【方案】2026双碳目标驱动的数字化新型电力系统解决方案

2026双碳目标驱动的数字化新型电力系统解决方案产业生态×应用场景×标准化建设共享赋能｜智慧引领｜生态共赢01双碳目标下的新型电力系统特性02

数字化是电力CPS协调规划的基础03

数字化是大电网稳定运行的保障04

数字化是配电网价值提升的途径05

数字化低碳示范智慧园区的构建目

录Contents到2030年，单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一

次能源消费比重将达到25%左右，森林蓄积

量将比2005年增加60亿立方米，风电、太阳

能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。一习近平双碳目标下的新型电力系统特性角色需求及方案工业(钢铁)一要积极开展钢铁行业碳达峰及降碳行动；二要做好钢铁行业

参与全国碳市场的相关准备工作；三要推进钢铁行业低碳技术

创新；四要加强钢铁行业碳捕集、利用与封存技术应用示范；

五要提升废钢利用水平；六要鼓励核心企业发挥示范引领作用。交通(电动车)一要加大研发投入、开展技术创新，提升电动汽车发展战略地位；二要探索电力交易市场化下用户侧商业生态；三要开展顶层设计和提前布局；四要出台在电力交易市场规则、电池梯级管理、财政支持等方面相关政策。建筑(绿建)一要调整优化产业产品结构，推动建筑材料行业绿色低碳转型发展；二要加大清洁能源使用比例，促进能源结构清洁低碳化三要加强低碳技术研发，推进建筑材料行业低碳技术的推广应用；四要提升能源利用效率，加强全过程节能管理；五要做好建筑材料行业进入碳市场的准备工作。能源(电力)一要推动电源结构和布局优化；二要加快电网向能源互联网转

型升级，打造清洁能源优化配置平台；三要推动全社会节能提效，提升终端电气化水平；四要推进电力系统技术装备创新，

提升系统安全和效率水平；五要推动健全市场机制和政策体系，

保障清洁能源安全高效利用。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确定行业碳达峰需求确定行业碳达峰方案重点行业调研建筑工业交通能源双碳目标下的新型电力系统特性——新基建将提升电力负荷水平20%,80%人工智能城际高铁城市轨交特高压2021.3,178.8

万

台新能源汽

车充电桩工业互联网5G基

站

建设大数据

中

心2030,5%双碳目标下的新型电力系统特性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。高渗透率的可再生能源“双碳”目标下新型电力系统特征高速增长的电力负荷需求高比例的电力电子设备3双碳目标下的新型电力系统特性信息侧物理侧主

网1

数字化为电力CPS协调规划提供基础。2数字化为大电网的稳定运行提供保障。3数字化为配电网的价值提升提供途径。能源互联网是以坚强智能电网为基础，将先进信息通信技术、控制技术与能源技术深度融合应用，具有清洁低碳、安全可靠、泛在互联、高效互动、智能开放特征的智慧能源系统，可从三个方面促进能源清洁低碳转型。双碳目标下的新型电力系统特性加速数字化转型，支撑能源互联网建设01

双碳目标下的新型电力系统特性02

数字化是电力CPS协调规划的基础03

数字化是大电网稳定运行的保障04

数字化是配电网价值提升的途径05

数字化低碳示范智慧园区的构建目

录Contents双碳新要求碳足迹跟踪新能源消纳碳排放管理碳策略优化结构变动·

减少建设成本·

提高调度灵活性·

提高系统可靠性与弹性数字新基建数据中心边缘计算通信基站电力负荷远控终端·对新技术的优化利用·

实现多方信息融合新能源发电数据中心燃气轮机传统发电厂智慧家居供热供冷电力网架气热管道数字化是电力CPS协调规划的基础电力

网络

规划气热

网络

规划通信

网络

规划信息物理规划规划的挑战能源网与

通信网融合·

电网与其他能源网耦合·

多能源种类的相互转换·

能源网络的源网荷互动·

能源网与孪生碳网的对应·

实际物理能源网的碳流映射·

高层系统控制中心：实现电力

CPS协调规划的数字化手段数字化是电力CPS协调规划的基础热

虫取

产燃气锅炉吸收式制冷装置孪

生

碳

网燃气网孪

生

碳

网热

网电

动

汽

车工业区域交

通

枢

纽储能

电站燃气锅炉热

节

点燃

气网

馈

线热网

馈

线电

气

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点变压器高

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心(多能

碳

流测量

、溯

源、

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)配电网馈

线燃气节点碳

载

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加

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慧

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生

碳

网配

电

网碳

流

传

输能

源

传

输碳

终

端能源

使用碳来源能

源来

源电动制冷装置热电联产数字化是电力CPS协调规划的基础——雾状通信架构雾状通信即不同区域有不同的通信方式；区域内部根据不同业务需求和通信方式的特征，综合考虑技术和经济性，选择部署不同的通信规划方案。区域A

区域C区域B终

端

1

终

端

2

终

端

3

终端n

终

端

1

终

端

2

终

端

3

终端n雾状1雾状3终

端1终

端

2

终

端

3

终

端n雾状2区域电力业务及通信需求业务类型

信

息

采

集

精

准

控

制状态监测通信需求数据量大小

通信时延采集频次通信主站雾状通信通信子站能耗优化速率优化覆盖范围优化无线通信方式及通信特征4G5G

PLC

LPWAN通信特征

能耗值

通信带宽

通信速率

覆盖范围Wifi4G5GLPWAN无

线光

纤区域雾状通信规

划

方

案雾状通信综合指标通信方式

Wifi信息载体通信流

业务表达需求关系：

实关联内在关联机理多能管网多维产能产

能通信节点多维负荷用

户数字化是电力CPS协调规划的基础——信息物理协同规划传输管理调

控信息流(碳

流)信息物理

融合网络双碳目标下

的规划融合融合规划现实体体现现通信用能数据传递电力网架能量流融合规划单网规划虚关联有线(边)特征：·

固定连接·

(光纤)无传递延迟·

(光纤)无容量上限·

(载波)拓扑同一性无线(图)特征：·

范围覆盖·

可变连接·

环境敏感通信网络拓扑结构

能量网络拓扑结构

信息(碳)网络拓扑结构数字化是电力CPS协调规划的基础——一信息物理协同规划功耗处理速度路由策略通信节点

能量节点产能储能用能能量节点

信息节点特征：·

固定连接·

传输损耗·

容量上限·

网络惯性·

多能耦合数据量通道质量通信流特征：·虚连接·

关系图能量限制

能量损耗能量流碳排放信息节点碳排放碳轨迹信息流通信节点01

双碳目标下的新型电力系统特性02

数字化是电力CPS协调规划的基础03

数字化是大电网稳定运行的保障04

数字化是配电网价值提升的途径05

数字化低碳示范智慧园区的构建目

录Contents运行控制关键技术①

新能源机组多时间尺度精细化建模②

高比例新能源接入后电网稳定特性的变化规律③

新能源机组对电网电压支撑及低/高电压穿越协调控制技术④新能源机组对电网惯量和一次调频支撑的优化控制技术数字化是大电网稳定运行的保障——双高电力系统安全稳定运行风电场电网特征显著变化①

电力系统故障的影响呈现全局化特点②

电力系统调节能力不断下降③

电力系统抗扰动能力持续恶化④电力系统稳定形态更加复杂光

伙

啦奉北电网华北电网华

中

电

网新能源特征随机波动性复杂非线性多时间尺度电网问题功角稳定电压稳定频率稳定出力特性拓扑结构备

用不足

惯

量降

低间

歇扰动

连

锁故障首

北

电

网网网随源动数字化是大电网稳定运行的保障——新能源场站建模针对集中式新能源场站，提出了基于数据-物理融合的新能源机组精准建模。针对小容量分布式或新建光伏电站出力预测的问题，提出基于空间相关性的光伏主从预测技术。机组出力和机组参数信息缺失应用场景及场站基本信息风电场拓扑结构机组参数

物理模型缺失机组开机方式机组风速机器学习风电场聚合模型组时综合等值模型生成机组出力和机组参数信息完整应用场景及场站基本信息风电场拓扑结构物理模型机组开机方式机组风速风电场分群、聚合、等值风电场聚合等值物理模型预图均方机舰差

年均网值差RMSE

MAE时序外推预测对比算法)

0.8548

0.4562空间相关性预测

0.1902

0.0964数

据

上

准

化聚

类值参

考

光

伏

参

考

光

伏电

站

1

电

站

2轨迹向量模式库与

离

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配到轨

迹炸确定空

间相关

关

系Y-aX+b与参考光

伏

电

站

空

间

相

关参考光伏电站历史气象信息参

考光伏电站历史出力时序轨迹基于数据-物理融合的风电机组精准建模方法基于空间相关性的光伏主从预测技术A.

目

标

光

伏

电

站

预

测B.

空

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关

性匹

配信息缺失参数

修正PCC动态特性

参数数据库目

标

光

伏

电

站出

力

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力数据库参考光伏电站超

短

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同型BP·

人

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络

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点模型参数测辨目

标

光

伏

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光

伏

电

站nB1.离线聚类优化一B2.

在

线

实

时

匹

配电

站

测Y仿真系统参数辨识系统

模型仿真结果

辨识后参数数字化是大电网稳定运行的保障——基于强化学习的网侧参数辨识逆变侧电压直流电流0.3Tinah国家重点研发计划——互联大电网高性能分析和态势感知技术

针对华东电网-宾金直流参数辨识结果复杂度高、可观性弱在线辨识速度要求真实参数未知可处理复杂环境泛化能力强训练无需标签提供历史场景

进行训练历史场景库复杂度高、可观性弱输入/输出接口直流输电

模型参数

辨识特点在线

量测

数据记录强化

学习

特点实际系统参数

校正量强化学习算法关键

特征模型

误差335320-....电力电子化设备模型(特别是控制器模型)具有模型复杂度高，参数可观性弱的特点(以LCC直流输电系统模型为例)数字化是大电网稳定运行的保障——网侧参数辨识交

流

系

统最

小

触发炮弧角控材主控

VDCOLVSC换流器Pe1Q¹L₁

11换流站1柔性直流输电系统模型LCC直流输电模型典型FACTS设备模型电

压控制Cumma0控材4g1T1a

控

制电流控制交流电网直流网络STATCOMAC1UPFCTCSCSVCU—数字化是大电网稳定运行的保障——负荷精细化建模目前负荷模型仍采用简单模型或典型参数，仿真结论与实际运行情况存在出入，对电网仿真分析工作带来了不利影响。随着能源互联网技术的不断深化，新型负荷元素接入电网，使得负荷侧呈现出电力电子化、随机性、智能化的

新特点。开展精细化负荷建模具有十分重要的意义。龙政林枫宜华20%恒阻抗11180%恒阻抗111电动机负荷032宾金灵绍雁淮20%恒阻抗11280%恒阻抗010电动机负荷000在线负荷建模Cluster

2用户聚类血…

血

俭俭俭…拾俭

盐

盐

…

盐商业用户

居民用户

工业用户不同负荷模型下，直流换相失败情况存在差异负荷类型多，数量大且通信协议复杂数字化是大电网稳定运行的保障——负荷精细化建模为实现对电力用户负荷信息的在线量测，研发了负荷智能终端和智能平台。智能终端采集的数据用于负荷模型的在线修正。智能终端实时采集用户负荷电气信息，通过路由器和通讯基站将负荷信息上传至云平台，并进行数据

处理及可视化展示。同时，智能终端还可接收和执行控制中心下发的负荷开断及功率调节等控制指令。园区、企业、工厂、楼宇中关村创智园有超过1000个负荷测点，装设地点集中在：配变次总、馈线柜、楼层分支箱、房间PZ30箱及用电设备的取电点。监测装置包括智能电表、智能断路器和能效监测终端，通过WiFi、LoRa、2G、4G和有线485等通讯方式，统一接到BeSmart

用电监测平台。试点应用各类智能终端

智能平台江苏金源高端装备公司工厂

智慧用电管理系统东南大学溧阳研究院

绿建管控系统江苏中关村创智园能效管理系统数字化是大电网稳定运行的保障——数据物理融合的电网特征事件检测与溯源现有故障在线诊断利用稳控与二次设备上传数据与信号进行分析，适用于局部孤立事件，但在跨区连锁事件中，难以快速识别故障。本研究应用“围猎”思维，以AI为核心算法，进行电网数据关联分析，实现系统级特征事件识

别与溯源。西北电网

典型事件：风机脱网华中电网典型事件：功率振荡

交流系统

短路

故障华东电网典型事件：

换相失败多特征事件感知要素自动提取测试算例中

单次仿真数据感知要素自动

提取时间约为0.02s换相

功

率失败

振荡脱

网特征指标集检

测

、溯

源多特征事件机电暂态仿真

感知要素特征提取方法

事件辨识与溯源模型多特征事件并行溯源风机特征指标集标

注事件样本集算

法

训练溯源模型风机

脱网特征事件多特征事件湖源正确率单一特征事件

溯源正确率换相失败湖源：95.4%预测：100%溯源：97.8%预测：100%功率振荡潮源：100%潮源：100%风机脱网潮源：85.7%溯源；86.1%◆直流多馈入系统换相失败溯源◆功率振荡因素溯源◆新能源脱网跨区事件溯源参数随机分布负荷水平N(1,0.1)直流功率均匀分布[0.8,1]风电功率N[0.5.1]初始故障类型实际比例初始故障位置等概率B换流站1换流站2运行方式设置建立特征映射规则故障持续时间

均匀分布[0.05,0.15功率

振荡失败数字化是大电网稳定运行的保障——基于继承思想的电力系统暂态稳定预测现有数据驱动的暂态稳定预测研究普遍假设训练集和测试集具有独立同分布特性，然而实际电网的时变性使得这一假设不成立。通过深度学习等技术的相关研究分别针对电力系统暂稳样本增量的数据时变性和暂稳特性变化的暂稳

镜像时变性特点，提出可计及现有预测模型参数的深度继承方法，以及可考虑样本与特征集可延拓性的广度继承方法。全

量

谎

拣理

射预测预湖

准

确实际电网.暂

物

镜

像源

系续冒稳样本

暂稳镜像哲稳预鸿模型暂

稳

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性

相

似笞稳特性变化原系蛛目标系院决籁边界

稳

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稳售真N

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标

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皖

增量样本时变性电力系统数据时变性暂稳镜像时变性(深度继承)

(广度继承)不可信区域地

量

更新率

海后区m)实靠电网B0

银

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G林

*暂

稳

所

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模

型深度继承广度继承少量样本(t)增量样本(仕)全量样本(仕)(a)

(b)罢

僵

编

次

为增

量

籍

次

为3(d)人工经验处置(找解决办法)AI工作模式调

控

员调度语音助手

电网事件监视

处置方案推送操作任务执行自动推送事故处置策略异常处置策略风险处置策略知识评价体系数字化是大电网稳定运行的保障——基于人工智能的智能调控模式模型数据

市场数据

地理数据量测数据故障录波气象数据量测数据调度日志故障处置预案文档

DTS仿真数据暂态感知：直流落点稳态感知：经济性可靠性风险事件

故障事件异常事件

操作事件,事件特性提取信息事件化

电网操作知故障处置知知识库

识库

识库电网调度知识库工

作

台

电网调度大脑电网运行调度智能

决策算法模型辅助电网事件生成传统工作模式态势感知事件化人工监视信号(找问题)电网事件推送OMSOCSDTS增

量

数

据

自

学

习电网事

件生成辅助

决策(业

务

她

理电网操作数字化是大电网稳定运行的保障——电网CPS联合仿真验证平台考虑电网CPS实时仿真的功能需求和仿真平台扩展方式，设计了层次化的基础架构，各层级在逻辑上解耦，通过接口进行数据交互及扩展。●

攻击仿真模型●与实际电力业务信息流一致●

外部攻击软件●独立模块，信息物理并行建模开发●

扩展性强国家重点研发计划项目“电网信息物理系统分析与控制的基础理论与方法”扩展平台一针对不同仿真需求，对基础平台进行硬

件在环扩展。面向安控业务仿真，可接入实际主站

和安控装置；面向电力物联网仿真，可接入智能终

端、物联网网关、实际路由器。网络攻防推演一基于实时仿真平台设计了分布式拒

绝服务攻击、中间人攻击、FDIA、伪造控制指令等

网络攻击仿真及防御策略验证。基础平台一基于电力业务的一般架

构，构建了RT-Lab+OPNET+VS的

联合仿真基础平台。●

攻击造成流量变化●

攻击造成CPU利用率变化●

攻击造成响应延时变化·攻击造成母线电流变化面向安控业务的联合仿真平台面向物联网的联合仿真平台1921681.2

26同络毒接设督●

攻击路径设计19C.168.1.152556数邀按口01

双碳目标下的新型电力系统特性02

数字化是电力CPS协调规划的基础03

数字化是大电网稳定运行的保障04

数字化是配电网价值提升的途径05

数字化低碳示范智慧园区的构建目

录Contents基因采集

检测诊断

调控电力基因数字化是配电网价值提升的途径——电力基因技术根据报告及其他环境量，判

断其当前状况和潜在风险编辑基因序列、改变生活

环境或习惯解决基因问题利用数学物理方法对电力

相关数据分析处理调控相关电气量，调节相

关环境量，解决电力问题根据报告及其他因素，给

出患者病情现状及发展采集电力数据，采集相

关环境量利用专业设备给出检

测数据报告采集DNA样本，询

问患者相关的原因NBbT华

为PLC-I

oT

生态联盟正式成立动为PLC-

10T生态联慧HUAWEI数字化是配电网价值提升的途径——电力基因采集多层级全面采集物联网通讯技术配电间级智能电表用电物联终端

多路采集装置配电间级楼层级智能断路器

智能空开

网机楼层级设备级智能插座

单相微断智能面板设备级温湿度、光照、烟雾、二氧化碳等更

优

的

通

讯相关环境信息采集高

能

耗

设

备

智

能

插

座智能断路器用电物联终端大

型

断

路

器监测电力基因检测关键信息提取多源异构多

空

间

尺

度数字化是配电网价值提升的途径——电力基因检测ElectricityAnalysisReport用电分析报告202008-01-700

4

14用能检测报告数

据

检

测

目

标東南大學電氣工程學院SCHO0L

OF

ELECTRICAL

ENGINEERING,SEU基因靶向技术靶向性关键信息提取物理-数据融合技术多时空分布数据融合自动检测报告技术基于CPS的状态监测规范化检测业务中台目标关联性分析技术多

时

间

尺度能耗桑基图分析电压暂降检测实验检测认证中心/云平台信单通信系统仿真工真02.16多元融合检测平台搭建拟合关联关系靶向性关键信息提取数字化是配电网价值提升的途径——电力基因检测简化保留因果联系

模型(非核心区域)电力系统仿真工(核心区域)边缘信息关键信息机器学习用户需求驱动多源信息融合定制化个性化透明用电安全用电可靠用电优质用电经济用电智能用电环保用电检测结果

→

诊

断

结

论电力基因检测结果元件设备用户电网控制信息运行方式自然条件社会环境电力环境检测结果数字化是配电网价值提升的途径——电力基因诊断检测采集诊断数字化是配电网价值提升的途径——电力基因调控标本兼治，发现问题-分析问题-解决问题调控房间131113101033402303预测人数3“42~11(疑恸出差)023电火锅M电磁炉烧水壶*WKV电饭煲X黑电欧风×VXX电热毯*×X×X热水腊VV冰箱*XX洗衣机X*×巨式空调XX*保笃护航降低触电风险

保障人身安全预防火灾事故

保障财产安全安全措施隐患预警刷余地流已超过XX,

请注知道了0.01s自动断电智能关断

远程关断数字化是配电网价值提升的途径——电力基因应用实例(1)负荷自动辨识(2)电气火灾隐患预警触

电

过

载

短

路

漏

电

火

灾线

路

检

测告

警

通

知三相物联网开关用电负荷分析表用电风险数字化是配电网价值提升的途径——电力基因应用实例(4)电能质量分析及治理(3)设备预测性维护数字化是配电网价值提升的途径——电力基因应用实例(6)用电行为分析(5)分布式发电研究目的

研究内容零框电站洁形相城性零粉电流方向招电盖方向教痧电压电流均束故后三次样条插随行波线顾分量5变换故后腐准定位

电注三她政请感后方法绿小二法配

网节

点新

能源电

网

层需

求

响

应协

调

控

制响

应

需

求考虑需求

响

应潜

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效

模

型不

同

类

型楼

宇

负

荷楼

宇

动

态精

细化

建

模数字化是配电网价值提升的途径——电力基因应用实例(7)配网故障预测、定位与反演(8)能效提升/需求响应布点要求

研究结果分支未端且

节点不完全根

据

需

求

响

应

潜

力征辣带耐随信号谦构网络式行液定位原理等

效

模

型无直区定检故育区段低采样下故方路命测距楼

宇

层技术路线故防隔的定检各级分支未端区应两端01

双碳目标下的新型电力系统特性02

数字化是电力CPS协调规划的基础03

数字化是大电网稳定运行的保障04

数字化是配电网价值提升的途径05

数字化低碳示范智慧园区的构建目

录Contents居民区电

动汽

车本地能源站智慧农业区信息控制区

云

端电

动汽车低碳智慧园区流动要素信息道路自然能源(风：光)图

例

→可再生能源

→

碳

-

信息

—

—

道路能源交通工业建筑农业可再生能源智慧商业区智慧工业区数