微电网与传统电网的主要区别（数字电网理论研究系列）

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南方能源观察

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曾梦妤 南方电网数字电网集团数字经济研究中心

电力工业嵌于经济社会系统，与人民生活、社会生产息息相关。新中国成立以来，我国电力工业经历了“有没有”、“够不够”、“好不好”、“绿不绿”四大发展阶段。在经济发展需求和技术进步双轮驱动作用下，推动电力工业从机械化、信息化走向数字化、智能化。能源革命与数字革命融合并驱，正在重塑能源经济活动与电力系统发展模式，催生出“数字电网”这一具有鲜明时代特征的电网新形态。

1949—70年代末期：手工作业时代

新中国成立后，经过三十多年发展，我国电力工业从零星、破碎、分散、局部的小型电力系统，到初步形成具有一定基础的电力工业，呈体系化的电力系统初具雏形，“有没有”是这一阶段电力系统发展的主要矛盾。

伴随全国性电力工业体系的初步建立，电力调度机构应运而生。这一时期电压等级总体较低，除西北电网龙羊峡—天水—关中的330千伏交流输电线路外，均在220千伏以下，且各地电网布局分散、缺乏联网，电力资源配置范围极为有限。

由于电力系统规模小、设备数量少，主要采用远动技术，实现调度对系统运行状态的实时掌握和快速控制。远动技术的引入，使调度员能够及时掌握系统运行状态，为调度计划和运行控制提供科学依据，减少调度指挥的失误。远动技术为调度自动化系统的发展奠定坚实基础。

1980—90年代：生产设备自动化时代

20世纪80—90年代，在“集资办电”“政企分家”等政策激励下，电力系统步入高速发展阶段，呈现中小机组、高电压、中小型的系统特征，电能供应“够不够”成为这一阶段电力系统的主要矛盾。

在此阶段，电力系统从最初的地区性电网逐步发展成以省为主体的省级电网和跨区电网。一方面，电力系统规模快速增长，电力系统结构和运行方式越来越复杂；另一方面，经济发展对于电力的高度依赖，使得电力供应的稳定性日益受到重视。传统依靠人力的系统运行、运维方式矛盾日益突出，迫切需要引入新的技术支撑手段提高生产效率。

1979年，我国第一条500kV平武线输电工程引进第一套计算机与远动终端（RTU）一体化SCADA系统，确立计算机与远动技术相结合的SCADA理念。80年代后期引进了EMS电能量管理平台和AGC发电自动控制技术。在“引进—消化—开发—创新”方针的指引下，90年代我国电科院等科研机构研发国内第一代调度自动化系统，包括CC2000、open2000等产品。以计算机、通信技术为基础的调度自动化系统开始大规模应用，成为支撑电力运行控制的核心技术。

1994年，全国第一套变电站综合自动化系统投入使用，通过计算机技术实现电力设备的实时远程监控，变电站运维从传统人工值守、就地监控逐渐演变为无人或少人值守的综自变电站，电力系统生产效率大幅提升。

2000年—2019年：企业管理提效的信息化时代

2002年2月，国务院发布《关于印发电力体制改革方案的通知》（国发[2002]5号），“厂网分开”后，电网作为资源优化的平台型、服务型企业性质更加凸显。资源配置“优不优”、电力服务“好不好”成为这一阶段电力系统的主要矛盾。

在资源配置宏观层面，随着国家“西电东送”战略的推进，电力系统呈现大机组、远距离、超高压等大型系统特征，对电网在更大范围内的资源优化配置能力提出更高要求。在电力供应微观层面，伴随电网角色转变，电网企业从关注发电量等生产规模指标，转向更为关注客户服务满意度、供电可靠性和电压质量等用电侧指标，“以客户为中心”的营销理念逐步形成。

在此阶段，电力系统技术出现两大变化特点：一是自动控制技术覆盖范围逐步从主网向配网延伸；二是管理信息化快速发展，成为支撑电网运行管理的第二大核心技术体系。同时，为了支撑业务和管理的快速发展，各类分散的存量技术支持系统逐步向“集约化、一体化”系统架构演进。按照技术发展成熟度，可以划分为两个重要发展阶段。

（1）管理信息系统萌芽

90年代末，随着PC电脑和Windows98系统的普及，计算机技术应用逐步从自动控制领域扩展至管理领域。营销和配网运维是最早开展管理信息系统应用的两大业务领域。

营销系统早期主要提供电费核算管理功能，以解决人工算费耗时耗力的问题。2000年后，随着互联网技术的快速发展，营销系统逐步从基于CS架构的客户端系统演进为基于BS架构系统的网页访问系统，系统功能逐步扩展到业扩报装、客户服务等其他模块。同时，电能计量技术也取得突飞猛进地进展，2000以后，电子抄表器开始逐步替代传统手工抄表作业方式，大幅提高了工作效率、减少业务差错。

在配网管理环节，最具代表性的是配网GIS系统。GIS系统主要采用地理信息技术对配电网设备和网络拓扑结构进行动态维护，以解决配网设备点多面广、拓扑关系、台账资料管理难等问题。配网GIS系统的普及应用，推动了配网电子化移交的规范化，提高设备信息的查询和故障定位效率，对于提升供电可靠性、减少客户停电时间起到了关键支撑作用。

（2）企业级一体化系统的建设

随着各业务信息系统的快速发展，不同业务系统之间的集成、流程协同、数据共享日趋重要。“十三五”期间，两大电网公司和各发电集团纷纷启动企业级信息系统建设。南方电网从2015年开始启动“6 1”企业级信息系统建设，纵向实现从网、省、地、县各级供电单位信息化全覆盖，横向将生产、营销、资产、财务、人资等不同业务域的管理信息系统进行集成，通过一体化系统的建设，实现管理标准和流程的统一，由此初步实现业务的横向贯通和协同，为后期数字化转型奠定基础和条件。

在调度自动化领域，省间电网互联日趋紧密，对整合原有分散的各级调度自动化系统提出要求，以提升复杂系统的统一“调度”能力和分级“管理”效率。2010起，两大电网公司分别开启基于SOA面向服务组件架构的新一代调度自动化系统建设工作，统一规范技术标准和功能规划，以解决原来自动化系统功能分散、数量繁杂、数据孤岛等问题。依托新的一体化系统，各地电网公司开始推行调控一体化，将原有分散在变电站、监控中心的设备集中监视和控制职能统一至调度机构，调度中心转型为调控中心，后续又进一步将市、县两级调度系统进行整合，实现配调集约化管理。调度系统集约化后，在控制安全风险、提高操作效率、减少运行人员、降低运行成本等方面取得显著效益。

2020年之后：全面智能的数字电网时代

2020年后，生态文明建设、应对气候变化摆在国家治理更加突出的位置，我国社会经济进入全面绿色低碳转型的高质量发展阶段。作为实现“双碳”目标的主力军，电力系统结构形态正在发生巨大变化，将向具有绿色低碳、安全可靠、智能高效、柔性开放特征的系统演进，构建适应高比例新能源接入的新型电力系统成为建设方向，“绿不绿”是电力系统这一阶段需要解决的主要矛盾。

与此同时，以数字技术为代表的新一轮科技革命，正在经济生产与社会治理中加速渗透并发挥关键作用。能源绿色低碳转型、数字技术生产力等增量条件，正在重塑能源经济活动与电力系统发展模式，催生出“数字电网”的这一具有鲜明时代特征的电网新形态。

数字电网是在物理电网及其传统自动化、信息化技术基础上，不断吸收和应用数字化技术逐步演进呈现的新形态，体现了电网在数字经济时代的最新特征，具有鲜明的时代特性。近年来，数字技术在发、输、配、用等环节渗透率逐步加大。在负荷预测、调度运行方式模拟、无人机输电巡线、设备缺陷图像识别、AI智能客服等场景，取得突破性应用进展并得到逐步推广。数字电网融合强大的“电力”和“算力”，成为支撑电力系统破解能源“不可能三角”的关键技术路径。

在支撑电力持续可靠供应方面，面对源荷双侧波动特征，数字电网通过部署大量的测量感知装置，依托强大的人工智能和大数据技术，对气象、电网历史运行数据、用电数据等进行分析，最大限度实现对新能源发电和用电负荷的精准预测，为源荷的实时平衡匹配提供精确的数据支撑。

在保障系统安全运行方面，数字电网依靠超大规模的信息连接和数据处理能力，对系统中各类发输变配设备的运行状态、关键控制参数和控制模型等进行实时精准监测，全面监测电力系统整体运行状态，提前揭示运行风险，同时实现对灵活调节资源需求的快速计算和高效分配。

在促进电能经济性供应方面，数字电网聚合海量用户侧可调节资源，促进发电侧与负荷侧双向互动。依托数字电网平台，构建适应新型电力系统的现代供电服务体系，推进数字技术深度融入用户服务全业务、全流程，为产业链上下游、中小企业低碳转型提供强大技术与服务保障，加快培育能源新产业、新业态、新模式，提高能源系统运行效率。

趋势及展望

纵观电力系统发展历程，经济发展需求和科学技术进步一直是推动我国电力工业车轮向前的两股力量。不同阶段的技术，既体现了不同时期电力行业支撑国民经济发展的主要矛盾变化，也在不断塑造和改变企业的运营管理模式和组织形态。在两股力量的交织下，推动物理电网向数字电网不断演变，呈现出鲜明的时代特点。

在能源革命与数字革命相融并进的时代背景下，“数字电网”既是一场技术驱动管理变革的实践创新，又是电力工业发展理念和发展模式的理论创新，是电网数字化转型在能源革命与数字革命融合并进趋势下的生动实践。“数字电网”的实践与发展，必将为构建中国特色的电力绿色低碳转型之路提供新的路径和选择。