我國已經確立了力爭2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和的“雙碳”目標。落實“雙碳”目標，電力行業任務重、責任大，發展以新能源為主的新型電力系統已成為電力行業的時代使命。
實現“雙碳”目標是一個系統性工程，需要各個行業的通力合作，以共同打造良好的低碳生態。在“雙碳”目標下，未來能源系統將以新能源為主體，以電力、熱能等多種能源形式為載體，以能源技術與資訊科技深度融合為特徵，實現能源的互濟互補和安全高效利用。以新能源為主體的新型電力系統將是未來能源系統的核心組成部分，將呈現如下特徵：
一是分散式資源快速增加，配電、用電形態發生巨大變化。隨著政策引導和技術進步，風電、光伏等新能源將大量以分散式的形式併網；同時，在能源消費革命和再電氣化程序的推動下，電動汽車等分散式資源必將迎來大規模的發展。這使得電源與負荷不再單純是電力系統的始末兩端，而是雜糅共陳。一方面，配電網的潮流將更為多變，執行控制和安全防護的邏輯將更為複雜；另一方面，我國資源與負荷逆向分佈的矛盾將得到一定程度的緩解，電力的大規模轉移需求持續下降。
二是負荷側實現廣泛而深度的供需互動。隨著人工智慧、大資料等技術的發展，使用者可藉助資訊科技智慧調整自身用能特性，參與供需互動，降低了使用者參與的專業性要求和時間成本要求。更為廣泛的使用者參與和更完善的資訊支撐，將促成更為有效的供需互動，從而更大程度地打破“源隨荷動”的執行限制。
三是超高比例新能源接入，系統面臨的不確定性進一步增加，電力、電量平衡壓力大。減少化石能源的使用是降低碳排放的根本性措施，風、光等新能源的開發將是實現清潔替代的關鍵。然而新能源具有很強的不確定性，其出力的隨機性和波動性將給電力系統的電力與電量平衡帶來巨大的壓力。從中期來看，2030年全國風、光裝機容量達到12億千瓦以上，同時火電機組有序退出，將給系統帶來嚴峻的新能源消納壓力；從長期來看，碳中和目標要求電力系統演化為“零碳電力系統”，電力電量平衡必須藉助於儲能等技術突破來實現，並需要新能源和負荷側提供主動支撐能力。
四是大量電力電子裝置入網，系統慣量大幅降低，安全穩定執行面臨巨大挑戰。隨著常規火電機組的有序退網和大規模新能源電源的併網，以及大量含高比例電力電子元件輸電裝置的投運，未來電力系統的慣量必然大幅降低，將顛覆現有的系統控制執行模式，威脅電力系統的安全穩定執行。
五是氫能、儲能、可控核聚變等新技術有望實現突破，並規模化應用到電力系統，從而革新現有電網形態。隨著全球範圍內持續高強度的科研投入，氫能、儲能、可控核聚變等新技術有可能實現技術突破，並達到商用化程度，從而對電力系統帶來顛覆性的革新，很大程度上解決超高比例新能源接入給電力系統帶來的挑戰。然而值得注意的是，新技術的突破具有強不確定性，現今上述任一新技術都難以成為解決能源領域問題的可靠方案。
新型電力系統的上述特徵既給電力行業的發展注入新的活力，也給電力系統的安全穩定執行帶來巨大挑戰。在構建新型電力系統時，除了挖掘能源領域本身的技術潛力外，非常有必要博採其他領域的先進技術。
近年來，資訊領域的新技術不斷湧現，大資料、人工智慧、雲計算、物聯網、虛擬現實等技術快速發展，已經深入到社會的方方面面。電力系統作為一個具有海量資料的複雜系統，有望透過數字化建設，藉助新興資訊科技提升資源配置效率、提高風險管控水平，助力突破新型電力系統高比例新能源與高比例電力電子裝置的“雙高”困境帶來的技術難題。
當前，學術界和工業界高度重視電力系統中海量資料的價值，正積極探索基於資料驅動的新模型和新方法在電力系統中的應用。未來，隨著“數字新基建”的開展，電力系統的資料量和資料價值將進一步提升，在以新能源為主體的新型電力系統中，資料科學與數字化技術的應用，必將極大促進電力系統的發展，這將體現在以下四個方面：
一是資料驅動，助力破解新型電力系統“雙高”難題。在規劃層面，資料驅動的規劃技術可以考慮多維複雜因素，與實際模型相結合，使規劃更具科學性。在執行層面，基於資料的分析技術，可以提高新能源電站的“可觀、可測、可控”水平，有助於解決新型電力系統中的電力和電量平衡問題，提高電網對新能源的消納能力；與基於物理模型的電力系統安全防護體系結合，資料驅動技術可以提高控制保護對低慣量系統的適應性，有助於解決新型電力系統中大量電力電子裝置帶來的安全穩定控制隱患。
二是資料賦能，實現電力企業運營的提質增效。基於影象識別的故障診斷技術等智慧運維技術將進一步發展，在節省更多人才和物力的同時，增加對電力系統執行狀態的感知能力，提高電網的安全執行水平。電力系統的數字化建設，可以增加資料資源的複用和減少管理成本，為打破電力企業內部的壁壘提供了可行的方案。另外，數字化營業廳的建設也將節省大量人力成本，提升電力企業對終端使用者的服務水平。
三是資料搭橋，激發能源市場活力。以資料共享共通為核心構建共享開放的電力交易平臺，可以減少市場資訊差，有利於市場出清結果迴歸電力的商品價值。同時，也提高了零售端的分散式電源和需求響應參與市場的積極性，進一步釋放需求側的活力。
電力系統的數字化建設，可以為新型電力系統中的海量資料賦能，助力“雙高”問題的解決。但是，電力系統的數字化建設必須要遵循其客觀規律，尤其要注意以下三點：
一是要守好資料安全防線。電力系統是關乎國計民生的重要基礎設施，在電力系統的數字化建設中，必須高度重視網路安全，構建有效的資料安全防護體系，以保障國家安全、維護電力企業利益。
二是要注重標準化建設。在電力系統的數字化建設中，必須要注重資料採集、傳輸、儲存和應用的標準化和相容性，形成體系化的標準和規範，以減少非技術性的壁壘，促進行業的良性發展。
三是要注意資料隱私的保護。電力使用者資料的隱私性和電力企業需求側管理的資料需求具有天然的矛盾，如何防範電力企業對電力使用者和上、下游企業的超額資料索求，構建中小電力企業和電力使用者隱私的有效保護，是電力行業和社會公眾需要共同面對的問題。
有效的電力系統數字化建設可以實現對電力系統資料的賦能，挖掘新能源電力系統分散式資源和供需互動的潛力，突破新型電力系統“雙高”帶來的技術難題。同時，開放、共享的電力資料平臺，也將為調動電力系統參與者的積極性提供有效手段，有利於搭建良好的電力產業生態，從而保障電力行業“雙碳”目標任務的順利達成。
總之，藉助數字新基建的東風，透過電力系統的數字化建設，以及海量資料對新型電力系統執行水平的賦能，以資料為紐帶的低碳電力產業生態，必將促進電力行業的蓬勃發展，為實現“雙碳”目標增添強大動力。
（作者別朝紅系西安交通大學電氣工程學院院長，馬溪原系南方電網數字電網研究院新型電力系統數字化技術研究所負責人）
本文來自【人民日報中央廚房-能言善道工作室】，僅代表作者觀點。全國黨媒資訊公共平臺提供資訊釋出及傳播服務。
ID：jrtt
