新一代數字智能技術正向社會經濟多領域快速滲透，持續(xù)驅動生產生活方式和經營管理模式變革。世界主要國家已經在數字化轉型領域作出一系列重大部署，積極推進產業(yè)數字化、智能化，促進數字經濟與實體經濟、智能系統(tǒng)、物理系統(tǒng)深度融合，推動社會經濟高質量發(fā)展。電力行業(yè)關系國計民生，需要緊緊把握歷史機遇，以數字化轉型為抓手，以減碳降耗為目標，堅持戰(zhàn)略驅動和創(chuàng)新驅動，全面構建數字化、智能化電力系統(tǒng)，發(fā)掘電力數據價值，提升數據應用和產品化能力，以電力 算力帶動電力產業(yè)能級躍升。數字智能技術將構建起電力系統(tǒng)的神經系統(tǒng)，賦予其全面感知、智能決策、實時控制的能力。未來，數字智能技術將全面提升電力系統(tǒng)信息采集、傳輸、處理、應用能力，實現全面的數據分析和快速的智能決策，推動傳統(tǒng)電力設施和新型數字化設施融合，促進電力系統(tǒng)調度智能化和企業(yè)運營管理智慧化。在此基礎上，打破能量與信息、業(yè)務、資金、價值的壁壘，促進產業(yè)融合發(fā)展，創(chuàng)新建設能源 交通、能源 信息、能源 金融等新型數字平臺，構建共享、共治、共贏的能源互聯網生態(tài)圈。
本報告立足電力數字智能技術的功能定位及發(fā)展需求，從技術視角分析關鍵技術的發(fā)展現狀、主要應用和研發(fā)方向，并就數字智能技術在電力系統(tǒng)、電力企業(yè)、產業(yè)協(xié)同的潛在價值進行了評估。報告分為8章，第1章從數字智能技術發(fā)展現狀與電力領域的轉型需求出發(fā)，分析提出電力數字智能技術的發(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、大數據與區(qū)塊鏈、人工智能等六項關鍵技術；第8章總結了關鍵技術發(fā)展趨勢，分別從數字智能電力系統(tǒng)構建、智能企業(yè)創(chuàng)新管理、能源 信息 產業(yè)融合發(fā)展、電力大數據賦能等四個方面，展望和描繪了電力數字智能技術十大典型應用情景，旨在加快新一代電力系統(tǒng)融入數字經濟和智能社會的發(fā)展步伐，打造數字智能生態(tài)體系。
本報告是全球能源互聯網關鍵技術系列報告之一，集合了全球能源互聯網發(fā)展合作組織對電力數字智能技術發(fā)展的相關研究成果。研究團隊走訪華北電力大學、亨通光電、中國移動、領航智庫、意大利普睿司曼等單位，以及其他全球能源互聯網會員、智庫聯盟、大學聯盟等單位，得到電子信息、數據分析、人工智能等領域的多位專家學者及合作組織咨詢（顧問）委員會和技術（學術）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、數據資料和編寫時間所限，內容難免存在不足，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、智能化轉型需求迫切。數字智能技術的蓬勃發(fā)展為人類生產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、輸送、消費數字化、智能化創(chuàng)造變革空間。
數字智能技術將構建起電力系統(tǒng)的神經系統(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，構建共享、共治、共贏的能源互聯網生態(tài)圈。作為規(guī)�；�的網絡基礎設施，電力系統(tǒng)廣泛采用傳感、通信、控制、數據處理等信息技術實現設備監(jiān)測和網絡管控，并憑借強大的研發(fā)能力推動信息技術進步。在構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)要求下，電力行業(yè)深化數字智能發(fā)展是能源革命與數字革命相融并進的必然選擇，需要在構建數字智能電力系統(tǒng)、建設智慧運營體系、產業(yè)協(xié)同融合發(fā)展三個方面實現轉型升級。未來，數字智能技術將全面提升電力系統(tǒng)信息采集、傳輸、處理、應用能力，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，構建能量流、信息流、業(yè)務流、資金流、價值鏈相互融合的能源互聯網生態(tài)圈。
未來電力行業(yè)將達到高度發(fā)達的數字智能化水平，實現資源全局調配能力、數據共享匯聚能力、共性服務支撐能力的全面提升，形成數字智能電力系統(tǒng)、智能企業(yè)管理、能源 信息 產業(yè)和電力數據賦能的新局面。在數字智能電力系統(tǒng)構建層面，電力數字智能技術將打通源網荷儲各環(huán)節(jié)，推動電力系統(tǒng)智慧升級，從容應對清潔能源比例快速提升、電力電子設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性平臺。隨著系統(tǒng)智能化發(fā)展水平的提升，電源側將向人機數控、云邊協(xié)同的智能電廠轉變，智能電網將向全景看、全息判、全局控的智慧電網轉變，單向用電負荷將向多能互補、源荷互動的虛擬電廠轉變。在智能企業(yè)管理層面，數字智能技術將支撐電力企業(yè)建立多級融合的數據中心與信息網絡，構筑一體化企業(yè)信息管理系統(tǒng)，促進數據資源縱向貫通和橫向集成，充分挖掘大數據在部門管理、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)科學決策和智能運營。在能源 信息 產業(yè)融合發(fā)展層面，電力數字化技術將發(fā)揮強大的信息互聯能力，鏈接電力系統(tǒng)和生產生活的各領域，人類社會將呈現泛在互聯、智能高效的數字化發(fā)展新局面，通過產業(yè)鏈及業(yè)務鏈之間的數據貫通，形成電礦冶工貿數字聯動發(fā)展、V2G雙向交互等大量數字化新情景。在電力數據賦能層面，電力大數據作為重要的社會基礎數據資產，將廣泛應用于經濟金融、基建地產、人口稅務等領域，實現不同行業(yè)產業(yè)鏈、業(yè)務鏈之間的數據貫通，為社會治理全面賦能。
電力數字智能技術的發(fā)展、應用與推廣，是能源電力行業(yè)實現智能化發(fā)展的關鍵。本報告根據數字智能技術在能源電力系統(tǒng)中的不同作用，分為傳感（測量）技術、通信技術、控制（保護）技術、芯片技術、大數據與區(qū)塊鏈和人工智能等六類關鍵技術。
傳感（測量）技術是實現物理世界和數字世界映射的基礎，是實現電力系統(tǒng)可觀測、可分析、可預測、可控制的前提。傳感器能夠將數據或價值信息轉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，傳感技術主要應用于發(fā)電設備、輸電線路、變電設備、配電設備、用電設備的狀態(tài)感知，其關鍵技術包括MEMS傳感器、光纖傳感器、傳感器組網、自取能等。為促進電力系統(tǒng)、電力行業(yè)乃至全產業(yè)鏈的數字智能轉型，未來傳感技術將向低成本集成化、抗干擾內置化、多節(jié)點自組網、自取能低耗能等方向發(fā)展。
通信技術可以實現數據、信息、指令的快速傳輸，是電力系統(tǒng)、企業(yè)內部及跨行業(yè)信息傳遞的保障。通信是傳遞語言、圖像、文字、符號、數據等信息的過程。通信技術自19世紀中葉發(fā)展至今，形成以電話網、數據網、計算機網、移動通信網為代表的現代通信網絡。從空間上劃分，它在電力行業(yè)的主要應用包括發(fā)電廠內通信、電力通信網和用戶側通信三部分。隨著通信技術的持續(xù)發(fā)展，電力通信的關鍵技術從單一電纜、電力線載波，向微波、衛(wèi)星通信、光纖、5G移動通信等領域轉變。現代社會的通信網絡將向更大容量、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）技術是保障電力系統(tǒng)安全、可靠、經濟運行的基礎�？刂萍夹g通過控制信號對系統(tǒng)產生影響，使其運動狀態(tài)達到或接近設定目標；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和設備。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的理論研究和應用有近150年的歷史，經歷經典控制理論、現代控制理論和智能控制理論三個階段�？刂萍夹g在電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、用電各個環(huán)節(jié)中均有廣泛應用，其關鍵技術包括經典控制技術、線性控制系統(tǒng)、非線性控制系統(tǒng)、系統(tǒng)辨識、模糊控制、神經網絡控制、專家控制、遺傳算法、廣域保護等。未來，隨機控制、測辨控技術、廣域控制技術、保護控制協(xié)同技術和系統(tǒng)保護等先進控制（保護）技術的成熟、應用和推廣將有效支撐具有雙高特征電力系統(tǒng)的發(fā)展和轉型。
芯片被譽為現代工業(yè)的糧食，是物聯網、大數據、云計算等新一代信息產業(yè)的基石，廣泛應用于電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)。芯片是半導體元件產品的統(tǒng)稱，承擔著運算和存儲功能。芯片產業(yè)的發(fā)展源于二戰(zhàn)期間的軍事應用，隨著計算機、互聯網、移動互聯網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。作為電力設備的基本單元，芯片是構成傳感、測量、控制和通信的硬件基礎，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，其關鍵技術包括低功耗設計、可靠性設計、電磁防護、可測性設計和熱仿真等。未來電力系統(tǒng)應用的傳感、通信、主控、安全、射頻識別等芯片呈現出智能化、集成化、抗擾性強、計算速度快等新趨勢。大數據與區(qū)塊鏈技術實現了對海量信息的分析處理和安全管理，是未來電力數據得以深入挖掘和廣泛利用的技術基礎。大數據技術具有大量、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。大數據技術在進入21世紀后快速發(fā)展，成為數字化社會經濟發(fā)展的重要基礎；區(qū)塊鏈在2008年被提出后，應用范圍不斷擴大。大數據與區(qū)塊鏈技術已經在電力生產經營、市場開發(fā)、客戶管理、投融資管理決策、電碳市場構建等方面實現應用。大數據關鍵技術包括多源數據整合、可靠性設計、并行計算、分布式存儲、分析挖掘等，區(qū)塊鏈關鍵技術包括共識算法、非對稱加密、點對點網絡、智能合約等。未來大數據技術將在數據采集和存儲、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)化等核心技術方面持續(xù)提升。
人工智能技術是對人類思維過程的模擬，近年來成為推動產業(yè)變革、社會經濟轉型的新動能。人工智能是利用機器學習和數據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多年來經歷兩起兩落，當前隨著信息技術進步和互聯網普及迎來了第三次快速增長。電力人工智能的應用涉及電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電全環(huán)節(jié)，重點包括電網調度、設備運維和用電營銷等領域。人工智能在電力行業(yè)的應用可實現平臺智能、傳感智能、數據智能、認知計算和決策智能等功能，涉及機器學習、語音處理、計算機視覺、智能機器人、生物特征識別等關鍵技術。人工智能技術在電力系統(tǒng)應用中的發(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。
電力數字智能技術是能源革命與數字革命相融并進、實現能源清潔轉型的關鍵�；�于先進電力數字智能技術構建清潔低碳、電為中心、智慧互聯的全球能源互聯網將增強綜合能源體系的靈活性、開放性、交互性、經濟性和共享性，激發(fā)電力大數據的基礎性戰(zhàn)略資源潛能，支撐人類社會綠色低碳可持續(xù)發(fā)展。