IBM-电网现代化 赋能电网韧性与能源转型的催化剂

问/industries/power-utilities化电网管理解决方案致力于推动公用事业网络向智能power-generation-transmission-and-distribution有效管控可再生能源间歇性，是支撑公用事业企业清洁能七成先锋整合型公用事业企业正利用预测分析来优化能源供需管理。通过夯实数据来源、强化数据管理与访问能力，企业能够更精准地预防、识别并快速修复系统中断，显著增强有效的发电管理，以及对可再生能源与分布式能源(DER)整合，对于平衡67%的能源优化型公用事业企业将微电网作为一种本地能源服务，并将其作为支撑电网运行的稳定资源，以协助电网运行。攻克可再生能源的间歇性难题，正成为公用事业企业驱12电网是社会发展的基石，需持续的投入以确保其韧性与安全。>3与此同时，工业电气化、智慧建筑的普及，以及AI等致力于建设更智能的电网。我们对全球近600位公用用事业企业平均将其年收入的9.8%用于电网现代化投及满足增长需求方面的进展参差不齐。事实上，21%提升电网可靠性赋能并提升客户参与度提高能源利用效率提升容量以满足需求整合可再生能源4本次调研基于电网现代化战略（包括需求灵活性、电网优化、能源交换和智能资产）将图2）。在这场不断演进的电网现代化进程中，所有公用事业企业仍需持续改进。所需的改进程度取决于群组类型：较先进的群组（如先锋整合者）需要聚焦打磨战略，而其先锋整合者先锋整合者(PioneeringIntegrators)在电网现代化进程最为领先，在需求灵活调度、能源交换以及利用数字孪生模拟和优化电网性能方面表现卓越。然而，他们在利用自我能源优化者(EnergyOptimizers)在需求灵活性与电网优化方面表现强劲，展现出对智能资产整合的高度重视。然而，他们在实施双向网络方面仍不够成熟，反映出其在采用电力连接者(PowerConnectors)侧重于能源交换与产消者参与，致力于构建能源双向流动体系。但他们在灵活需求方面进展较慢，对智能资产的应用仍然有限。虽然已开始稳健践行者(ModerateAchievers)在满足灵活需求方面已取得扎实进展，但在能源交换和电网优化方面正被同行超越。此外，他们尚未将第三方数据共享充分整合到智能资低6研究数据显示，组织若要具备面向未来的竞争力，必须在三大战略上实现突破，并辅以两大赋能因素（见图3）。本报告将深入探讨这些战略和赋能因素，详细阐述各群体为支持其运营优先事项所采取的具体举措。同时，我们还将呈现四个案例研究，并提供一提升韧性与可靠性2提升运营卓越水平赋能因素1未来控制室赋能因素2全新的工作方式多项关键战略助力组织构建韧性、灵活、可扩展且高效运营的电网。这些战略共同作用，将强化电网抗干扰能力、提升可再89关键策略包括：电网自主控制与优化、互联互通与集成，以及通过动态定价或需求响应电网自主控制与优化是系统高效响应实时变化的关键（见图4）。通过采用预测性性能分析，公用事业企业可以更精准地把握供需波动，进而主动调整以维持电网稳定。与此同时，子系统依据上下游运行状态自动调节，有效降低人工干预频率。以电压/无功优34%51%58%83%34%51%58%83%46%48%63%72%部署主动预测分析实现电网实时调控，精准匹引入自控自调的电网子系统，根据上下游状态先锋整合者47%57%64%68%10互联互通与集成，通过强化电网各组件之间的协同联动，显著提升了供电可靠性与运行并优化电网运行。先锋整合者与电力连接者更倾向于深度采用ADMS，从而实现主动决故障检测、隔离与恢复(FDIR)及故障定位、隔离与系统恢复(FLISR)等技术，为电网提供了自愈能力，能快速定位并处置故障，从而减少停电次数、提升服务稳定水平。先锋整合者在该领域投入显著，构建出能够自我调节的网络，实现均衡的电力分配。此外，公用事业之间的电力转供能力增强了调度弹性，可在负荷高峰或系统故障时实29%39%先锋整合者44%63%72%63%70%83%56%59%为50%。需求响应举措激励消费者在高峰时段减少用NESO：打造面向未来的电力NESO：打造面向未来的电力by-design)，以混合云为核心架构系统，旨在管理数量283%、用户人工操作减少90%，累计减排二氧化碳约OBP让NESO能够通过电池储能站储存多余的绿色能1112间歇性可再生能源发电的加速发展，给公用事业企业维持电网稳定带来了严峻挑战。企才能确保电网具备足够的韧性与可靠性。面对可再生能源发电的间歇性特点，公用事业企业必须提速清洁能源转型进程。灵活的发电管理、大规模可再生能源整合以及分布式42%42%54%59%69%73%59%65%75%先锋整合者13要成功整合来自太阳能、风能和水电等自然可再生能源，需要提升电网容量并引入预测模型，以预见能源生产与消费。先锋整合者与能源优化者在通过实时数据分析提升预测精度，在此方面领先同行43%。通过持续监测能源生产与消耗，公用事业企业能够优化于提升电网的灵活性与效率（见图7）。标准化的DER并网流程，可简化整合流程低复杂度。约60%的公用事业企业已采用这些商和客户共享可接入容量(hostingcapacity)信息。这种协作方式将有助于提升规划与优47%47%53%67%44%61%65%86%将微电网作为本地能源服务及支撑电网运行的可靠55%73%80%87%先锋整合者14先锋整合者与电力连接者在利用DERMS降低输电损耗及提升电力供应可持续性方面表现突出。此外，对微电网的管理增强了韧性与适应能力，在停电期间提供了可靠的备用支持。能源优化者在该领域优于同行，这有助于其在高比例可再生能源接入地区提升电另一个值得关注的趋势是区块链技术的应用。基于分布式账本的结算系统正逐步融入配电网环节，以支撑配电侧的能源商品交易，进而推动了“能源社区”的兴起。这些由区余电力。这一发展不仅推动了能源市场的去中心化与民主化，也进一步提升了可再生能基于分布式账本的结算系统正逐步融入配电网环节，以支撑配电侧的能源商品交易，进>15Iberdrola正引领西班牙迈向100%可再生能源驱动的未来。自2007年以来，该公司专为规模化发展可再生能源与DER，Iberdrola正联合Flexener共同开展技术测试。由于优化并调控DER，从而最大化其运营与经济效益。该系统为Iberdrola提供可见性与调空调(HVAC)负荷方面的能力，验证了其在整合新能源与优化用户参与方面的优势。关键经验包括客户沟通的重要性，以及确保不同系统间无缝互操作性的必要性。DERMS还支持将DER聚合为虚拟电厂(VPP)，使其能够像传统电厂一样参与能源市场交易。Iberdrola在DERMS方面的实践，正驱动其未来的分布式能源布局，助力西班牙实现 16导线替代方案(Non-WiresAlternatives,NWAs)，如路替代方案，可以有效缓解电网拥堵、降低基础设施升级投入。精细化预测让企业能够将气候与天气预测纳入模型，可显著提升对可再生能源资源的管理能力。借助详细的气象数据，运营人员可以准确估算风能、太阳能的容量因子。看得清未来，发电调度和电1744%44%64%69%55%36%53%58%开发微观供需预测，以考量节点级情况，并将负荷及发电数据精细化融入气候与天气预测，评估可再生能源容量因47%61%先锋整合者66%69%82%18追踪设备运行状态，企业就能及早发现隐患，避免代价高昂的故障。越来越多的先锋整合者与能源优化者利用无人机进行植被巡检与线路巡检，识别树木侵入等停电隐患。针自动告警系统可向维护团队实时通报设备性能、潜在故障或异常情况。这些告警可集成至服务调度流程，以推动及时的维修或精密巡检。预测性分析可实现前瞻性维护，有助29%29%32%52%58%33%35%34%59%53%66%71%81%构建资产故障预测模型，评估设备如老化与植被等先锋整合者194E.ON：利用量子计算应对复杂性挑战4E.ON是欧洲领先的能源公司之一，运营着长达160万公里的能源网络，为17个欧洲国家的4700万客户提供服务。随着欧洲向可再生能源转型，E.ON在管理动态电网方面面临日益复杂的挑战：电力来源越来越分散、越来越波动（如太阳能、风能而电为破解这一困局，E.ON携手IBM探索量子计算的应用。量子计算机有望比传统超级计在双方的紧密合作中，E.ON与IBM量子团队共同开发了一条通往能源定价量子优势的“如果我们以某个价格出售能源，在合同期内的特定天气条件下，我们会为此承担多少成本？“多次运行该算法可提供有力支撑，助力组织制定科学的风险对冲决策。20关键赋能要素推动电网现代化关键赋能要素推动电网现代化，建设先进的控制中心、采用全新的工作方式。这些创新举措显著提升了决策水平，并优化了21未来控制室借助先进技术与数据系统，实现了更高效的电网管理（见图10）。包含地理空间信息与实时运行数据的网络模型，可提供全面的态势感知，让运营人员看清电网布局与运行状态，实时决策。AMI、物联网(IoT)设备、数据采集与监控系统(SCADA)动态网络配置自动化可实现快速故障评估与电力流优化。这突显了电网运行的实时动态配。此外，远程调度电网级储能资产，提供了卓越的灵活性与可扩展性，使组织能在电投资网络模型数据，如集成多源第三86%66%60%51%70%58%63%43%59%42%45%40%59%49%60%41%57%52%40%39%22电网现代化要求公用事业企业推动人才举措，并加大对专业技能的投资。人才举措有助于提升公用事业企业应对复杂现代化挑战的能力，并把握先进技术带来的机遇（见工程师、IT专家与网络安全专家之间的跨学科协作，有助于推动创新型电网优化解决方案。先锋整合者积极培育数据驱动文化，将分析能力嵌入日常运营，从而提升决策与资源管理水平。培训项目有助于确保员工始终掌握最新的技术与现代化方法。导师制项目域，70%的受访公用事业企业已投资数据分析，从而能够利用来自电网运行、能源发电及及消费的海量数据优化运行表现、预测发展趋势。近三分之二的先锋整合者、能源优化者与电力连接者（相比之下，稳健践行者中这一比例仅47%）认识到，随着电网日益鼓励工程师、IT专家、网络安全专家等不同专业间开展电网创新协作培育数据驱动文化对员工开展与电网现代化相关的最新技术与方法培训开设导师制项目，以积累电网现代化项目的实操经验先锋整合者能源优化者电力连接者稳健践行者81%70%69%55%76%62%55%55%69%59%60%50%64%49%53%44%运营技术(OT)技能对于成功整合可再生能源、升级物理电网基础设施及电信能力至关重要。随着电网不断演进，以消纳更多可再生能源，近60%的受访组织已聘用专业人才来管理优化发电、配电与储能的复杂系统。他们的专业能力确保了可再生能源的无缝整合，锋整合者已投资于能够监测并维护关键资产的专业人更多可再生能源，近60%来管理优化能源发电、配AustinUtilities：借助云端AustinUtilities：借助云端5AustinUtilities是明尼苏达州东南部的一家社区所有的电力、自来水和天然气公用事业企业，服务超过12000名客户。该企业升级了SCADA系统，以提升韧来了诸多挑战：维护负担重、占用人力多、网络安全为寻求更优解决方案，AustinUtilities考察了虚拟机部署和云托管部署两种方案。他们判断，虽然两种方案在七到八年的周期内总成本相近，但云端方案更具成本效益，且与他们现有的云基础设施更加契基于成本节约、网络安全增强及部署流程顺畅等多重考量，AustinUtilities最终选择采用AspenTechOSIMonarchSCADA云解决方案。该方案消除了内部团队手动执行软件更新的需求，并提供了更为完善的安全实际部署过程平稳顺畅，未出现重大技术问题。此次升级不仅实现了超过10万美元的成本节约，还显著提升了系统维护效率、强化了网络安全防护能力，并为运营优化与客户服务提供了可付诸行动的数据支撑。此外，该方案增强了数据采集与分析能力，为管理层及运营人员提供了关键洞察，有助于进一步提升服务2324迈向现代化、可灵活应变的电网的征程，需要持续演进、周密靠供电、高效运行、清洁低碳”的能源未来更近一分。我们首先梳理了那些必须优先落地的基础性行动：它们旨在夯实电网韧性所依赖的基础近期行动同样不可或缺，但其落地往往需要更多时间，更适宜以分阶段推进的方式稳步实施。而长期行动，则是在前期已建成的基础系统之上，进一步推动电网的深度现代化25> –在关键电网基础设施中部署ADMS等先进监测系统，以持续跟踪运行状态，利用–投资实时DERMS与需求响应平台，实现与智能终端的集成，从而根据电网状况自动–与网络安全专家协作，保护电网免受不断演变的网络威胁，同时规模化部署智能电表–引入具备自主修复与恢复能力的自治理系统，能够自动处理小型电网故障，缩短恢复–投资自动化技术实现电力的动态重新路由与负荷平衡，确保高效输送能源、防止高峰–通过广泛部署传感器、先进设备及电池与电解槽等储能方案，全面强化电网硬件基础26 提升能源灵活性以更好地管理可再生能源波动性–部署先进电网分析与AI预测工具，以预判新能源发电模式–投资多功能混合储能系统，以同时兼顾电能与热能，使电网能更从容地适应新能源出–在高需求区域构建分布式微电网网络，以促进本地供需平衡，在可再生能源发电不足时保障电网稳定。仅半数受访高管表示其所在组织已将微电网作为本地能源服务进行–通过标准化新能源与电网间的通信协议，提电网升兼容性，实现新型能源资产的顺畅高峰时段优化电网利用率。目前仅有半数公用事业企业利用车联万物(V2X)技术将电270303面向未来的电网：提升可用性、效–实施电网数字孪生，以实时模拟测试多维场景，获取预测洞察并支持主动调控，从而提升运营效率、资产管理水平与电网韧性。仅不到四分之一的受访高管表示，其组织–利用实时数据与智能电网技术主动监测运行，通过数据驱动决策优化资源配置、降低于监测健康状况并减少停机时间，从而提升效率、降低总成本。该举措需与其他监控–投资企业级网络模型管理技术，以实现在IT和OT公用事业相关方之间进行统筹式、高保真的数据管理。此举将有助于精简协作流程、提升数据准确性，并确保公用事业–与行业领先者建立合作，共同开发预测算法，以预判由极端天气或扰动引发的电网脆弱性与系统过载。该举措可能需要较长时间，并需与外部利益相关方协同推进。–采用以仿真结果为基础的持续优化方法，尤其在极端条件下，定期开展电网韧性策略的测试与更新。目前不到半数的公用事业企业将气候预测纳入评估，以分析新能源容量系数与电网韧性风险。待基础韧性体系建成后，这一机制将发挥关键作用。28BirenGandhi/in/gandhibiren驱动清洁能源转型的成功落地。Biren还负责推动IBMZahidHabib/in/zhabib1Zahid担任能源与资源行业全球负责人，业务范围覆盖SallyJacquemin/in/sallyjacquemin扩展及全球增长。她负责AspenTech数字电网管理产/in/spencer-lin-35896317析，以及针对行业议程与趋势的一手研究。他拥有逾29IBM商业价值研究院(IBMIBV)与牛津经济研究院合作，于2025年第一季度对来自27个国家的597位高管（包括首席执行官、首席运营官、IT/进行了调研。这些高管在运营领域（例如电网和发电受访者需要回答多种形式的问题（包括多项选择、数字型问题、李克特量表等）。调研内容涉及组织在电网现代化方面的预期、成果、顾虑与阻碍因素。所有本研究的总体目标是考察受访者如何利用能够相互通信并协同工作的先进技术、设备和控制系统，使电网变得更智能、更安全、更具韧性、更可靠且更具成本效益。为实现这一目标，IBMIBV开展了一系列对比分析，包括成对比较、多重对应分析、多项式回归分析以及基于层次聚类的数据分类，从而突显了本报告中所示的性能结果差异。所有分析的显著性水平设定22%27%12%12%0.5%4%200亿美元3031Technologies,Inc.June2024./en/resources/white-papers/dgm-why-the-utility-of-the-future-requires-a-digital-gridPreparingelectricutilitiesfortheenergytransitionutilitiesfortheenergytransition:InsightsfromtheCleanElectrificationMaturityModel.IBMInstituteforBusinessValueinpartnershipwithAPQC.August2023.https://ibm.co/clean-electrificationTechnologies,Inc.June2023./en/resources/white-papers/derms-maximizing-the-value-of-distributed-resourcesThepowerofelectrificationofelectrification:Apathtowardreliable,resilient,andrenewableenergy.IBMInstituteforBusinessValue.April2022./thought-leadership/institute-business-value/en-us/report/electrification-and-renewable-energyAspenTechnology（纳斯达克代码：AZPN）是全球领先的软件企业，助力处于全球双重挑战前沿的行业以兼顾盈利与可持续的方式，应对资源需求的持续攀升。AspenTech解决方案专注于复杂环境，致力于实现资产设计、运营及维护全生命周期的深度优化。321.“Industrydata.”EdisonElectricInstitute.AccessedMarch6,2025./en/resources-and-media/industry-data;IBMInstituteforBusinessValueanalysisbasedon2023data.2.“NESO:Buildingapowersystemthat’sfitforthefuture.”IBMcasest