电网数字孪生和人工智能技术的融合发展思路 南方电网能源发展研究院 徐梦 2025 年 9 月 ©CSG 2023. All Rights Reserved 2025-9-29 第 1 页 02 南方电网数字孪生领域技术发展现状 01 南方电网人工智能领域技术发展现状 05 系统融合发展思路 04 数字孪生和人工智能融合发展场景 03 融合的背景与必要性 目录 / Contents ©CSG 2023. All Rights Reserved 01 南方电网人工智能发展历 程 ©CSG 2023. All Rights Reserved 早期自动化 1960 1990 应用突破阶段 2015 2020 n 伴随着人工智能技术的发展 管理信息化水平不断提升 ，从单体软件应用发展为信息集成应用。 • 2022 年底 ， Chatgpt 发布 ，以 Transformer 为基础的大模型行业应 用开始快速发展。 • 2023 年 ，智能客服大模型开始广泛部署。 • 2024 年 ，大瓦特 -CV 视觉大模型试点应用。 • 多模态大模型 ，时序预测大模型、科学计算大模型研究近期实现突破 • 专家系统、正则表达式等人工智能手段在电力行业数据采集，

郎丰利于 2023 年 8 月整理制作，碳排放数字化建设及数字化驾驶舱建设综合解决方案 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 智慧能源系统解决方案 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 内容 为什么需要智慧能源？ 1 智慧能源的基本结构 2 4 大数据下的智慧能源 3 智慧能源的重要应用——智能电网 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利 1519 制作时间： 2023 年 睿利而行 整理制作：郎丰利

间， 在北京、天津、上海、重庆、湖北、广东和深圳“两省五市” 先后启动碳排放权交易地方试点。随后，作为中国首个生 态文明试验区的福建省于2016年启动了其省级碳排放 权交易市场，四川省则于2023年向中央政府申请在四川 联合环境交易所开展CCER交易。 经过多年的实践，七个试点碳排放权交易市场与福建省 碳排放权交易市场共同组成了八个地方碳排放权交易市 场，每个市场均建立了明确的规则和有效的监管框架。同 至2025年6月，中国全国碳排放权交易市场已完成三个 履约周期，目前处于第四个履约周期。第一个履约周期覆 盖电力行业2019-2020年度的排放；第二个覆盖电力行 业2021-2022年度排放；第三个履约周期覆盖电力行业 2023年度排放；第四个履约周期覆盖电力、钢铁、水泥和 铝冶炼行业2024年度排放。每一个履约周期均包括碳排 放监测、报告、核查，配额预分配和调整，配额交易和配额 清缴的完整流程。在前两个履约周期的探索之后，中国全 核算报告指南 和核查指南 10月：发布2023、2024 年度全国碳排放权交易 发电行业配额总量设定 和分配实施方案 1月：发布钢铁行业核算报告指南和核查指南 3月：发布《全国碳排放权交易市场覆盖钢铁、水泥、铝冶炼行业工作方案》 1月：全国温室 气体自愿减排 交易市场启动 2月：国务院 发布《碳排放 权交易管理 暂行条例》 2020 2021 2023 2024 2026 2022

示范园区、绿色园区、近 零碳园区，再到零碳园区，园区绿色低碳发展路径逐步深化（刘天阳等，2023）。目 前，零碳园区已成为“双碳”目标实现的重要抓手和天然试验田，受到学界和企业界 的广泛关注。 零碳园区并不是不产生碳排放，而是实现了“碳源”与“碳汇”的平衡，达到园 区净零排放（刘天阳等，2023）。园区要达到“零排放”目标，除了实施各项绿色减 排技术降低“碳源”产生的碳排放以外，还需要运用碳抵消金融工具构建碳资产管理 软件进行分析。发文量如图 1 所示。总体而言，自愿减排相关 的研究相对较少，2010—2020 年每年发文量均不到 20 篇。随着中国社会低碳转型工作 逐步深入，2021 年后发文量迅速增长，2023 年达到 107 篇，表明国内对自愿减排的关 注度逐渐增加。 图 1 2010—2024 年自愿减排相关研究的发文量 Fig.1 Published papers regarding 碳中和 碳中和 20 0.11 2021 碳达峰 11 0.04 2021 碳积分 7 0.03 2023 碳金融 6 0.04 2016 双碳 4 0.01 2023 共同富裕 2 0.02 2021 自愿减排 自愿减排 16 0.11 2010 碳减排 13 0.07

图新闻动态 政务公开 目政务服务 含首页》政务公开》政策 > 通知 国 家 发 展 改 革 委 等 部 门 关 于 加 快 建 立 产 品 碳 足 迹 管 理 体 系 的 意 见 发改环资〔 2023 〕 1529 号 各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团发展改革委、工业和信息化主管部门、市场监管局 ( 厅、 委 ) 、 住房城乡建设厅 ( 委 ) 、交通运输厅 ( 局、委 《 中 并 中 ¥ 国 苦 士 霸 年 缮 手 塑 福 年 会 落 L ( 要 ) 四 堡 程 德 ( 曾 要 号 里 ‘ 目 爆 区 草 螺 串 亩 “ 发改环资〔 2023 〕 1529 号 a 页 1 类 案 E I 世 1 唱 1 无 o 0 ○ 危就池 (24)88T 乡建片 ( 画，昔勇，眉》。空通运愉行 ( 降，要 ), 国路，流节 95383 2023-07-17 111.48091 328.87103 2023-07-18 105.10248 310.05453 2023-07-19 95.879234 282.84564 2023-07-20 83.11245 245.18344 2023-07-21 79.54884 234.67079 2023-07-22 73.45566 216.69559 2023-07-23

系统仿真学报 系统仿真学报© Journal of System Simulation 第 35 卷第 5 期 2023 年 5 月 Vol. 35 No. 5 May 2023 热电联产虚拟电厂两阶段分布鲁棒优化调度 热电联产虚拟电厂两阶段分布鲁棒优化调度 范雅倩 1，于松源 1，房方 1, 2* (1. 华北电力大学 控制与计算机工程学院，北京 102206；2. 电站能量传递转化与系统教育部重点实验室，北京 中图分类号：TP391.9 文献标志码：A 文章编号：1004-731X(2023)05-1046-13 DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-0059 引用格式 引用格式: 范雅倩, 于松源, 房方. 热电联产虚拟电厂两阶段分布鲁棒优化调度[J]. 系统仿真学报, 2023, 35(5): 1046- 1058. Reference format: Fan Optimal Dispatching for a Combined Heat and Power Virtual Power Plant[J]. Journal of System Simulation, 2023, 35(5): 1046-1058. Two-Stage Distributed Robust Optimal Dispatching for a Combined Heat and Power

........................................... .11 图1.2 BNEF在电力部门跟踪的数字项目和合作伙伴数量，2017-2023 ..12 图1.3 按技术领域划分的电力行业数字化，2023年和2024年................................................13 图2.1 价值簇................. 数字解决方案带来的价值定性评估 • 提升业务表现 能源公司以及其他行业，这些行业展现出更高的运营和经济效率，更高的资产利用率和更强的竞 争力。在德国，42%的制造企业表示能源节约是最近数字化项目的动机（ZEW，2023年）。人工智能驱动的优化 可以减少建筑、制造和物流行业的10-60%能源消耗（WEF，2025年）。 • 预测 它是当今人工智能的突出应用之一。持续机器学习预测天气和消费模式，有助于更高效地规划和操作系统 正在促进可再生能源容量的增加。在 2024年，91%的所有新投产的大型可再生电力项目发电成本低于最便宜的新建化石燃料发电替代方案（IRENA，202 5b）。可再生能源占所有容量增加的92.5%（2023年为85.8%），其中亚洲占72%的增量。七国集团国家（不包括欧 盟）占新增可再生能源容量的14.3%。IRENA的1.5℃情景表明，到2050年，最终能源中电力的占比将达到52%。在 此情景下，

35.0%。这一比例在2023年上升至43.8%，预计到2029年将达到63.6% 。此外，2019年，全球可再生能源发电量占全球总发电量的25.2%。这 一比例在2023年上升至29.1%，预计到2029年将达到45.0%。以上因素 均表明可再生能源在全球电力系统中的重要性日益提高。 可再生能源装机容量占比，全球，2019&2023&2029E 2019 2023 2029E 单位：% 单位：% 单位：% 单位：% 可再生能源发电量占比，全球，2019&2023&2029E 2019 2023 2029E 单位：% 单位：% 单位：% 来源：IEA，IRENA，沙利文研究 4 全模块化储能行业发展白皮书｜2025/05 光伏产业的发展现状及其在全球能源结构中的重要地位  从2019年到2023年，全球可再生能源发电量从6,676TWh增加到 8,454TWh，复合年增长率为6 太阳能光伏是所有可再生能源中发电量增长最快的部分，太阳能光伏发 电量从2019年的660TWh激增至2023年的1,469TWh，复合年增长率为 22.2%。由于其适用性和灵活性，太阳能光伏发电量预计将从2024年的 1,960TWh进一步增加到2029年的5,850TWh，占可再生能源总发电量 的36.3%。风力发电量从2019年的1,416TWh增加到2023年的 2,338TWh，复合年增长率为13.4%，预计2029年将达到5

碳排放量，万吨 零排放情景 对照组 1 第一章 背景 航运是全球贸易的支柱，承载了全球 80%以上的商品运输。据统计，海运货物流量在 1970- 2020 年的 50 年间增长了 5 倍。2023 年，全球商业航运船队同比增长 3.4%。海运也是中国与世 界贸易联通中的重要桥梁，作为全球海运连接度最高、货物贸易额最大的经济体，中国进出口贸 易的 95%都是通过海运完成的1。在全球集装箱吞吐量百强港口中，中国占据 球温室气体。有资料显示，如果不采取措施，到 2050 年航运排放将在 2008 年基础上增加 130%3。 国际海事组织（IMO）积极采取行动，确保国际航运在应对气候变化方面承担应有的责任。2023 年 7 月，海上环境保护委员会第 80 届会议（MEPC 80）通过了《2023 年船舶温室气体减排战略》， 将国际航运业的脱碳目标修订为“2050 年前后实现净零排放”4。 港口是由一定范围的水域和陆域组成的区域，陆域包括码头、堆场、集疏运道路等，水域包 ajots-top-100-container-ports 3 UNCTAD，https://unctad.org/publication/review-maritime-transport-2023 4 International Maritime Organization, https://www.imo.org/en/MediaCentre/PressBriefings/pages/Revised-GHG-

来零碳园区的发展和实践提供一定的参考。 参考文献 [1] 新华社．中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发 展理念做好碳达峰碳中和工作的意见[EB/OL]．北京： 中 国 政 府 网 ， 2021[2023-04-25] ． http://www.gov.cn/ zhengce/2021-10/24/content_5644613.htm． Xinhua News Agency. Opinions Network, 2021 [2023-04-25] http://www.gov.cn/zhengce/2021-10/ 24/content_5644613.htm(in Chinese). [2] 国务院．国务院关于印发国家环境保护“十一五”规划 的 通 知 [EB/OL] 北 京 ： 政 府 信 息 公 开 专 栏 ， 2008 [2023-04-25] ． http://www Environmental Protection [ EB/OL ] Beijing: column on Government Information Disclosure, 2008[2023-04-25]. http://www. gov.cn/zhengce/content/2008-03/28/content_4877.htm(in Chinese)． [3] 郭扬，