风电场。它有可能正在采购环节，也有可能正在运行。如果发生异常情况，模型会提前预警。上图中标红或标黄的地点，说明出现了异常情况。上图展示了，公司某管辖范围内所有风机电厂的整体情况，包括采购实施进程，实施项目等重点问题。新型电力系统建设下的数字孪生74除此之外，数字孪生技术已经应用到电厂环境模拟，系统通过模拟不同的天气情况，测试不同天气对风机叶片的影响。如上图所示，项目进程节点清晰的展示在模型当中，风机型号、整体发电效率都可以通过模型实时展现。企业在进行集中采购策略研究时，可以通过积累的数据样本，为下一年采购策略提供具体的数据支撑。企业通过数字孪生技术，还能模拟监测风机叶片、主机塔筒的运行情况。系统根据历史异常情况，在数字孪生体系中进行模拟。为下一年的风机选型，提供有利条件。在异常数据预警方面，目前有80种不同的预警策略，集中在招标、非招和电超三个主要运营领域。每个运营领域基于国家政策和集团管理规定，将价格分析、供应链新型电力系统建设下的数字孪生75周期分析结果，及时提供给采购管理人员，提高企业采购效率，有效控制采购成本，约束设备运行情况。上图是风机运行情况的算法及分析模型，比如设备效能分析、故障统计分析、智能生产报表等等。上图展示了项目档案登记页面，包括立项、采购、签订合同、项目执行、以及项目所在地的基本情况，都是数字孪生体系的一部分。项目档案都是一键线上归档，方便基层运行人员操作，提⾼项目人员的工作效率。新型电力系统建设下的数字孪生76上图是基于某项目的项目经理画像分析，可以看到项目经理曾经负责过的项目，以及绩效。在质量管理体系方面，质量管理人员可以通过手机APP，实时反映现场质量问题，提高问题反馈效率。质量负责人也可以通过异常流处理，及时提出解决方案。工程师可以根据APP收取解决方案，及时处理异常。整个流程都可以在线上完成处理和归档。新型电力系统建设下的数字孪生77在供应商方面，系统会对设备供应商进行综合评价，主要基于供应商基本信息、所属行业、人员规模等资质信息。通过对接第三方数据，能够查看供应商是否存在失信行为呀、法务违规等问题。通过平台的数据中台，收集供应商历年的采购行为、映标次数、活跃性、履约质量。如果发现供应商存在异常行为，企业会根据异常行为进行综合评价。目前，数字孪生体系仍面临挑战。在顶层设计层面，尽管国家相关部委出台相关政策，但是仍然缺乏数字孪生技术应用顶层设计，应联合产业多方智库力量尽快研究明确数字孪生中长期发展规划，为技术产业发展指明方向和路径。在技术攻关层面，数字孪生技术中的多学科融合、基础理论研究、关键技术突破、数据收集和处理等方面，仍存在许多短板问题尚待破解。新型电力系统建设下的数字孪生78在产业发展层面，数字孪生技术的实现涉及到企业研发、生产、供应链、生产管理等系统的改造，投资大、沉没成本高。数字孪生产业基础薄弱，目前仅能成为大企业“锦上添花”的高端技术应用，难以成为广大小企业“雪中送炭”的普适技术应用。在生态合作层面，数字孪生产业链长，分工细致、碎片化程度高，跨领域之间的技术融合及资源整合难度大，技术体系复杂，垂直行业壁垒高筑，网络中不同厂商设备的技术实现和支持的功能不一致，相互兼容性差，需要产业各方协同创新、优势互补、形成合力。在标准化层面，数字孪生技术应用初期，缺乏统一规范标准，造成推广应用难度增大。企业应开展数字孪生标准制定，完善术语、通用架构等基础共性标准，形成统一的话语体系和规范性指导框架。3.未来展望目前，大唐电商技术有限公司已经完成初始级和应用级的数字供应链建设。接下来，会努力实现全周期数字孪生模型。在未来，大唐电商技术有限公司会努力实现上述四个目标，即业务全程在线、集成协同、数据驱动、生态智能。新型电力系统建设下的数字孪生79目前，大唐电商技术有限公司的合作方式主要有五种。第一，采购加盟。面向采购管理方式相近，流程相同，有网络化公开采购需求，且未建设自有平台的能源企业，以采购商名义加盟入驻平台，共用平台功能，共享供应商资源，以最小的投入、最短的时间、高标准快速应用，实现采购管理规范化、网络化，短期内有效提高采购管理水平。第二，销售加盟。面向有自主产品的制造商、销售商，将具有核心竞争力及价格优势的产品加盟犀维商城“商品资源接口平台”，与央企同类平台对接共享，形成网状销售模式，有效扩大销售规模。第三，在线定制服务。面向平台广大采购商、供应商用户，围绕采购交易业务为核心，提供金融融资、广告宣传、数据认证等增值服务，在基于平台撮合交易的基础上，在线自由定制专属服务。新型电力系统建设下的数字孪生80第四，数据分析服务。面向同类电子商务平台，包含数据治理，报表分析，手机端应用，大屏可视化展示等多种产品方案，满足会议展览、业务监控、风险预警、地理信息分析等多种业务的展示需求。第五，整体解决方案。面向采购管理与业务需求类似的电力行业采购用户，提供平台业务数据、供应商资源、产品资源的共享、共用，并提供门户开发、应用开发等专属解决方案，节约用户平台自建和运营成本。面向采购管理与业务需求类似的大型集团采购用户，提供基于平台技术架构、功能应用全新部署，并提供日常系统优化升级、功能开发、技术运维等一体化解决方案，节约用户在平台建设过程中的人力投入，提升平台建设质量与效率。