构建新型能源体系：数智化赋能能源互联网新时代

PowerData

编者荐语：

来自PowerData李钊丞同学的精彩好文！

以下文章来源于阿丞的数据漫谈，作者阿阿丞

[

阿丞的数据漫谈 .

聚焦数据及人工智能领域，不定期分享能源行业知识、数据科学、学习笔记等。尽可能All in 原创。

](#)

HELLO 更多趣文请关注阿丞的数据漫谈

驱动力：新能源外送消纳压力倒逼新型能源体系建设

构建新型能源体系的客观要求，成为推动能源电力行业发展的核心逻辑。

“十四五”期间，能源结构转型步入深水区，电源端投资经历了历史性增长，但电网端适配能力亟需进一步弥补。2020年以来，在“双碳”战略的推动下，以风电、光伏为代表的电源端投资规模大幅超越电网端。截至2024年6月底，我国风电、光伏发电合计装机容量达到11.8亿千瓦，首次超越煤电装机容量（11.7亿千瓦）。

为应对这一局面，国家电网在2022-2023年连续提升电网投资额，彰显了构建以新能源为主体的新型电力系统的紧迫性。与此同时，我国各产业全面电动化的趋势加速，2023年全社会用电量同比增长6.7%，2024年上半年更是达到8.1%。中长期来看，全社会用电量仍将保持快速增长，配套电网投资能力也将持续增强。

值得注意的是，国家电网的资产负债率近年来持续下降，2023年降至54.17%，为近年来最低点，为其大规模投资提供了充足的财务支撑。

困局：输电能力发挥不足，利用效率亟待提升

特高压外送利用效率困局难解，源网、送受端矛盾凸显。

根据规划，“十四五”期间，我国将进一步加快电力跨省跨区输送通道建设，存量通道输电能力将提升4000万千瓦以上，新增开工跨省跨区输电通道6000万千瓦以上，力争使跨省跨区直流输电通道平均利用小时数达到4500小时以上。然而，2022年全国直流特高压的平均输电小时数仅为3555小时，同比下降2.09个百分点，显示出输电能力的发挥依然不足。

源网端矛盾：配套电源缺位现象突出。

尽管2022年直流特高压可再生能源电量占比达到56.2%，满足“新建通道可再生能源电量比例原则上不低于50%”的要求，但这一贡献主要来自水电基地外送的直流特高压。风电、光伏项目缺乏稳定支撑，难以满足直流大功率稳定输电的要求，同时直流特高压输送功率与新能源送电功率之间存在反向制约关系，这些问题亟待解决。

送受端矛盾：受端消纳能力悄然变化。

以河南省为例，其新能源装机规模持续加速增长，2023年10月已成为全国分布式光伏装机规模第二大省。然而，该省多个区域的光伏容量承载力等级已被评估为红色，在青海-河南、哈密-郑州等多条西北电力外送通道的叠加下，消纳压力进一步加剧。

趋势：柔性直流技术有望引领未来，数智化赋能新型电力系统

柔性直流输电技术有望成为未来主体，“十五五”渗透率将显著提升。

柔性直流技术的应用大幅改善了“强直弱交”的电网结构。自2020年乌东德-广东广西工程投入使用以来，我国柔性直流技术不断进步。“蒙西-京津冀”“藏东南-粤港澳”工程已进入可研阶段，“甘肃-浙江”特高压柔直工程正在建设中。

从技术逻辑上看，柔性直流技术的优势主要体现在以下两方面：

逻辑①：弥补交流电网薄弱环节。直流有功、无功受扰大幅变化可能激发超出设防标准的强扰动，冲击交流薄弱环节，导致连锁换相失败风险加剧。柔性直流凭借其稳定性及可组网能力，有望成为对交流电网的重要补充，助力整体电网重构。
逻辑②：深远海风电送出解决方案。我国70%的海上风资源集中在远海区域，“十四五”末，海上风电累计装机容量预计将突破100GW，2030年达到200GW，2050年全球海上风电累计装机容量至少将达到2000GW。柔性直流送出方案适合1000-2000MW、距离超过70km的深远海风电场送出需求。

数智化赋能：新型配电系统面临五大变革

伴随分布式电源、储能及新型负荷的大量接入，电力系统复杂性显著增加，数字化及人工智能技术成为支撑新型电力系统发展的关键。配电系统主要面临以下五方面变革：

分布式新能源与储能大量接入：分布式发电装置的不确定性给系统调度带来挑战。通过数字化技术，分布式发电装置可具备构网能力，实现对配电电压频率的主动支撑与调节；同时，多层级微网（群）之间可实现灵活功率互济及潮流优化，提升配网运行的安全性、稳定性和经济性。
从“源随荷动”到“源荷互动”：电能替代带来巨量电动汽车、集群空调、电供暖等负荷增量，负荷不确定性加剧。柔性负荷将在源荷互动技术、高效电力交易及博弈机制支持下，即时响应配电系统功率调节，深度参与源荷互动，平抑峰谷差，提升配网运行效率。
电力电子装备规模化接入：电力电子装备的高密度、分散化接入导致配电系统谐波源呈全网化趋势，影响供电质量。新型配电系统将向灵活环网状结构发展，各配电区域通过柔性开关互联，潮流流向及运行方式趋多元化。
数字资产管理挑战：资产数字化及设备智能化趋势推动配电网转型，但多源数字融合、信息安全及行为安全成为关键挑战。数字赋能可实现系统全景状态可观、可测、可控，并为调度决策、运行维护、电力交易提供数据支持。
配网巡检难题：数字化及人工智能技术通过AI算法实现智能巡检，完成实时报警推送、远程状态监控等功能，有望解决配网巡检难题。

日常巡检以常规状态为主，难以发现潜在问题；
带电巡检仪器操作复杂，数据交互性差；
停电检修项目多、时间长，设备可用率低。

目标：建成具有中国特色且国际领先的能源互联网

伴随大规模新能源、用电负荷及电力电子产品接入，配网建设必要性日益凸显。在特高压投资的挤占下，配网投资增长或将率先体现在数字化领域。国家电网计划在2020-2025年基本建成、2026-2035年全面建成具有中国特色且国际领先的能源互联网；南方电网则通过“4321”建设方案加速数字化转型，力争2025年基本建成数字南网。