东南大学：双碳目标驱动的数字化新型电力系统_47页_4mb

报告摘要

双碳目标驱动的数字化新型电力系统总结

核心内容

随着“双碳”目标的提出，我国电力系统正面临深刻的变革。构建以新能源为主体的新型电力系统，是实现碳达峰、碳中和目标的关键。这一系统具备清洁低碳、安全可靠、泛在互联、高效互动、智能开放等特征。数字化转型在新型电力系统中扮演着重要角色，它不仅支撑了能源互联网建设，还成为保障大电网稳定运行、提升配电网价值的重要手段。

主要观点

双碳目标下的新型电力系统特性：
- 电能替代将提升电力负荷水平。
- 新基建将促进电力负荷水平提升。
- 新型电力系统具有清洁低碳、安全可靠、泛在互联、高效互动、智能开放等特征。
- 需要推动电源结构优化、电网向能源互联网升级、全社会节能提效、技术装备创新、市场机制完善。
数字化是电力CPS协调规划的基础：
- 数字化为电力CPS协调规划、大电网稳定运行、配电网价值提升提供基础。
- 通过数据-物理融合、多能碳流映射、信息物理协同规划等方式实现系统优化。
数字化保障大电网稳定运行：
- 针对新能源的随机波动性、复杂非线性、多时间尺度等特性，提出精细化建模、参数辨识、特征事件检测与溯源等关键技术。
- 引入强化学习、AI算法等技术，实现电网稳定性和安全性的提升。
数字化提升配电网价值：
- 通过“电力基因”技术，实现对电力负荷、电气设备、环境因素等的全面采集、检测、诊断和调控。
- 应用实例包括负荷自动辨识、电气火灾隐患预警、设备预测性维护、电能质量分析、分布式发电、用电行为分析、配网故障预测等。

关键信息

重点行业调研与碳达峰需求

工业（钢铁）：需开展碳达峰及降碳行动、参与碳市场、推进低碳技术创新、加强碳捕集与封存、提升废钢利用水平。
交通（电动车）：需加大研发投入、开展顶层设计、完善市场规则、推进电池梯级管理、出台财政支持政策。
建筑（绿建）：需优化产品结构、提升清洁能源使用比例、加强低碳技术研发、提升能源利用效率、准备进入碳市场。
能源（电力）：需推动电源结构优化、电网向能源互联网升级、提升终端电气化水平、推进技术装备创新、健全市场机制与政策体系。

信息物理协同规划

雾状通信架构：根据不同区域业务需求和通信方式特征，选择部署不同的通信方案，实现技术和经济性优化。
信息物理协同规划：通过融合建模、多能碳流控制、调度、路由等，实现系统级优化与协同。

新能源场站建模与参数辨识

精准建模：基于数据-物理融合的建模方法，提升新能源机组建模精度。
参数辨识：通过强化学习等技术，实现对网侧参数的实时辨识，提升系统运行效率与稳定性。

负荷精细化建模

负荷模型需反映电力电子化、随机性、智能化特点，提升仿真精度。
智能终端与平台实现负荷信息的实时采集、在线修正和控制指令下发。

特征事件检测与溯源

应用AI算法进行跨区连锁事件的快速识别与溯源。
通过机电暂态仿真、多特征事件检测、数据关联分析等方式实现系统级事件识别。

电力基因技术

采集：采集电力数据及相关环境量。
检测：利用数学物理方法对数据进行分析处理，识别关键信息。
诊断：根据检测结果判断当前状况与潜在风险。
调控：以电力基因为根本，实现标本兼治、问题导向的调控。

应用实例

负荷自动辨识：通过用电负荷分析表识别不同房间的用电设备。
电气火灾隐患预警：利用智能终端实现对剩余电流、线路状态等的监测与预警。
设备预测性维护：通过数据采集与分析，实现对设备的预测性维护。
电能质量分析及治理：提升电能质量，实现电能质量治理。
分布式发电：推动分布式能源接入与管理。
用电行为分析：分析用户用电行为，优化用电管理。
配网故障预测、定位与反演：实现配网故障的智能预测与快速响应。
能效提升与需求响应：通过智能调控，提升能效，实现需求响应。

智慧园区构建

智慧园区生态空间：涵盖能源、交通、工业、建筑、农业等多个行业，包含电、气、热、碳、信息等流动要素。
数字化低碳示范园区选型：以江苏中关村为例，展示智慧园区的数字化与低碳化建设路径。
智慧建筑与智慧农业：通过智能化手段提升建筑与农业的碳排放追踪与管理能力。
电压暂降解决方案：采用智能开关、实时监控等技术解决电压暂降问题。
碳足迹追踪：通过数字化手段实现园区碳排放的全过程追踪与管理。

课题组项目与成果

承担项目

国家重点研发计划：互联大电网高性能分析与态势感知技术、电网信息物理系统分析与控制等。
国家自然基金委：基于物理-数据融合的电力系统暂态频率态势预测、多构型FACTS技术研究等。
中央军委科委：相关电力系统研究项目。

发表文章

在IEEE Transactions on Smart Grid、IEEE Transactions on Power Systems、中国电机工程学报、电力系统自动化等期刊发表多篇相关论文，涵盖电力系统智能控制、新能源建模、负荷管理、网络攻击与防御等多个领域。

总结

数字化转型已成为构建新型电力系统的重要支撑，它不仅提升了电力系统的稳定性、安全性和效率，还促进了能源互联网的建设，推动了智慧园区的低碳发展。通过信息物理协同规划、精准建模、智能调控等手段，实现对新能源、负荷、电网运行等关键环节的全面优化与管理。课题组在多个关键领域取得了显著成果，为实现“双碳”目标提供了坚实的理论和技术支撑。

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