透明電網理論框架與關鍵技術

李立浧，蔡澤祥，唐文虎，張勇軍，張俊勃，武志剛，陽林，韓永霞，管霖

（華南理工大學電力學院，廣州 510641）

一、前言

當前，世界能源行業順應數字化時代趨勢演進發展，我國電力體制改革深入推進，加快能源轉型成為國內外共識。我國積極實施碳達峰、碳中和目標計劃，體現了推動世界綠色低碳轉型的決心與擔當[1]。構建以新能源為主體的新型電力系統，是國家重大部署、電力工業發展趨勢，對引領電力企業轉型發展、拓展新型電力理論研究具有重要意義[2]。

在我國，電網數字化建設仍處于起步階段，新一代信息通信技術在電網中的技術拓展、應用場景等研究仍不充分，相應系統的研究框架有待形成。李立浧研究團隊率先提出的“透明電網”理念，側重信息通信技術與電網應用的結合，可為新型電力系統數字化建設、未來電網發展提供基礎參考。本文旨在系統論述透明電網的理論框架與關鍵技術，及時反映新的宏觀態勢，為我國透明電網建設筑牢理論基礎。具體來說，梳理透明電網的能源生態圈概念、業務需求、愿景及特征、發展藍圖，剖析透明電網關鍵科學與技術體系，分析技術體系與基礎裝備涉及的多層次關鍵技術，進而提出我國透明電網發展建議。

二、透明電網的能源生態圈與業務需求

（一）透明電網能源生態圈概念

透明電網是在能源轉型趨勢下，電網與以互聯網為代表的新一代信息通信技術相融合的新型發展形態，整合了當前的主要技術進步與行業發展需求。通過應用互聯網理念、“大云物移智鏈”等先進技術，對現有分散的系統及平臺進行整合和創新，加強“源網荷儲”全鏈條感知與控制能力，實質性提升電網的建設、運維、管理水平；打破運行控制、運營管理的業務壁壘，掌握海量終端用戶和運行大數據，實現能量流、業務流、數據流的透明化管控，進而充分發揮資源優化配置作用，形成電力市場驅動的電力能源生態圈（見圖1）。

圖1 與透明電網密切關聯的能源生態圈

（二）透明電網的業務需求

1.常規業務升級與優化

一是電網狀態全面感知。透明電網智能運維將廣泛應用小微智能傳感器、無線傳感器采集的電網數據，構建大規模傳感網絡；基于小微智能傳感控制、新一代通信技術，開發邊緣計算和自適應控制算法；結合機器學習等人工智能（AI）算法，快速匯總、分析、處理海量數據，實現設備健康、環境狀態等的在線實時智能感知，支持故障診斷和運維決策，提高系統供電的可靠性。

二是數字運營管控平臺。為適應快速發展的電網管理需要，基于透明電網云平臺，以現有資產管理系統、地理信息系統等的逐步云化、微服務化改造為基礎，建設企業級電網管理平臺；統一資產實物管理與價值管理，整合電網規劃、設計、施工、設備供應等企業資源，構建合作生態；打破各類信息系統壁壘，推動各種業務數據接入大數據共享平臺，強化電網各業務的橫向協同、各層級的縱向貫通能力。

三是電網運行的智慧決策。將領域知識與機器學習方法相結合，實現模型驅動和數據驅動的互補，深度挖掘大規模傳感網絡所獲取海量數據的潛在價值。以透明電網云平臺為基礎，以“模型+數據”混合驅動方式為支柱，實現全網數據資源的統一管理；發揮透明電網泛在可見、可知、可控的數據優勢，為電網高效經濟、安全穩定運行提供智慧決策支持。

2.新興業務拓展與管理

一是電力交易和節電業務。《電力發展“十三五”規劃（2016—2020年）》提出，建立并健全電力市場體系，建立標準統一的電力市場交易技術支持系統。因此，提高交易透明度是電力市場建設的關鍵任務，主要體現在以下兩方面。①在保障信息安全前提下的電力交易信息共享。目前各省份電力交易系統之間面臨銜接統籌不足問題，交易信息共享、數據交互存在很大阻礙，導致電力調度運行數據、市場信息、市場交易等公開信息的透明性不足。透明電網通過用戶用電行為的透明化，可以預測用電行為、優化電力調度，“由表及里”實現電網數據信息的泛在可見與可知；對時間、空間、業務等產業鏈的價值維度進行全景展示，驅動實現交易信息共享與數據交互、電力交易業務拓展；發揮資源優化配置的應有作用，輔助提升電力交易管理能力。②在保障信息安全前提下的節電業務數據集成。節電業務指節能服務公司為客戶提供能耗分析、節能方案設計、節能設備定制及安裝調試、節能效果評價等一系列服務，從客戶獲得的節能效益中收回投資并取得利潤。對于透明電網，發展節電業務將解決用戶節電面臨的用電數據不透明、缺少節電指導依據等問題；依據用戶用電特性細分用電群體，通過多源數據關聯分析形成優化節電策略，驅動節電過程的可見、可知、可控。

二是電力需求側響應，主要包括有序用電、能效管理、負荷管理等，在電力供需矛盾突出的情況下，以行政、經濟、技術等手段合理分配電力資源，確保供需平衡，最大程度降低缺電損失。在透明電網中，依靠小微智能傳感器進行電力數據的廣泛采集與高效處理，顯著提升電力需求側響應的負荷控制精度及速度，使得需求側負荷資源廣泛參與到系統備用、調峰、調頻等服務。

三是數字能源生態建設。對電網狀態和信息進行全面感知與控制，必將產生海量數據，因而電網數字化轉型、數字能源生態建設是實現海量數據安全高效利用的必由之路。①數字政府和透明電網。數字政府是一種遵循“業務數據化、數據業務化”的新型政府運行模式。透明電網將根據數字政府、數字電網、利益相關方的對接需求，制定信息與服務對接標準和規范；借助電網管理平臺和客服平臺，與數字政府、數字電網、利益相關方實現信息與服務共享。②電力金融服務（電力保險），主要通過電網資產清分工作，細化承保理賠顆粒度，實現電網資產風險分層分類管理。持續開展電網運行風險研究，針對電網資產建設、運營、退役的全過程制定保險產品，實現風險的全面覆蓋；建設專業電力保險服務能力及團隊，為電力行業客戶提供精細化、專業化、差異化服務。

三、透明電網的愿景、特征與發展藍圖

（一）透明電網的目標愿景

在電能生產方面，實時感知負荷需求并智能預測負荷，綜合考慮可再生能源消納、系統運行成本，開展“源荷”協調優化調度以提高能源利用效率。積極支持新能源能效發揮，推動新能源從補充能源轉向替代能源甚至主體能源，為構建“清潔低碳、安全高效”的能源體系提供堅實支撐。

在電網運營方面，一方面以智能電氣設備為載體來實現電網的靈活、快速控制，以AI、現代控制技術為手段來保障電網智能化運行，以電網運行效率及穩定性的顯著提高來引領智能電網邁向高級階段；另一方面鼓勵電網企業面向用戶推動業務與數字化技術融合，提供全面的數字化業務服務并最終實現全部業務的高效數字化。

在儲能服務方面，實施儲能裝置的大規模分布式應用，提升可再生能源大規模接入時的電網安全水平和運行效率，兼顧需求側快速響應和用戶經濟效益改善。

在電能消費側服務方面，基于透明電網的分布式能源與小微能源“產銷”一體模式，實現能源供給模式由集中式轉向分布式；對用戶能耗設備信息進行監控和感知，統籌控制用戶的分布式電源、電能儲存設備、可控負載，達到電能供需平衡。

在數據資產運營方面，實現透明電網中所有設備、各類狀態的數據信息深度透明，自由獲取相關的歷史信息、在線信息，合理預測未來數據信息。

在設備及平臺運維管理方面，以大規模應用的小微智能傳感器、無線傳感器為基礎，構建泛在傳感網絡，形成監測電網設備、測量大電網廣域大數據的基本能力。

在能源及衍生品交易方面，依托電網的透明化，支持“源網荷儲”參與者的自由選擇、靈活交易，使得電力生產、輸送、轉換、消費、交易等的邊際成本趨零。

在能源產業金融服務方面，以透明電網作為構建能源生態系統的重要主體，發揮好“管道”“平臺”作用，引領能源轉型。

（二）透明電網的基本特征

1.電網狀態全面感知

在線實時感知設備健康狀態、環境狀態等，實現電網狀態監測、態勢感知、智能運維。在線實時感知電網傳輸能力、電能質量等，實現電網安全風險評估、經濟運行優化、智能決策調度。實時發布電網輸配電價格、各類電力市場及輔助服務價格、交易過程/結果，便于“源網荷儲”參與者自由選擇交易，市場監管者、各方參與者實時監控交易過程。

2.信息傳遞透明

通過嚴格的權限分配實現信息共享，構建能源網絡拓撲關系信息數據庫。利用大數據分析技術，識別能源傳輸網絡的拓撲信息并保持狀態透明。整體規劃多機構、多層面，兼顧一定獨立性的應用部署模式，實行數據統一管理和信息集成。

3.業務透明

構建分布式控制和優化框架，驅動多個主體協同合作，配置全系統運行目標，完成各業務之間的相互銜接，實現業務透明。

4.運行狀態透明

運用系統安全性分析理論、大數據分析技術，實時研判各能源系統傳輸能力、供能質量等信息，全面掌握電網的設備信息、運行數據、日報數據。

5.廣泛參與性

通過泛在互聯和深度感知，匯集各類資源參與電力系統的運行和調節，促進“源網荷儲”協同互動，推動“源隨荷動”模式轉向“源荷互動”模式。

6.自由存儲和獲取電網數據

利用小微智能傳感器、傳感網絡、軟件平臺以及通信技術、大數據技術、云計算技術、邊緣計算技術、AI技術，實現電網的自由（無限/海量）數據存儲和獲取。

7.能源市場交易狀態透明

網絡各節點、各時段可供能的能力、質量、價格，各類輔助服務的價格趨向透明化和市場化，實時獲取能源市場信息；市場盈利機制成熟，能源交易過程公平、公正、公開。

（三）透明電網的發展藍圖

1.促進用能的清潔低碳

在推進能源供給側改革方面，建設透明電網將積極消納清潔能源，推動電力市場深化改革，有利于完善與可再生能源相關的電力市場規則；完善天然氣發電、可再生能源電力消納保障機制，激勵相關靈活性資源的投資；保持與電力規劃的協調，優化電力系統調度運行。

在優化能源供應結構方面，建設透明電網將遵循保障能源供應安全、促進能源清潔低碳的主線，推動煤炭清潔高效利用并嚴格控制煤炭消費總量；擴大天然氣發電規模，提高天然氣利用水平；加快發展非化石能源，提高在電力消費中的比重；積極爭取區外清潔能源供應，滿足新增用能用電需求；改善重點領域、重點行業的電力使用效率，確保能源高效利用；提升終端用能的電氣化水平，使得能源發展的環境效益深入終端層面。

2.保障用電的安全高效

完善主干電網結構，在外部建設外環通道，在內部建設柔直“背靠背”通道；各分區組團互聯，分層分區合理、區間聯絡清晰，消除電網短路電流超標、潮流大規模轉移、交直流相互影響等電網運行風險。科學構建主網架結構，確保容量充足、結構清晰、運行高效、事故可控；提升電力基礎設施的互聯互通水平，改善電力安全保障與電力資源優化配置能力。

基于透明電網的數字運營管控平臺，從提高電力系統抗風險能力、健全能源應急聯通協作機制等方面開展能源抗風險體系建設，提高能源系統抗風險能力。

將網絡安全建設作為透明電網安全建設的重要環節，做好政策協調，制定規范標準，不斷提升信息安全服務水平。

全方位加強能源領域的資源、技術、貿易合作與融合，構建多元能源供應體系。強調透明電網安全發展，強化能源“儲運”網絡，完善能源應急保障機制，提升能源系統抗風險能力，筑牢能源安全基石。

統籌區域之間的能源發展關系，推動能源與制造、交通、海洋、信息等產業協同發展；以“源網荷儲”協調發展、高效運行，促進資源優化配置與區域高質量發展。

能源節約與高效低碳利用并舉，推動能源消費革命，推廣區域綜合能源利用，抑制不合理能源消費，提高能源利用效率。通過透明電網提質增效，開創節約高效、綠色低碳經濟的用能新局面。

3.創新電力行業發展業態

推動智能輸配電產業發展。促進“大云物移智鏈”等信息通信技術與電力系統自動化產業的融合，實施核心設備的智能化升級與國產化制造，壯大柔性直流輸配電成套設備、智能電網、用戶端裝備制造業。廣泛應用主動配電網、“即插即用”電力電子并網設備等，滿足分布式電源的靈活友好接入需求。

充分利用并整合現有基礎來開展透明電網建設，推動智慧城市、互聯網、信息通信技術與能源系統及能源市場的深度融合，引領能源互聯網新技術、新模式、新業態，促進能源產業轉型升級。通過能源生產與運營的智能化，促進電氣化與信息化深度融合的能源消費，建立開放互信的能源市場，構建智慧能源體系。

保持能源科技創新投入，以能源互聯網智慧能源建設來推動能源領域“政產學研”合作，培育智慧能源創新產業生態圈。發揮政府規劃的引領和調控作用，增強企業在能源科技創新中的主體地位，建設能源產業自主創新高地和先進制造產業基地。

改革能源管理體制機制，推動能源市場一體化發展，促進各類能源要素的自由流通和高效配置。創新能源協調監管、投融資、價格形成等機制和市場交易模式，破除舊有能源體制機制對高質量發展的阻礙作用。

四、透明電網關鍵科學與技術體系

（一）透明電網的增量科技創新要素

“風、光、儲”以及智能終端的廣泛接入，顯著增加了電力系統的復雜性和不確定性；為了適應系統演進，電網架構應同步升級。透明電網以全電網數據的全生命周期透明可視為主要特征，是適宜的技術路線方案，而面向傳統電力系統的理論方法與關鍵技術體系難以直接沿用。

透明電網的發展依托小微智能傳感器的廣泛配置，信息流的感知、傳輸、處理、應用體系，顯然需要新增諸多理論與科學方法以提供堅實支撐：①網絡理論與方法，以物聯網理論為代表，促成透明電網中的設備多樣化和萬物互聯；②數據科學理論與方法，支持實現透明電網中海量數據的全生命周期；③AI理論與方法，適應復雜系統智能作業、海量數據智能挖掘的電網工作實際；④復雜系統科學理論、電力系統理論與方法、管理科學理論與方法等，也是透明電網全新場景可靠運轉的重要基礎支撐。

上述理論與科學方法將支持突破透明電網關鍵技術體系，可從4個層面分別構建透明電網基礎框架：①感知層，多參量智能微納傳感作為透明電網的根基，是“透明”數據構建的源頭；②通信層，高效、可靠、安全的通信網絡作為海量數據的傳輸通道，是“透明”數據傳遞的支撐；③平臺層，智能終端管控平臺及數據平臺將為數據提供完備的管理機制，數字孿生建模與融合平臺作為透明電網的重要衍生物，是“透明”網絡功能的載體；④應用層，面向實際業務需求發展AI 技術，引入行為科學與數學優化理論，解決透明電網新場景下的實際管理問題。

值得指出的是，傳統電網的系列關鍵技術仍有價值，但需針對透明電網新場景演進升級（見圖2）。

圖2 兩類電網的關鍵科學與技術體系比較

（二）透明電網涉及的理論與科學方法

1.復雜系統科學理論

與透明電網發展建設相關的復雜系統科學理論主要有復雜網絡理論[3,4]、社會物理信息系統理論、多智能體系統理論。①復雜網絡理論旨在解決由概率描述系統對象之間關系的問題，可反映系統的不確定性，為分析決策提供基礎工具并進行復雜網絡系統的優化控制；與經典電力系統理論關聯結合，可發揮各自的應用優勢。②社會物理信息系統理論旨在解決系統運行水平與性能提升等問題，電網可據此實現計算、通信、精確控制、遠程協作、自治等功能，進而實現電網生態中能量流、人才流、信息流的協調統一。③多智能體理論旨在解決電力系統組織、決策的形態問題，將大而復雜的電網系統拆分為規模較小、互相通信、易于協調和管理的系統，據此實施分布式計算，分布式預測、監控及診斷，分布式智能決策，協調專家系統等功能。

2.電力系統理論與方法

與透明電網發展建設相關的電力系統理論與方法主要有現代控制理論[5]、可再生能源系統分析方法。①現代控制理論旨在解決多變量、非線性、時變系統中的相關基礎問題，以現代控制技術為手段，實現電網的智能化運行，提高電網運行效率和穩定性。②可再生能源系統分析方法旨在解決多能分布式優化問題[6]，針對大量可再生能源接入后電網具有不確定性和波動性的特點，建模能量樞紐、多能流網絡，建立分布式運行與控制系統，利用算法優化運行策略實現多能協調運行和分布式協同調控，最終實現多能協同。

3.網絡理論與方法

與透明電網發展建設相關的網絡理論與方法主要有網絡價值理論、物聯網理論[7]、網絡分析方法。①網絡價值理論提供了一種可衡量透明電網價值的方法。小微傳感器的推廣應用，使得電力設備的物理狀態及環境信息成為電力網絡中的節點；支持實現電網狀態的全面感知，設備健康、環境狀態的在線實時智能感知，據此形成故障診斷和運維決策以提高系統供電可靠性。②物聯網理論旨在解決電力系統的運行穩定性、電力傳輸優化的連續性問題，借助通信網絡進行設備的互聯互通，與軟件算法結合實現數字建模、實時分析，與AI 技術結合實現智能決策優化。③網絡分析方法旨在解決網絡數據分析的問題，對網絡傳輸的數據進行檢測、分析、診斷，協助排除網絡事故以規避安全風險，提高電力網絡性能并增大可用價值。

4.數據科學理論與方法

數據科學[8]以統計學、機器學習、數據可視化等為理論基礎，結合領域知識開展數據加工、數據計算、數據管理、數據分析、數據產品開發等應用，最終從數據中提取有價值的知識。在透明電網中，小微傳感器廣泛分布，大量用戶依托云平臺開展業務，擁有海量的數據且待挖掘的數據價值潛能豐富[9,10]。數據科學支持透明電網生態中的各類企業用戶從數據中獲取價值，為企業運營決策提供精準信息；以數據貫通推動業務流程貫通，實現電網各環節信息的高度互聯與數據共享，促進跨部門、跨專業的高效協同。

5.AI理論與方法

AI理論與方法是智慧能源的核心支撐技術，適用于高維、時變、非線性問題的強優化處理。透明電網中重復性業務眾多，具有專家知識的AI 系統在代替人力完成繁冗工作、降低人為操作失誤方面極具潛力[11]；對具體數學模型依賴程度低，基于數據的自學習、遷移學習能力尤為突出[12]。AI理論與方法支持實現透明電網發展建設所需的智能傳感與物理狀態相結合、數據驅動與仿真模型相結合、輔助決策與運行控制相結合等能力，保障復雜電網系統構建與可靠運行（見圖3）。

圖3 電力系統、綜合能源系統、大數據、AI及系統應用需求的關系

6.管理科學理論與方法

管理科學理論與方法旨在增強電網企業綜合管理能力，主要有運籌學、生產計劃和管理、決策分析、行為科學、計算機仿真[13]等。例如，基于以運籌學為代表的數學優化理論，研究管理對象特征及其運行規律，抽象出高置信度的數學模型，據此基于充分信息進行綜合分析；這與透明電網中信息的透明、無阻流通高度對應[14]。

五、透明電網關鍵技術與基礎裝備

（一）透明電網關鍵技術

透明電網技術體系主要包括感知層、網絡層、平臺層、應用層上的關鍵技術（見圖4）。

圖4 透明電網技術體系總體框架

1.感知層關鍵技術

感知層旨在為透明電網的建設運行提供信息采集服務，關鍵在于構建由多參量智能微納傳感組成的物聯終端智能集成系統[15]。多參量傳感器與多通道等技術疊加，進行多參量采集以提高信息的透明度與可靠性，增強信息價值、延長感知周期、降低部署與維護成本。智能微納傳感器以過納米工藝芯片、納米材料技術為支撐，縮小傳感器的體積以提高傳感場景的通用性與空間利用率，提升傳感終端的自維護、自學習能力，參與智能反饋與輔助決策。

2.網絡層關鍵技術

突破網絡基礎設施的廣泛鋪設與連接穩定、通信傳輸安全[16]、信息高速傳輸等技術，適應通信網絡的廣覆蓋、高可靠、低延時要求。綜合網絡規劃、設計、維護等方面涉及的通信標準與協議、網絡安全防護、數據傳輸保障等關鍵技術，建設傳感數據通信網絡。保障數據接入數量與質量，保護數據的隱私性和安全性，改善信息的應用范圍與應用效率以提高數據應用價值；降低信息傳輸過程中的潛在風險，減少數據損失。

3.平臺層關鍵技術

一是終端智能管控平臺與透明電網平臺關鍵技術。智能終端提供感知功能，旨在提供目標信息以輔助決策，從而需要接受透明電網的管控。智能管控平臺計及終端工作環境、電網實時需求等約束，利用AI 等技術對海量智能終端的工作狀態進行管控[17]。智能終端提供了海量多源異構數據的接口，獲得的大數據是透明電網的重要資產。運用新一代數據庫、分布式存儲等技術[18]，高效組織、存儲、處理數據；運用檢索引擎等技術，快速獲取所需數據以加速后續開發流程。此外，數據平臺衍生出數據分析、數據挖掘等應用，不僅支持開展透明電網業務，而且反饋數據采集與處理的全流程。

二是數字孿生建模與融合關鍵技術。數字孿生模型源自壓縮后的真實物理系統，篩選突出特征并重構對應的數字化模型，應針對透明電網各環節特點，研究不同特征壓縮方法，選取最優方法構建虛擬模型。數字孿生充分利用實時數據及歷史數據資源，將數字化模型和物理系統進行虛實同步，通過實時態勢感知、超實時仿真等過程構造動態虛擬數字模型[19,20]。搭建數字孿生平臺，形成可拆解、可轉移、可修改、可重復操作的數字鏡像，輔助操作人員深入理解電網物理實體；開展現狀評估、歷史診斷、未來預測，以各種可能性的充分模擬來支持全面決策。

4.應用層關鍵技術

一是面向業務的AI 關鍵技術。針對透明電網業務的智能快速響應需求，面向業務的AI 關鍵技術[21]，即動態電力知識圖譜與AI技術相結合具有系統解決問題的能力。電力知識圖譜將各個電力業務對象的百科知識、業務數據、行業規范、行業標準、相關流程等信息，基于圖數據結構而形成關系網絡；隨著業務的展開、數據的增加，電力知識圖譜不斷自適應進化并形成動態知識圖譜。以機器學習、深度學習等為代表，AI技術對數據進行表征學習，深度挖掘并解讀動態電力知識圖譜；選取信息關系作為切入點，充分實現知識特征的整合、分析和判斷。

二是基于行為科學、數學優化的透明電網管理關鍵技術。利用行為科學理論和數學優化理論建立基于數據驅動的數學管理模型，追求高效管理，創造管理價值[22]。透明電網感知層中的多參量小微傳感器為電網數據采集提供基礎條件，進一步拓寬傳統意義上的傳感器應用場景。運用運籌學、統計學等數學優化理論，尋求透明電網數學管理模型的最優解。數學優化、行為科學模型與信息通信技術的有機結合，提高實際管理問題的處理能力、增強決策的科學性和可靠性。

（二）透明電網基礎裝備

包括南方電網公司數字電網研究院在內的我國電力裝備企業，積極研發智能化的電力基礎裝備，為透明電網建設運行筑牢了基礎條件。①在粘貼型微型智能電流傳感器方面，已有卡扣式、抱箍式（見圖5）兩種型號投入工業生產。②在微型智能電壓傳感器方面，形成了基于位移電流/分布電容分壓與標準信號源相結合的電壓測量方法（見圖6）。③在“五合一”智能電氣量集成傳感器方面，集成電壓、電流、頻率、功角等電氣量測量與對時功能（見圖7）。④在智能變壓器方面，將微納智能機器人（傳感器）植入到變壓器內部，據此自動巡檢變壓器油、內部絕緣等狀態，實現變壓器內部狀態的數據獲取與精準預測（見圖8）。⑤在透明輸電線路方面，將智能傳感器布置到輸電線路和鐵塔以實現全狀態監測并實時呈現線路狀態（見圖9）。⑥在芯片化保護方面，成功研發110 kV/220 kV/500 kV 芯片化保護裝置，實現了裝置無防護安裝（見圖10）。

圖5 微型智能電流傳感器

圖6 微型智能電壓傳感器

圖7 “五合一”智能電氣量集成傳感器

圖8 智能變壓器

圖9 透明輸電線路

圖10 芯片化保護裝置

六、透明電網發展建議

（一）以“透明電網新基建”為核心，推動能源低碳轉型，構建安全高效的現代能源體系

以現代電力能源網絡、新一代信息通信技術為基礎，通過不同維度（點、線、面）的小微智能傳感器，結合物聯終端、通信網絡、工業軟件、大數據、AI、云計算等技術，“由表及里”實現電網的可見、可知、可控，從時間、空間、業務等產業鏈價值維度進行全景展示、智慧運營、靈活調控、便捷應用。

通過全系列小微智能傳感器、智能裝備、工業軟件、數據網絡等技術的研發和應用，深度融合能源電力企業的業務與管理，形成新型能源生態，全面支撐能源生產、輸配電、用電以及新興的綜合能源服務。

圍繞透明電網的新型能源生態系統應用互聯網理念、“大云物移智鏈”等先進技術，對現有分散的系統及平臺進行整合與創新，加強“源網荷儲”全鏈條感知與控制，打破運行控制與運營管理的業務壁壘；牢牢掌握海量終端用戶及其運行的大數據，實現能量流、業務流、數據流的透明化管控；發揮資源優化配置作用，形成電力市場驅動的大電網能源生態圈。

（二）開展科技專項攻關，建立“透明電網”關鍵技術與裝備體系

建議實施小微智能傳感器科技專項，系統突破小微智能傳感器的設計、制造與應用。循序漸進實施基礎科學的交叉研究，升級精密儀器制造全產業鏈，打磨優化傳感器的應用場景。研究納米器件、多通道/多參量采集、多傳感信息融合等技術，支持突破傳感器小型化、多功能集成化難題，提高多場景適用性；攻克傳感取能技術，研發新型智能芯片，發展具有自供電、自維護、自學習能力的傳感器，實現多方式融合供電、“即貼即用”等技術的跨越。

建議實施與國家工業互聯網對接的軟件系統科技專項，著力突破大型工業軟件架構設計、開發自動化、運行維護管理等技術瓶頸，為透明電網提供充分的自動化、智能化能力支撐。運用“大云物移智鏈”等技術，建設云平臺、大數據平臺、物聯網平臺、AI平臺等基礎性技術平臺；重點發展物理電網的數字建模、超實時仿真、孿生共智等技術，滿足復雜時空約束條件下的透明電網實際應用需求。

建議實施透明電網智能裝備科技專項，著力突破電力電子、智能材料、智能終端、小微智能傳感器等關鍵技術；實現對海量數據的充分利用和電網硬件系統的全面智慧化，保障能源電力系統的安全、可靠、經濟運行。

建議實施數據驅動的電力增值服務科技專項，著重解決數據全生命周期管理、數據價值挖掘等行業發展難題。注重提升海量應用數據的價值密度，形成多源異構數據的算法設計、大數據挖掘等能力；構建能源系統管理平臺、客戶服務平臺、調度運行平臺、企業管控平臺，整合電網業務的內外要素，形成具有核心競爭力的運行體系，支撐透明電網業務的高效實施。