新一代數(shù)字智能技術(shù)正向社會經(jīng)濟多領(lǐng)域快速滲透，持續(xù)驅(qū)動生產(chǎn)生活方式和經(jīng)營管理模式變革。世界主要國家已經(jīng)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型領(lǐng)域作出一系列重大部署，積極推進產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化，促進數(shù)字經(jīng)濟與實體經(jīng)濟、智能系統(tǒng)、物理系統(tǒng)深度融合，推動社會經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。電力行業(yè)關(guān)系國計民生，需要緊緊把握歷史機遇，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型為抓手，以減碳降耗為目標，堅持戰(zhàn)略驅(qū)動和創(chuàng)新驅(qū)動，全面構(gòu)建數(shù)字化、智能化電力系統(tǒng)，發(fā)掘電力數(shù)據(jù)價值，提升數(shù)據(jù)應(yīng)用和產(chǎn)品化能力，以電力 算力帶動電力產(chǎn)業(yè)能級躍升。數(shù)字智能技術(shù)將構(gòu)建起電力系統(tǒng)的神經(jīng)系統(tǒng)，賦予其全面感知、智能決策、實時控制的能力。未來，數(shù)字智能技術(shù)將全面提升電力系統(tǒng)信息采集、傳輸、處理、應(yīng)用能力，實現(xiàn)全面的數(shù)據(jù)分析和快速的智能決策，推動傳統(tǒng)電力設(shè)施和新型數(shù)字化設(shè)施融合，促進電力系統(tǒng)調(diào)度智能化和企業(yè)運營管理智慧化。在此基礎(chǔ)上，打破能量與信息、業(yè)務(wù)、資金、價值的壁壘，促進產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，創(chuàng)新建設(shè)能源 交通、能源 信息、能源 金融等新型數(shù)字平臺，構(gòu)建共享、共治、共贏的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。
本報告立足電力數(shù)字智能技術(shù)的功能定位及發(fā)展需求，從技術(shù)視角分析關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、主要應(yīng)用和研發(fā)方向，并就數(shù)字智能技術(shù)在電力系統(tǒng)、電力企業(yè)、產(chǎn)業(yè)協(xié)同的潛在價值進行了評估。報告分為8章，第1章從數(shù)字智能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與電力領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型需求出發(fā)，分析提出電力數(shù)字智能技術(shù)的發(fā)展目標與定位；第2～7章，分別研究傳感（測量）、通信、控制（保護）、芯片、大數(shù)據(jù)與區(qū)塊鏈、人工智能等六項關(guān)鍵技術(shù)；第8章總結(jié)了關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢，分別從數(shù)字智能電力系統(tǒng)構(gòu)建、智能企業(yè)創(chuàng)新管理、能源 信息 產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展、電力大數(shù)據(jù)賦能等四個方面，展望和描繪了電力數(shù)字智能技術(shù)十大典型應(yīng)用情景，旨在加快新一代電力系統(tǒng)融入數(shù)字經(jīng)濟和智能社會的發(fā)展步伐，打造數(shù)字智能生態(tài)體系。
本報告是全球能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)系列報告之一，集合了全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織對電力數(shù)字智能技術(shù)發(fā)展的相關(guān)研究成果。研究團隊走訪華北電力大學(xué)、亨通光電、中國移動、領(lǐng)航智庫、意大利普睿司曼等單位，以及其他全球能源互聯(lián)網(wǎng)會員、智庫聯(lián)盟、大學(xué)聯(lián)盟等單位，得到電子信息、數(shù)據(jù)分析、人工智能等領(lǐng)域的多位專家學(xué)者及合作組織咨詢（顧問）委員會和技術(shù)（學(xué)術(shù)）委員會專家的幫助和支持，在此表示衷心的感謝。受知識范圍、數(shù)據(jù)資料和編寫時間所限，內(nèi)容難免存在不足，歡迎讀者批評指正。


摘 要

面對全球氣候變化危機，能源電力行業(yè)清潔化、低碳化、智能化轉(zhuǎn)型需求迫切。數(shù)字智能技術(shù)的蓬勃發(fā)展為人類生產(chǎn)生活方式帶來巨大變化，也將成為推動能源系統(tǒng)清潔發(fā)展的重要創(chuàng)新動力，為能源生產(chǎn)、輸送、消費數(shù)字化、智能化創(chuàng)造變革空間。
數(shù)字智能技術(shù)將構(gòu)建起電力系統(tǒng)的神經(jīng)系統(tǒng)，賦予電力系統(tǒng)全面感知、智能決策、實時控制能力，促進電力系統(tǒng)智慧升級，構(gòu)建共享、共治、共贏的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。作為規(guī)�；�的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，電力系統(tǒng)廣泛采用傳感、通信、控制、數(shù)據(jù)處理等信息技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測和網(wǎng)絡(luò)管控，并憑借強大的研發(fā)能力推動信息技術(shù)進步。在構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)要求下，電力行業(yè)深化數(shù)字智能發(fā)展是能源革命與數(shù)字革命相融并進的必然選擇，需要在構(gòu)建數(shù)字智能電力系統(tǒng)、建設(shè)智慧運營體系、產(chǎn)業(yè)協(xié)同融合發(fā)展三個方面實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級。未來，數(shù)字智能技術(shù)將全面提升電力系統(tǒng)信息采集、傳輸、處理、應(yīng)用能力，推進電力系統(tǒng)智慧升級，打破行業(yè)壁壘，賦能協(xié)同發(fā)展，構(gòu)建能量流、信息流、業(yè)務(wù)流、資金流、價值鏈相互融合的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。
未來電力行業(yè)將達到高度發(fā)達的數(shù)字智能化水平，實現(xiàn)資源全局調(diào)配能力、數(shù)據(jù)共享匯聚能力、共性服務(wù)支撐能力的全面提升，形成數(shù)字智能電力系統(tǒng)、智能企業(yè)管理、能源 信息 產(chǎn)業(yè)和電力數(shù)據(jù)賦能的新局面。在數(shù)字智能電力系統(tǒng)構(gòu)建層面，電力數(shù)字智能技術(shù)將打通源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)，推動電力系統(tǒng)智慧升級，從容應(yīng)對清潔能源比例快速提升、電力電子設(shè)備大量接入和用電精細化管理等新挑戰(zhàn)，建立清潔低碳、安全高效、源荷互動的先進基礎(chǔ)性平臺。隨著系統(tǒng)智能化發(fā)展水平的提升，電源側(cè)將向人機數(shù)控、云邊協(xié)同的智能電廠轉(zhuǎn)變，智能電網(wǎng)將向全景看、全息判、全局控的智慧電網(wǎng)轉(zhuǎn)變，單向用電負荷將向多能互補、源荷互動的虛擬電廠轉(zhuǎn)變。在智能企業(yè)管理層面，數(shù)字智能技術(shù)將支撐電力企業(yè)建立多級融合的數(shù)據(jù)中心與信息網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)筑一體化企業(yè)信息管理系統(tǒng)，促進數(shù)據(jù)資源縱向貫通和橫向集成，充分挖掘大數(shù)據(jù)在部門管理、行業(yè)分析和電力系統(tǒng)創(chuàng)新管理方面的潛力，助力企業(yè)科學(xué)決策和智能運營。在能源 信息 產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展層面，電力數(shù)字化技術(shù)將發(fā)揮強大的信息互聯(lián)能力，鏈接電力系統(tǒng)和生產(chǎn)生活的各領(lǐng)域，人類社會將呈現(xiàn)泛在互聯(lián)、智能高效的數(shù)字化發(fā)展新局面，通過產(chǎn)業(yè)鏈及業(yè)務(wù)鏈之間的數(shù)據(jù)貫通，形成電礦冶工貿(mào)數(shù)字聯(lián)動發(fā)展、V2G雙向交互等大量數(shù)字化新情景。在電力數(shù)據(jù)賦能層面，電力大數(shù)據(jù)作為重要的社會基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資產(chǎn)，將廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟金融、基建地產(chǎn)、人口稅務(wù)等領(lǐng)域，實現(xiàn)不同行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈、業(yè)務(wù)鏈之間的數(shù)據(jù)貫通，為社會治理全面賦能。
電力數(shù)字智能技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用與推廣，是能源電力行業(yè)實現(xiàn)智能化發(fā)展的關(guān)鍵。本報告根據(jù)數(shù)字智能技術(shù)在能源電力系統(tǒng)中的不同作用，分為傳感（測量）技術(shù)、通信技術(shù)、控制（保護）技術(shù)、芯片技術(shù)、大數(shù)據(jù)與區(qū)塊鏈和人工智能等六類關(guān)鍵技術(shù)。
傳感（測量）技術(shù)是實現(xiàn)物理世界和數(shù)字世界映射的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)電力系統(tǒng)可觀測、可分析、可預(yù)測、可控制的前提。傳感器能夠?qū)��?shù)據(jù)或價值信息轉(zhuǎn)換成電信號或其他形式的信號輸出，滿足信息傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。根據(jù)被測對象特征，傳感器可分為電氣量傳感器、狀態(tài)量傳感器以及環(huán)境量傳感器。在電力系統(tǒng)中，傳感技術(shù)主要應(yīng)用于發(fā)電設(shè)備、輸電線路、變電設(shè)備、配電設(shè)備、用電設(shè)備的狀態(tài)感知，其關(guān)鍵技術(shù)包括MEMS傳感器、光纖傳感器、傳感器組網(wǎng)、自取能等。為促進電力系統(tǒng)、電力行業(yè)乃至全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字智能轉(zhuǎn)型，未來傳感技術(shù)將向低成本集成化、抗干擾內(nèi)置化、多節(jié)點自組網(wǎng)、自取能低耗能等方向發(fā)展。
通信技術(shù)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息、指令的快速傳輸，是電力系統(tǒng)、企業(yè)內(nèi)部及跨行業(yè)信息傳遞的保障。通信是傳遞語言、圖像、文字、符號、數(shù)據(jù)等信息的過程。通信技術(shù)自19世紀中葉發(fā)展至今，形成以電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、計算機網(wǎng)、移動通信網(wǎng)為代表的現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)。從空間上劃分，它在電力行業(yè)的主要應(yīng)用包括發(fā)電廠內(nèi)通信、電力通信網(wǎng)和用戶側(cè)通信三部分。隨著通信技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，電力通信的關(guān)鍵技術(shù)從單一電纜、電力線載波，向微波、衛(wèi)星通信、光纖、5G移動通信等領(lǐng)域轉(zhuǎn)變�，F(xiàn)代社會的通信網(wǎng)絡(luò)將向更大容量、更廣覆蓋、更低時延、更高安全性等方向發(fā)展，先進通信技術(shù)的進步也將有力支撐電力通信系統(tǒng)的升級改造。
控制（保護）技術(shù)是保障電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟運行的基礎(chǔ)�？刂萍夹g(shù)通過控制信號對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，使其運動狀態(tài)達到或接近設(shè)定目標；電力系統(tǒng)保護是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常運行情況時，用于快速切除故障，消除不正常狀況的重要自動化控制技術(shù)和設(shè)備。兩者在三道防線上按不同功能分布和協(xié)同為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提供強有力支撐�？刂萍夹g(shù)的理論研究和應(yīng)用有近150年的歷史，經(jīng)歷經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段�？刂萍夹g(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、用電各個環(huán)節(jié)中均有廣泛應(yīng)用，其關(guān)鍵技術(shù)包括經(jīng)典控制技術(shù)、線性控制系統(tǒng)、非線性控制系統(tǒng)、系統(tǒng)辨識、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、遺傳算法、廣域保護等。未來，隨機控制、測辨控技術(shù)、廣域控制技術(shù)、保護控制協(xié)同技術(shù)和系統(tǒng)保護等先進控制（保護）技術(shù)的成熟、應(yīng)用和推廣將有效支撐具有雙高特征電力系統(tǒng)的發(fā)展和轉(zhuǎn)型。
芯片被譽為現(xiàn)代工業(yè)的糧食，是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息產(chǎn)業(yè)的基石，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)。芯片是半導(dǎo)體元件產(chǎn)品的統(tǒng)稱，承擔(dān)著運算和存儲功能。芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展源于二戰(zhàn)期間的軍事應(yīng)用，隨著計算機、互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)及人工智能等科技浪潮的發(fā)展而不斷迭代，至今已有超過80年的發(fā)展歷程。作為電力設(shè)備的基本單元，芯片是構(gòu)成傳感、測量、控制和通信的硬件基礎(chǔ)，在電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電、用電各個環(huán)節(jié)中發(fā)揮著核心支撐作用，其關(guān)鍵技術(shù)包括低功耗設(shè)計、可靠性設(shè)計、電磁防護、可測性設(shè)計和熱仿真等。未來電力系統(tǒng)應(yīng)用的傳感、通信、主控、安全、射頻識別等芯片呈現(xiàn)出智能化、集成化、抗擾性強、計算速度快等新趨勢。大數(shù)據(jù)與區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)了對海量信息的分析處理和安全管理，是未來電力數(shù)據(jù)得以深入挖掘和廣泛利用的技術(shù)基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)技術(shù)具有大量、高速、多樣、低價值密度等特點，而區(qū)塊鏈作為分布式共享賬本具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護、公開透明等特點。大數(shù)據(jù)技術(shù)在進入21世紀后快速發(fā)展，成為數(shù)字化社會經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)；區(qū)塊鏈在2008年被提出后，應(yīng)用范圍不斷擴大。大數(shù)據(jù)與區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)在電力生產(chǎn)經(jīng)營、市場開發(fā)、客戶管理、投融資管理決策、電碳市場構(gòu)建等方面實現(xiàn)應(yīng)用。大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)包括多源數(shù)據(jù)整合、可靠性設(shè)計、并行計算、分布式存儲、分析挖掘等，區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù)包括共識算法、非對稱加密、點對點網(wǎng)絡(luò)、智能合約等。未來大數(shù)據(jù)技術(shù)將在數(shù)據(jù)采集和存儲、分析和挖掘、安全和隱私保護方向深入發(fā)展，區(qū)塊鏈將在共識機制、安全算法、隱私保護、系統(tǒng)優(yōu)化等核心技術(shù)方面持續(xù)提升。
人工智能技術(shù)是對人類思維過程的模擬，近年來成為推動產(chǎn)業(yè)變革、社會經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的新動能。人工智能是利用機器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析方法賦予機器模擬、延伸和拓展類人智能的能力。人工智能起源于20世紀50年代，60多年來經(jīng)歷兩起兩落，當(dāng)前隨著信息技術(shù)進步和互聯(lián)網(wǎng)普及迎來了第三次快速增長。電力人工智能的應(yīng)用涉及電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電全環(huán)節(jié)，重點包括電網(wǎng)調(diào)度、設(shè)備運維和用電營銷等領(lǐng)域。人工智能在電力行業(yè)的應(yīng)用可實現(xiàn)平臺智能、傳感智能、數(shù)據(jù)智能、認知計算和決策智能等功能，涉及機器學(xué)習(xí)、語音處理、計算機視覺、智能機器人、生物特征識別等關(guān)鍵技術(shù)。人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的發(fā)展方向主要有群體智能、混合增強智能、認知智能和無人智能等四個方面。
電力數(shù)字智能技術(shù)是能源革命與數(shù)字革命相融并進、實現(xiàn)能源清潔轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵�；�于先進電力數(shù)字智能技術(shù)構(gòu)建清潔低碳、電為中心、智慧互聯(lián)的全球能源互聯(lián)網(wǎng)將增強綜合能源體系的靈活性、開放性、交互性、經(jīng)濟性和共享性，激發(fā)電力大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源潛能，支撐人類社會綠色低碳可持續(xù)發(fā)展。