李 鵬，劉 念，胡秦然，周 全，李知藝，于 浩，孫 冰，嚴 正，文福拴，薛禹勝

（1.智能電網(wǎng)教育部重點實驗室（天津大學(xué)），天津市 300072；2.新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室（華北電力大學(xué)），北京市 102206；3.東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，江蘇省南京市 210096；4.湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，湖南省長沙市 410082；5.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，浙江省杭州市 310027；6.電力傳輸與功率變換控制教育部重點實驗室（上海交通大學(xué)），上海市 200240；7.南瑞集團有限公司（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司），江蘇省南京市 211106；8.智能電網(wǎng)保護和運行控制國家重點實驗室，江蘇省南京市 211106）

0 引言

面向中國“雙碳”重大戰(zhàn)略目標，能源領(lǐng)域正在經(jīng)歷一場廣泛而深刻的變革。新型電力系統(tǒng)建設(shè)是推動中國能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)社會經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要載體。與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，新型電力系統(tǒng)將在電源構(gòu)成、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負荷特性、技術(shù)基礎(chǔ)、運行特性等方面主動轉(zhuǎn)變［1］，大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電和分布式清潔能源將成為系統(tǒng)主導(dǎo)，電力電子化裝備將成為電網(wǎng)運行控制重要手段，用戶側(cè)大量產(chǎn)消者將形成多元主體互動運行局面，整體輸-配-用電系統(tǒng)將從傳統(tǒng)單向結(jié)構(gòu)發(fā)展為多元混合層次形態(tài)。如何應(yīng)對新型電力系統(tǒng)建設(shè)過程中的種種新需求、新特征和新挑戰(zhàn)，已成為廣受學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的熱點問題。

新型電力系統(tǒng)將是電力能源技術(shù)與各種先進數(shù)字化技術(shù)緊密結(jié)合的重點領(lǐng)域［2］。以云計算、邊緣計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、衛(wèi)星通信、人工智能（artificial intelligence，AI）為代表的數(shù)字化技術(shù)蓬勃發(fā)展，給新型電力系統(tǒng)數(shù)字化帶來了關(guān)鍵機遇。在數(shù)字化技術(shù)融合驅(qū)動下，電力能源的生產(chǎn)、傳輸、消費、交易、管理等環(huán)節(jié)與數(shù)據(jù)的采集、傳輸、分析、決策、執(zhí)行等過程的融合將更加緊密，政府、電網(wǎng)企業(yè)、交易中心與用戶之間的互動將更加頻繁多樣，整個系統(tǒng)的資源配置能力和安全高效運營能力將實現(xiàn)跨越式提升，推動新型電力系統(tǒng)成為承載“雙碳”愿景的理想形態(tài)。

目前，作為一個相對新生的概念，新型電力系統(tǒng)的數(shù)字化發(fā)展仍存在很多問題有待解決。例如，新型電力系統(tǒng)與數(shù)字化技術(shù)融合發(fā)展的完整體系架構(gòu)還有待建立；數(shù)字技術(shù)與電力業(yè)務(wù)的融合路徑還不清晰；數(shù)字化創(chuàng)新技術(shù)方法與電網(wǎng)實際工程需求還存在差距。因此，科學(xué)設(shè)計新型電力系統(tǒng)數(shù)字化頂層架構(gòu)，精準研判數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用模式，準確評估電網(wǎng)數(shù)字化發(fā)展的綜合價值與成效，對推動新型電力系統(tǒng)建設(shè)水平持續(xù)提升具有明確的理論與現(xiàn)實意義。

為此，《電力系統(tǒng)自動化》編輯部組織了“新型電力系統(tǒng)數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)綜述”專輯，得到了廣大專家學(xué)者的大力支持和積極響應(yīng)。經(jīng)同行評議，最終收錄12 篇論文，覆蓋了新型電力系統(tǒng)數(shù)字化核心元件、運行分析與控制技術(shù)、信息通信與安全、智能調(diào)度與決策等完整技術(shù)鏈條，代表了本領(lǐng)域最新成果和先進經(jīng)驗。從新型電力系統(tǒng)數(shù)字化發(fā)展的整體趨勢出發(fā)，對專輯論文按研究方向進行了系統(tǒng)性梳理，對其主要觀點進行了歸納總結(jié)，希望能夠完整呈現(xiàn)專輯成果對新型電力系統(tǒng)數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)體系的支撐作用，為相關(guān)技術(shù)研究的進一步深化提供參考。

1 新型電力系統(tǒng)的數(shù)字化發(fā)展趨勢

1.1 新型電力系統(tǒng)數(shù)字化技術(shù)關(guān)鍵領(lǐng)域

數(shù)據(jù)是數(shù)字化新型電力系統(tǒng)的核心要素，可以說，整個新型電力系統(tǒng)的數(shù)字化進程都是以數(shù)據(jù)為主線開展的，需要解決數(shù)據(jù)在來源、傳輸、利用、安全等方面的一系列支撐技術(shù)和關(guān)鍵問題。

從數(shù)據(jù)的來源看，一方面，各種小微傳感裝置將是新型電力系統(tǒng)主要的數(shù)據(jù)來源，用于獲取各種電氣量、環(huán)境量、設(shè)備狀態(tài)量等量測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的采集種類、頻次和質(zhì)量將同步提升，有效拓展了電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源［3］；另一方面，需要關(guān)注對電網(wǎng)各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的整合［4］，例如電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、線路與設(shè)備參數(shù)，以及來自用戶側(cè)的各種需求數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)在電網(wǎng)發(fā)展過程中長期積累，但面臨數(shù)據(jù)質(zhì)量不佳、數(shù)據(jù)模型不統(tǒng)一、準確度不足等問題，導(dǎo)致難以利用。這些已有數(shù)據(jù)資源非常寶貴，通過整合與提煉依然能夠發(fā)揮出巨大的參考和利用價值。

從數(shù)據(jù)的傳輸問題來看，隨著數(shù)據(jù)類型和體量的同步提升，通信環(huán)節(jié)需要滿足更加多樣化的需求［5］。例如，在配電網(wǎng)側(cè)小微傳感裝置的信息接入方面，需要關(guān)注連接的靈活性和功耗問題；在對于承載保護控制業(yè)務(wù)的通信通道方面，需要關(guān)注通信時延、抖動、可靠性問題；在視頻監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測等數(shù)據(jù)采集方面，需要關(guān)注通信帶寬和穩(wěn)定性問題。目前，針對這些需求，電網(wǎng)形成了以光纖為主，無線通信和載波通信等手段為輔的發(fā)展態(tài)勢，并不斷探索5G、衛(wèi)星通信等新技術(shù)在電網(wǎng)中的適用場景和部署模式［6］。

從數(shù)據(jù)的利用來看，數(shù)據(jù)驅(qū)動方法已經(jīng)成為新型電力系統(tǒng)研究中的熱點問題，在系統(tǒng)的感知、分析、預(yù)測、控制等不同環(huán)節(jié)都形成了數(shù)據(jù)驅(qū)動的創(chuàng)新方法［7］。同時，豐富的數(shù)據(jù)資源為各種AI 方法的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)［8］，在電網(wǎng)的規(guī)劃、運行、調(diào)度等業(yè)務(wù)中都展現(xiàn)出了較好的應(yīng)用前景。此外，面向海量數(shù)據(jù)資源的利用需求，新型電力系統(tǒng)在二次系統(tǒng)特征上也發(fā)生了一定變化［9］。一是邊緣側(cè)算力的增長，邊緣計算裝置被用于解決數(shù)據(jù)就地分析利用問題，避免海量數(shù)據(jù)集中匯集帶來的龐大問題規(guī)模；二是云端算力的增長，包括大數(shù)據(jù)平臺、高性能仿真計算平臺、數(shù)字孿生平臺的硬件環(huán)境建設(shè)，以及先進算法的研發(fā)部署等。

從數(shù)據(jù)全鏈路的安全防護來看，隨著新型電力系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入，將不可避免地導(dǎo)致電網(wǎng)可能的暴露面擴大。對于終端側(cè)，需要考慮終端接入認證與檢測等問題［10］；對于邊緣側(cè)，需要考慮在邊緣復(fù)雜多變環(huán)境下部署電網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全性與可靠性等問題；對于各種電網(wǎng)的運行應(yīng)用，需要考慮在電網(wǎng)信息-物理深度耦合之后各種潛在攻擊行為對電網(wǎng)安全的影響［11-12］；對于通信環(huán)節(jié)，需要考慮數(shù)據(jù)流通鏈路上的安全邊界防護等問題［13］。

1.2 專輯論文分布

總體來看，新型電力系統(tǒng)的數(shù)字化仍然遵循了云-管-邊-端的核心架構(gòu)［14］，本次專輯論文也完整覆蓋了這些研究方向，主要分布如下:

1）在端側(cè)，主要關(guān)注數(shù)據(jù)的采集問題。文獻［15］圍繞針對電力關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷（condition monitoring and diagnosis，CMD）傳感芯片關(guān)鍵技術(shù)進行了綜述和展望。

2）在邊側(cè)，主要關(guān)注數(shù)據(jù)的就地處理利用問題。文獻［9］針對基于邊緣計算的配電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型關(guān)鍵問題進行了分析與展望；文獻［16］基于云-邊-端協(xié)同架構(gòu)，對新型電力系統(tǒng)諧波溯源關(guān)鍵技術(shù)進行了綜述。

3）在管側(cè)，主要關(guān)注新型通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用問題。文獻［17］圍繞衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在新型電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進行了論述。

4）在云側(cè)，主要關(guān)注各種先進算力與算法的應(yīng)用問題。文獻［18］針對量子計算在電力系統(tǒng)決策優(yōu)化技術(shù)中的應(yīng)用進行了探索；文獻［19］對基于大語言模型（large language model，LLM）的電力系統(tǒng)通用人工智能（artificial general intelligence,AGI）進行了研究展望；文獻［20］分析了小樣本學(xué)習(xí)（few-shot learning，F(xiàn)SL）技術(shù)在新型電力系統(tǒng)的應(yīng)用與挑戰(zhàn)；文獻［21］研究了支撐新型配電網(wǎng)數(shù)字化規(guī)劃的圖形-模型-數(shù)據(jù)融合關(guān)鍵技術(shù)；文獻［22］針對新型電力系統(tǒng)的時序生產(chǎn)模擬應(yīng)用與求解技術(shù)進行了綜述。

5）針對云-管-邊-端數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的全鏈路安全性問題，文獻［11］針對信息物理多重攻擊下的配電網(wǎng)狀態(tài)估計關(guān)鍵技術(shù)進行了評述；文獻［12］對數(shù)字化新型電力系統(tǒng)攻擊與防御方法進行了研究綜述；文獻［13］探討了新型電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)跨域流通泛安全邊界防護技術(shù)。

在本文后續(xù)部分，按照上述幾個方向，對專輯收錄文獻的主要工作進行了分類介紹。

2 終端傳感芯片技術(shù)

2.1 終端傳感芯片概述

傳感器是以特定精確度把被測物理參量按規(guī)律轉(zhuǎn)換為電信號或其他形式信號的器件或裝置，是電力系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)元件。文獻［15］指出，在新型電力系統(tǒng)中，由于更為復(fù)雜的工作環(huán)境和應(yīng)用需求的出現(xiàn)，傳感芯片將不再局限于微型化傳感器，而是以傳感功能模塊為核心，結(jié)合前端敏感元件與后端數(shù)據(jù)分析模塊和信息傳輸模塊進行整合，成為具備復(fù)雜功能的芯片化、一體化電力關(guān)鍵終端設(shè)備。

文獻［15］圍繞CMD 傳感芯片關(guān)鍵技術(shù)進行了綜述和展望，提出了電力關(guān)鍵設(shè)備傳感芯片適應(yīng)于新型電力系統(tǒng)的基本要求和特征，包括高精度、小型化、低功耗、低成本、模塊化等。在傳感芯片技術(shù)現(xiàn)狀方面，從傳感采集技術(shù)、信號處理技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)和信息傳輸技術(shù)4 個方面進行了綜述，介紹了電效應(yīng)傳感技術(shù)和光纖傳感技術(shù)的特點，分析了信號調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理環(huán)節(jié)的技術(shù)需求，以及云計算、邊緣計算在傳感數(shù)據(jù)分析中的技術(shù)價值，探討了電力載波通信、衛(wèi)星通信、無線通信等技術(shù)用于承載傳感信息時的可行性與適用性。

在此基礎(chǔ)上，文獻［15］進一步歸納形成了傳感芯片技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)和技術(shù)發(fā)展方向。在主要挑戰(zhàn)方面，主要面臨高電壓等級、復(fù)雜電磁干擾、強電磁力、高溫等極端運行工況下的傳感芯片可靠性和準確性問題，以及面向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子、風(fēng)機轉(zhuǎn)子等運動裝備的芯片化多參量監(jiān)測和故障診斷問題。在技術(shù)發(fā)展方向方面，主要涵蓋傳感采集、信息傳輸、數(shù)據(jù)分析、芯片技術(shù)的發(fā)展方向。其中，在傳感采集方面，重點在于:1）提高電力關(guān)鍵設(shè)備CMD 傳感技術(shù)的監(jiān)測精度；2）增強電力關(guān)鍵設(shè)備CMD 傳感技術(shù)的抗干擾能力和環(huán)境耐受能力；3）提高設(shè)備兼容性，降低安裝和維護成本。在信息傳輸方面，重點在于:1）提高電力關(guān)鍵設(shè)備CMD 信息傳輸速率與可靠性；2）提高電力關(guān)鍵設(shè)備CMD 信息傳輸安全性；3）提高傳感芯片的上行數(shù)據(jù)兼容性，推進標準化。在數(shù)據(jù)分析方面，重點在于:1）結(jié)合本地計算和在線服務(wù)，實現(xiàn)狀態(tài)參數(shù)實時分析；2）挖掘多源、海量的CMD 數(shù)據(jù)價值。在芯片技術(shù)方面，重點在于:1）低功耗、高效能、長續(xù)航技術(shù)；2）集成化、小型化技術(shù)；3）智能化技術(shù)。

此外，雖然文獻［15］主要聚焦于設(shè)備CMD 傳感芯片，但其所表達的芯片技術(shù)思想可借鑒應(yīng)用于電力系統(tǒng)運行感知與控制等多領(lǐng)域，技術(shù)問題和解決思路具有共性特征，將是推動新型電力系統(tǒng)數(shù)字化技術(shù)規(guī)?；l(fā)展應(yīng)用的一個重要方向。

2.2 終端傳感芯片技術(shù)展望

新型電力系統(tǒng)的建設(shè)對電力系統(tǒng)中的設(shè)備CMD 傳感芯片技術(shù)提出了更高的要求。面向未來，研究重點應(yīng)聚焦在傳感采集、信息傳輸、數(shù)據(jù)分析、芯片設(shè)計等CMD 傳感芯片的核心技術(shù)領(lǐng)域，以支撐電力關(guān)鍵設(shè)備的安全與穩(wěn)定運行。

1）傳感采集:高精度和高分辨率的測量成為傳感技術(shù)的核心需求?？紤]到電力系統(tǒng)電壓等級的提升和諧波成分的增加，傳感芯片需增強抗電磁干擾能力和環(huán)境適應(yīng)性。同時，兼容性的提升和非侵入式監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，對于降低傳感芯片的維護成本與難度至關(guān)重要。

2）信息傳輸:為適應(yīng)傳感終端數(shù)量增加和采樣頻率提升帶來的挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)傳輸速率的提升成為關(guān)鍵。須確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?，以防?shù)據(jù)同步問題和安全風(fēng)險。數(shù)據(jù)兼容性和傳輸標準化的推進，對提升傳輸性能和數(shù)據(jù)利用效率同樣重要。

3）數(shù)據(jù)分析:云-邊協(xié)同計算技術(shù)的應(yīng)用將提升對設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的分析能力。預(yù)期傳感芯片將具備更強的數(shù)據(jù)處理能力，實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮和特征提取，減少傳輸量，提高效率。集成AI 算法將加強對復(fù)雜數(shù)據(jù)的本地分析能力，減少傳輸延遲。通過多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)，如加權(quán)平均、貝葉斯估計、模糊集理論等，將解決數(shù)據(jù)沖突問題，提升傳感芯片多源數(shù)據(jù)的綜合價值。

4）芯片設(shè)計:低功耗、高效能、長續(xù)航的設(shè)計成為傳感芯片發(fā)展的重要方向。無源化處理和自供電技術(shù)的應(yīng)用將降低功耗，實現(xiàn)超長續(xù)航。芯片的小型化、微型化進程，結(jié)合集成電路工藝的進步，將適應(yīng)CMD 應(yīng)用的復(fù)雜環(huán)境和空間限制。此外，傳感芯片的智能化，通過結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和云-邊協(xié)同計算技術(shù)，實現(xiàn)感存算一體化，提升決策能力，促進新型電力系統(tǒng)的智能化和融合發(fā)展。

3 邊緣計算技術(shù)及應(yīng)用

邊緣計算被作為解決大量終端接入、海量數(shù)據(jù)處理的一種有效解決方案，在提升響應(yīng)速度和時效性、優(yōu)化業(yè)務(wù)服務(wù)效率等方面具有優(yōu)勢，已經(jīng)逐步成為復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的共性支撐技術(shù)。本專輯中，文獻［9］和文獻［16］分別圍繞配電網(wǎng)整體的邊緣計算應(yīng)用與數(shù)字化轉(zhuǎn)型、基于云-邊-端協(xié)同的電力系統(tǒng)諧波溯源關(guān)鍵技術(shù)開展論述。

3.1 基于邊緣計算的配電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

文獻［9］指出，在配電網(wǎng)中，邊緣計算裝置貼近數(shù)據(jù)源部署，能夠提供配電網(wǎng)多類型傳感量測接入、就地數(shù)據(jù)處理和控制決策等關(guān)鍵功能；同時，邊緣計算將具備軟件定義實現(xiàn)功能變換的能力，可為區(qū)塊鏈、AI 等新技術(shù)提供分布式部署平臺，構(gòu)成智能終端與云計算設(shè)施之間的連接紐帶。依托邊緣計算技術(shù)，能夠使配電網(wǎng)業(yè)務(wù)功能從主站側(cè)向邊緣側(cè)轉(zhuǎn)移，從中高壓側(cè)向中低壓側(cè)延伸，從而形成上下游一體化的業(yè)務(wù)體系，給傳統(tǒng)配電網(wǎng)的集中式運行架構(gòu)帶來顛覆性變化。

在配電網(wǎng)邊緣計算裝置技術(shù)方面，文獻［9］分析了邊緣計算裝置架構(gòu)設(shè)計技術(shù)、操作系統(tǒng)技術(shù)、資源調(diào)度技術(shù)、可靠容器技術(shù)、安全防護技術(shù)等方面面臨的技術(shù)需求和難題。在此基礎(chǔ)上，闡述了基于邊緣計算的數(shù)字配電網(wǎng)架構(gòu)，通過邊緣計算裝置實現(xiàn)配電網(wǎng)運行控制資源的拓展、控制響應(yīng)速度的提升、數(shù)據(jù)與信息的集散、多元業(yè)務(wù)的協(xié)同、服務(wù)模式的創(chuàng)新等；以邊緣計算為核心，構(gòu)建了云-管-邊-端分層技術(shù)架構(gòu)，形成了集群化、分布式、靈活定義等的數(shù)字化配電網(wǎng)運行控制新特征。

在云-邊協(xié)同架構(gòu)下，圍繞不同層面的運行控制技術(shù)，文獻［9］分別從以下3 個方面分析論述。

1）在邊緣側(cè)集群自治運行技術(shù)方面，集群模型參數(shù)復(fù)雜、完全量測獲取困難，且通信、計算資源有限，需要重點在基于軟件定義的邊緣側(cè)集群管理、弱通信條件下基于輕量級邊緣智能的集群就地控制、不完全量測下多源數(shù)據(jù)融合驅(qū)動的集群自適應(yīng)控制等技術(shù)方向上取得突破。

2）在邊-邊協(xié)調(diào)運行技術(shù)方面，多集群行為特性緊密耦合且群間交互信息有限，需要重點突破復(fù)雜不確定場景下的多集群主體自組織與協(xié)調(diào)優(yōu)化控制、模型與數(shù)據(jù)融合驅(qū)動的多集群協(xié)作自適應(yīng)控制、有限通信條件下異構(gòu)多集群分布式交互與智能控制等技術(shù)。

3）在云-邊協(xié)同運行技術(shù)方面，云端既要在考慮邊緣側(cè)多主體數(shù)據(jù)隱私保護的情況下實現(xiàn)集群間協(xié)同，又要解決各裝置的業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)部署和業(yè)務(wù)功能定義問題。因此，需要重點在考慮時空轉(zhuǎn)移特性和邊緣計算資源有限性的集群控制任務(wù)優(yōu)化調(diào)度、復(fù)雜多變場景下集群控制業(yè)務(wù)應(yīng)用的動態(tài)優(yōu)化部署、考慮數(shù)據(jù)隱私保護的大規(guī)模配電系統(tǒng)多層級協(xié)同優(yōu)化調(diào)控等技術(shù)方向上取得突破。

總之，邊緣計算作為數(shù)字技術(shù)在電網(wǎng)中應(yīng)用的典型代表，具備多場景下的業(yè)務(wù)承載能力，將成為新型電力系統(tǒng)數(shù)字化發(fā)展中重要的基礎(chǔ)支撐平臺。

3.2 數(shù)字化背景下電網(wǎng)諧波溯源技術(shù)

文獻［16］針對云-邊-端架構(gòu)下的諧波溯源這一具體技術(shù)應(yīng)用場景開展研究綜述。新型電力系統(tǒng)中諧波源類型多、數(shù)量多、來源分散。同時，諧波源擾動隨機性強、各源間交互影響、錯綜復(fù)雜。諧波溯源同時面臨機理分析和信息處理的新挑戰(zhàn)。電網(wǎng)的數(shù)字化發(fā)展為電力系統(tǒng)諧波分析提供海量數(shù)據(jù)和廣闊計算平臺，能夠充分發(fā)揮數(shù)據(jù)融合與挖掘的優(yōu)勢，準確追溯諧波擾動源頭，評估供用電各方對電能質(zhì)量的影響，為保證高供電質(zhì)量提供準確可信的參考依據(jù)。

圍繞上述需求，文獻［16］提出基于云-邊-端協(xié)同的諧波溯源策略，分層分級處理諧波溯源難題。在量測感知層，基于情景感知技術(shù)在諧波超標時觸發(fā)溯源服務(wù)。在邊緣層，以單一終端的超標情況執(zhí)行對應(yīng)的單點/多點諧波溯源方案，并基于邊緣設(shè)備的協(xié)同實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)共享及融合；在云端系統(tǒng)應(yīng)用層，通過數(shù)字孿生技術(shù)對海量多源碎片化諧波數(shù)據(jù)加以關(guān)聯(lián)、融合、集成和一體化呈現(xiàn)。用戶可以在系統(tǒng)應(yīng)用層任意選擇關(guān)注節(jié)點和觀察時段，向系統(tǒng)發(fā)起諧波溯源請求，依托基于數(shù)字電網(wǎng)的感知、邊緣、應(yīng)用3 個層級間的協(xié)同配合，解決當前研究在數(shù)據(jù)、算法和算力3 個層面存在的不足。

圍繞不同層面的諧波溯源技術(shù)，文獻［16］分別進行了展望。在數(shù)據(jù)層面，需要對寬量程低時延諧波傳感技術(shù)、考慮擾動隨機性的監(jiān)測優(yōu)化配置技術(shù)加以研究，持續(xù)提升監(jiān)測精確性和靈活性，兼顧緩解海量數(shù)據(jù)的傳輸存儲壓力；在算法層面，可以利用諧波源的機理模型和基于量測的數(shù)據(jù)相關(guān)性模型共同構(gòu)建數(shù)字孿生體，提煉諧波源交互特征，實現(xiàn)諧波傳播路徑推演；在算力層面，新技術(shù)可與新一代AI 方法的訓(xùn)練-推斷流程深度融合，實現(xiàn)多點量測分組聯(lián)動主動自適應(yīng)監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)輕量化提升數(shù)字電網(wǎng)算力。

文獻［16］在諧波溯源關(guān)鍵技術(shù)方面的討論，充分考慮了新型電力系統(tǒng)云-邊-端數(shù)字化新架構(gòu)，能夠作為電網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一個典型代表，為其他復(fù)雜業(yè)務(wù)應(yīng)用的數(shù)字轉(zhuǎn)型提供借鑒經(jīng)驗。

3.3 邊緣計算技術(shù)展望

針對邊緣計算技術(shù)的發(fā)展，從促進分布式光伏就地消納與海量資源聚合、推動配電系統(tǒng)大模型應(yīng)用兩個方面展望新型電力系統(tǒng)數(shù)字轉(zhuǎn)型中邊緣計算節(jié)點將要承擔(dān)的重要角色和作用，支撐海量數(shù)據(jù)資源和物理資源的融合利用。

1）邊緣計算是促進分布式光伏就地消納與海量分布式資源聚合的關(guān)鍵節(jié)點。配電網(wǎng)是提高新能源消納能力、釋放靈活資源調(diào)節(jié)能力的重要載體。在配電網(wǎng)從被動配送網(wǎng)絡(luò)向資源配置平臺轉(zhuǎn)變的過程中，邊緣計算節(jié)點從計算資源節(jié)點逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袦y量、計算、控制等多種功能的一體化邊緣智能節(jié)點。針對配電網(wǎng)當前面臨的分布式光伏消納困境及分布式資源調(diào)節(jié)能力未被合理利用等現(xiàn)實問題，需要結(jié)合邊緣計算技術(shù)，研究考慮海量分布式資源集群動態(tài)劃分的邊緣計算裝置部署和任務(wù)優(yōu)化方法，突破有限通信和算力約束下邊緣智能節(jié)點群智協(xié)同技術(shù)，有效促進分布式光伏就地消納與海量資源的聚合。

2）邊緣計算是推動未來配電系統(tǒng)人工智能大模型應(yīng)用的前端基礎(chǔ)設(shè)施。以邊緣計算為代表的數(shù)字化技術(shù)為配電系統(tǒng)轉(zhuǎn)型提供了有效技術(shù)支撐。目前，已形成邊緣自治、邊-邊協(xié)調(diào)、云-邊協(xié)同等多種典型架構(gòu)。在未來，邊緣智能將成為配電系統(tǒng)人工智能大模型應(yīng)用的關(guān)鍵計算節(jié)點與重要信息樞紐。它對于配電網(wǎng)分布式資源“測-算-控”環(huán)節(jié)涉及的輕量化建模、低延遲響應(yīng)和隱私安全等方面具有重要意義。在此背景下，亟須采用邊緣智能技術(shù)對現(xiàn)有配電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算邏輯、先驗知識進行深度提煉，為人工智能大模型的知識遷移與精準決策提供有效支撐，推動新型配電系統(tǒng)運行方式的發(fā)展變革。

4 先進電力信息通信技術(shù)

4.1 先進電力信息通信技術(shù)概述

本專輯中，文獻［17］主要圍繞先進信息通信技術(shù)在電網(wǎng)中的集成應(yīng)用問題展開。依托先進信息通信技術(shù)，將構(gòu)建起與物理電網(wǎng)相對應(yīng)的信息網(wǎng)絡(luò)，并形成橫向廣泛覆蓋、縱向全面貫通的雙向信息連接，使電網(wǎng)中的物理要素不僅在電氣上相互影響，在信息層面也能互聯(lián)互通、相互協(xié)同。在這一背景下，文獻［17］重點聚焦衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，圍繞其在新型電力系統(tǒng)中的應(yīng)用價值問題開展詳細論述。

文獻［17］提出，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為地面通信網(wǎng)絡(luò)的拓展及補充，具備廣覆蓋、低時延、高帶寬、低成本等優(yōu)勢，通過“天、空、地全面一體，通導(dǎo)遙深度融合”，可賦予新型電力系統(tǒng)更多新特征和新場景，支撐實現(xiàn)“全面可觀、精確可測、高度可控”的數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)。進一步，結(jié)合具體應(yīng)用場景，文獻［17］分別在電網(wǎng)規(guī)劃、狀態(tài)感知、巡視檢修、防災(zāi)應(yīng)急以及特殊應(yīng)用場景下衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用進行了分析，包括:1）在電網(wǎng)規(guī)劃方面，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將提供多元環(huán)境數(shù)據(jù)以及動態(tài)數(shù)字地圖支撐線路選址與規(guī)劃決策；2）在狀態(tài)感知方面，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將提供高可靠高精度授時、通導(dǎo)遙服務(wù)、多維異構(gòu)廣域數(shù)據(jù)，支撐實現(xiàn)電網(wǎng)運行分析與智能決策；3）在巡視檢修方面，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將提供無人化巡視作業(yè)、帶電檢修安全防護，提升帶電作業(yè)安全性；4）在防災(zāi)應(yīng)急方面，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將提供災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警、自適應(yīng)應(yīng)急通信保障，為電力供應(yīng)快速恢復(fù)提供高可靠通信保障；5）在特殊場景中，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將支撐構(gòu)建海底科學(xué)觀測網(wǎng)與沙戈荒新能源場站，降低嚴酷環(huán)境下運維成本和難度。

面向衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的未來發(fā)展，文獻［17］提出技術(shù)驗證、試點應(yīng)用、全面實踐的“三步走”計劃，實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)融合的全新實踐，具體包括:1）新型電力系統(tǒng)星地融合應(yīng)用技術(shù)驗證；2）新型電力系統(tǒng)星地融合場景試點應(yīng)用；3）衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)+新型電力系統(tǒng)全面實踐。

通過上述路徑，最終形成“天、空、地全面一體，通導(dǎo)遙深度融合，賦能新質(zhì)生產(chǎn)力”的新型電力系統(tǒng)形態(tài)。在信息層面上，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等信息層通過深度介入新型電力系統(tǒng)的生產(chǎn)、服務(wù)業(yè)務(wù)，實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)從能源核心向提供能源供應(yīng)和信息服務(wù)并舉的轉(zhuǎn)型升級；在物理層面上，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的深度集成使得硬件裝備和控制指令能夠?qū)崿F(xiàn)更加精準和高效的配合，不僅在發(fā)電效率、新能源供應(yīng)可靠性、源-網(wǎng)-荷-儲協(xié)動、整體韌性提升等方面實現(xiàn)性能的顯著升級，更通過智能化、信息化的管理和優(yōu)化，推動新型電力系統(tǒng)實現(xiàn)“感傳算存”一體、多時空尺度協(xié)同運行，為“雙碳”戰(zhàn)略穩(wěn)步實現(xiàn)提供支撐。

4.2 先進電力信息通信技術(shù)展望

先進的信息技術(shù)是支撐新型電力系統(tǒng)泛在互聯(lián)、高度智能和信息物理深入融合的關(guān)鍵基礎(chǔ)之一。5G 和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用業(yè)已證明，先進的電力信息通信技術(shù)作為新質(zhì)生產(chǎn)力，能為電力系統(tǒng)建設(shè)規(guī)劃、調(diào)度檢修、運行控制等方面帶來信息化的多重優(yōu)勢，在提升效率的同時增強系統(tǒng)安全性。隨著商業(yè)航天的日漸成熟，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展有力推動著星地融合網(wǎng)絡(luò)的形成和應(yīng)用，為新型電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)處理、遠程調(diào)度控制、高效能源管理、電力應(yīng)急響應(yīng)和電力數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)刃枨筇峁┬碌膭恿Γ瑸锳I 大模型、量子計算、云邊協(xié)同等技術(shù)提供電力系統(tǒng)應(yīng)用的通信保障，為虛擬現(xiàn)實（virtual reality，VR）、增強現(xiàn)實（augmented reality，AR）等技術(shù)在電力系統(tǒng)運維中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)，從整體上實現(xiàn)對系統(tǒng)運行狀態(tài)的高度感知和智能預(yù)測，最終實現(xiàn)大幅提升電網(wǎng)穩(wěn)定性、安全性、可靠性和靈活性的目標。

建設(shè)高速泛在、天地一體、云網(wǎng)融合、綠色低碳、安全可控的新型電力系統(tǒng)通信體系是提高資源利用效率、促進經(jīng)濟社會數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的重要支撐。在以通導(dǎo)遙融合的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為代表的先進電力信息通信技術(shù)的支持下，新型電力系統(tǒng)硬件裝備和控制指令能夠?qū)崿F(xiàn)更加精準和高效的配合，不僅為用戶提供高效、可靠的電力服務(wù)，也為實現(xiàn)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展提供強大支持。

5 高性能計算與AI 技術(shù)

本專輯中，文獻［18-20］從基礎(chǔ)通用方法入手，圍繞量子計算技術(shù)的電力應(yīng)用、基于LLM 的AGI技術(shù)以及電力FSL 技術(shù)開展論述；文獻［21-22］則面向具體電力應(yīng)用，綜述了圖形-模型-數(shù)據(jù)融合電網(wǎng)規(guī)劃、時序生產(chǎn)模擬技術(shù)研究進展。

5.1 量子計算在電網(wǎng)優(yōu)化決策中的應(yīng)用

在基礎(chǔ)算法方面，文獻［18］指出，量子計算是一種利用量子態(tài)的屬性執(zhí)行運算過程的新興技術(shù)，量子優(yōu)化算法利用量子計算機對量子比特進行操控，以量子演化的方式進行尋優(yōu)，在某些情況下能夠執(zhí)行經(jīng)典計算機無法完成的任務(wù)。因此，文獻［18］從量子計算賦能的可行性、量子框架下的優(yōu)化問題建模、基于量子近似優(yōu)化算法（quantum approximate optimization algorithm，QAOA）的決策優(yōu)化技術(shù)、電力-量子計算融合等方面對量子計算技術(shù)在新型電力系統(tǒng)決策優(yōu)化中的應(yīng)用進行了綜述和展望。

利用量子計算技術(shù)求解新型電力系統(tǒng)優(yōu)化決策問題，既有優(yōu)勢，也存在局限性。量子計算的技術(shù)優(yōu)勢在于其與新型電力系統(tǒng)混合整數(shù)規(guī)劃問題的求解難點高度契合。得益于量子比特具有的“狀態(tài)疊加”屬性，一個N量子比特的系統(tǒng)對量子態(tài)的一次操作可等效于對2N個經(jīng)典比特的同時計算。因此，其在效率上具有顯著的優(yōu)越性。由于噪聲的不可避免，求解規(guī)模的增加意味著整個量子系統(tǒng)可靠性的降低，一旦出現(xiàn)一個量子演化失敗的情況，前期的迭代結(jié)果將全部作廢，量子計算機將要重新執(zhí)行計算過程。同時，量子演化的執(zhí)行需要具備相當苛刻的環(huán)境條件。因此，目前的量子計算機需要在極低的溫度下運行，也需要具備精密的隔離和控制條件，導(dǎo)致量子計算的普及程度遠遠低于經(jīng)典計算。文獻［18］還分析了量子計算技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，給出了量子計算的求解框架。

把新型電力系統(tǒng)的混合整數(shù)規(guī)劃問題轉(zhuǎn)換為伊辛模型，是實現(xiàn)量子計算的核心環(huán)節(jié)。在構(gòu)建伊辛模型時，首先，需要基于拉格朗日乘子法等方法，把原問題的約束條件轉(zhuǎn)化為目標函數(shù)；然后，把連續(xù)變量離散化；最后，把目標函數(shù)變形為伊辛模型能量函數(shù)。QAQA 是量子-經(jīng)典混合優(yōu)化的一種代表性方法，已在電力系統(tǒng)中進行了探索性研究，結(jié)合了量子計算和經(jīng)典計算的優(yōu)勢:量子計算機迭代進行量子態(tài)的制備、變換和測量，通過量子門電路實現(xiàn)量子系統(tǒng)哈密頓量演化，使量子比特快速演化至全局最優(yōu)解對應(yīng)的量子態(tài)；經(jīng)典計算機則對量子門電路的參數(shù)逐步進行優(yōu)化，完成能量函數(shù)的計算以及收斂性的判別，若滿足收斂條件，則可認為算法已經(jīng)找到一個誤差允許范圍內(nèi)的近似最優(yōu)解。

量子計算機以及相關(guān)量子計算技術(shù)已經(jīng)在理論中被證明其在求解新型電力系統(tǒng)特定的決策優(yōu)化問題時具有一定的優(yōu)越性。為了使其表現(xiàn)出超越所有經(jīng)典計算機的計算能力，仍然需要通過發(fā)展硬件以強化算力性能，升級框架以鞏固算法優(yōu)勢，優(yōu)化技術(shù)以提高計算精度，以及制定行業(yè)規(guī)劃以加速技術(shù)革新。

5.2 基于LLM 的電力AGI 技術(shù)

文獻［19］指出，LLM 是一種利用大規(guī)模文本語料進行預(yù)訓(xùn)練與微調(diào)的深度學(xué)習(xí)語言模型，能夠理解和生成與人類語言相似的表達，為AGI 技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。在介紹LLM 原理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及智能水平的基礎(chǔ)上，文獻［19］探索了基于LLM 構(gòu)建的AGI 技術(shù)在電力系統(tǒng)中的潛在應(yīng)用，討論了LLM可為電力系統(tǒng)研究和工程應(yīng)用帶來的發(fā)展和挑戰(zhàn)，并展望以LLM 為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)AGI 理論體系和實現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展前景。

LLM 在新型電力系統(tǒng)中具有巨大的應(yīng)用潛力，應(yīng)用場景包括但不限于電力系統(tǒng)負荷預(yù)測與發(fā)電出力預(yù)測、電力系統(tǒng)規(guī)劃、電力系統(tǒng)運行、電力系統(tǒng)故障診斷與系統(tǒng)恢復(fù)以及電力市場等領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)負荷與發(fā)電出力預(yù)測方面，LLM 可以在用電行為理解和用戶畫像繪制的基礎(chǔ)上，開展負荷預(yù)測和間歇性電源出力預(yù)測；在電力系統(tǒng)規(guī)劃方面，LLM 可以實現(xiàn)對多種不確定性因素的模擬、生成差異化的未來典型場景，進而優(yōu)化電力系統(tǒng)的規(guī)劃方案；在電力系統(tǒng)運行調(diào)度方面，LLM 可以從調(diào)度員調(diào)度數(shù)據(jù)中提取調(diào)度經(jīng)驗、建立調(diào)度模型、快速評估調(diào)度決策、生成規(guī)范化的業(yè)務(wù)操作票、形成可視化的態(tài)勢感知展示結(jié)果；在電力系統(tǒng)故障診斷與系統(tǒng)恢復(fù)方面，LLM 可以利用其泛化性優(yōu)勢診斷設(shè)備和系統(tǒng)故障，輔助調(diào)度員恢復(fù)輸電和配電系統(tǒng)；在電力市場方面，LLM 可以構(gòu)建更加精確的市場模型、制定應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境的市場決策、輔助制定更合理的市場機制。

文獻［19］還總結(jié)了基于LLM 構(gòu)建電力AGI 所面臨的挑戰(zhàn)，包括數(shù)據(jù)管理、可解釋性與可靠性、信息安全與隱私保護等，為實現(xiàn)電力AGI 的方法和建議提供了初步的研究思路。

5.3 FSL 技術(shù)的電力應(yīng)用

樣本數(shù)量和質(zhì)量是影響AI 應(yīng)用水平的重要因素，也是電力AI 發(fā)展中面臨的現(xiàn)實問題。文獻［22］指出，樣本不足問題會嚴重影響數(shù)據(jù)驅(qū)動范式的最終效果，是否擁有從少量樣本中學(xué)習(xí)和概括的能力，是現(xiàn)行弱AI 和人類智能（強AI）的分界點。

遷移學(xué)習(xí)（transfer learning，TL）是FSL 技術(shù)的重要工具，通過遷移源域知識來提高在目標域上學(xué)習(xí)的最終表現(xiàn)。TL 技術(shù)在FSL 體系中的數(shù)據(jù)、特征、模型3 個層面均有體現(xiàn)。在數(shù)據(jù)層面，基于樣本遷移從其他輔助樣本中獲取數(shù)據(jù)，或基于生成模型生成與原數(shù)據(jù)分布相似的新數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)增強提升了數(shù)力。在特征層面，通過最小化源域與目標域數(shù)據(jù)特征差異得到兩域的公共可遷移特征空間，在公共特征空間內(nèi)訓(xùn)練的模型可以跨域測試，降低了特征偏移，主要有遷移成分分析、基于量度的網(wǎng)絡(luò)模型、對抗遷移學(xué)習(xí)模型等。在模型層面，基于模型微調(diào)的遷移學(xué)習(xí)通常利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取電力數(shù)據(jù)特征，通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)層數(shù)、神經(jīng)元個數(shù)、凍結(jié)層個數(shù)提升模型特征提取能力與遷移能力。

FSL 技術(shù)已在場景生成、故障診斷、功率預(yù)測、暫態(tài)穩(wěn)定評估等多個新型電力系統(tǒng)領(lǐng)域開展了應(yīng)用，文獻［22］從數(shù)據(jù)、特征、模型3 個層面依次分析了其技術(shù)難點。在數(shù)據(jù)層面，如何確定合適的波動程度，實現(xiàn)生成數(shù)據(jù)相似性與波動性的平衡是FSL技術(shù)尚未解決的問題；在特征層面，為了通過特征遷移建立源域與目標域的公共特征空間，實現(xiàn)基于小樣本的感知與預(yù)測，需要生成與目標域具有一定相似性的輔助樣本，但在實際工程中難以同時提供滿足上述要求的樣本；在模型層面，模型參數(shù)調(diào)整缺乏科學(xué)理論的指導(dǎo)體系和系統(tǒng)性的尋優(yōu)策略，需要人工篩選方案。

5.4 支撐電網(wǎng)規(guī)劃的圖形-模型-數(shù)據(jù)融合關(guān)鍵技術(shù)

電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)的重大發(fā)展均伴隨著圖形、數(shù)據(jù)、模型的突破。文獻［20］指出，配電網(wǎng)規(guī)劃業(yè)務(wù)的本質(zhì)內(nèi)容可理解為:圖形繪制、模型計算和數(shù)據(jù)分析，其中，“圖”可以理解為“圖拓撲”“圖像”，主要功能是多維度、直觀、豐富地展示配電網(wǎng)信息；“模”是電力系統(tǒng)圖元模型、可計算模型、優(yōu)化模型，其主要功能是將關(guān)鍵信息進行提煉并傳遞給機器；“數(shù)”指多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)，其主要功能是驅(qū)動模型計算和圖形展示。三者之間相互依賴、相互補充，完成兩兩之間的融合貫通是實現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃圖形-模型-數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)條件。

文獻［20］從“圖形-模型融合”“模型-數(shù)據(jù)融合”“圖形-數(shù)據(jù)融合”和平臺開發(fā)這4 個方面詳細闡述了圖形-模型-數(shù)據(jù)深度融合技術(shù)。圖形和模型的有機融合，有望實現(xiàn)圖形到模型的自動生成，也可實現(xiàn)基于模型自動識別圖形中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu):借助計算機視覺識別技術(shù)，可以部分取代人工并智能識別多源圖紙；運用統(tǒng)一建模語言，實現(xiàn)解析后元件的計算機自動建模。模型和數(shù)據(jù)的有機融合，能夠?qū)崿F(xiàn)知識驅(qū)動的智能決策，例如繪制配電網(wǎng)負荷畫像、預(yù)測配電網(wǎng)中長期負荷、輔助決策配電網(wǎng)規(guī)劃方案等。圖形和數(shù)據(jù)的有機融合是在多模態(tài)數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)圖形和數(shù)據(jù)的時空融合，將數(shù)據(jù)的變化直觀地呈現(xiàn)在圖形上，實現(xiàn)圖形和數(shù)據(jù)的聯(lián)動，便于規(guī)劃人員更清晰直觀地了解配電網(wǎng)全貌。在此基礎(chǔ)上，通過開發(fā)圖形-模型-數(shù)據(jù)融合新型配電網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化決策系統(tǒng)，以算法為核心，將圖形-模型-數(shù)據(jù)三者進行相互融合。

“以人為主，機器為輔”向“以機為主-人機協(xié)同”轉(zhuǎn)化將是配電網(wǎng)智能化規(guī)劃運行必然的發(fā)展趨勢，配電網(wǎng)圖形-模型-數(shù)據(jù)融合技術(shù)為新型配電網(wǎng)數(shù)字化規(guī)劃建設(shè)提供了有效的數(shù)據(jù)透鏡。文獻［20］從明確需求、生成方案和實施校核3 個方面對未來的配電網(wǎng)規(guī)劃形態(tài)進行了展望，主要包括:規(guī)劃需求的智能化形成技術(shù)、規(guī)劃方案的自適應(yīng)化生成技術(shù)、實施方案的自動化調(diào)整技術(shù)以及簡易化的人機協(xié)同技術(shù)等。

5.5 時序生產(chǎn)模擬應(yīng)用與求解技術(shù)

生產(chǎn)模擬被廣泛用于電力電量平衡分析，模擬發(fā)電調(diào)度過程，測算系統(tǒng)運行指標，為后續(xù)的電網(wǎng)規(guī)劃布局、運行方式安排等提供依據(jù)。文獻［21］指出，時序生產(chǎn)模擬技術(shù)基于負荷/新能源時序曲線，在精細時間分辨率下開展長時電力電量平衡模擬，能夠相對真實地重構(gòu)系統(tǒng)調(diào)度過程，展示電力系統(tǒng)運行細節(jié)。相較于隨機生產(chǎn)模擬，該方法的可拓展性更強，能夠適應(yīng)更多要素參與平衡下的分析工作，已逐漸成為工業(yè)界與學(xué)界普遍采用的研究范式。時序生產(chǎn)模擬主要由輸入?yún)?shù)、模型與求解、計算結(jié)果與運行指標這3 個模塊組成。

時序生產(chǎn)模擬技術(shù)在新型電力系統(tǒng)的不同發(fā)展階段均能發(fā)揮重要作用，文獻［21］從電力電量平衡測算、“雙碳”措施量化分析、未來電力系統(tǒng)形態(tài)與演化路徑3 個方面進行了綜述。在電力電量平衡測算方面，通過對電力系統(tǒng)進行長時間尺度下的平衡仿真，定量測算系統(tǒng)的運行成本、燃料消耗、新能源消納效果、污染排放等，實現(xiàn)對于系統(tǒng)運行的評估；在“雙碳”措施量化分析方面，時序生產(chǎn)模擬能定量評估源、網(wǎng)、荷、儲、調(diào)度運行等各類措施的實施效果，量化評估各措施的貢獻度；在未來電力系統(tǒng)形態(tài)與演化路徑方面，時序生產(chǎn)模擬技術(shù)在開展電力電量平衡與運行方式分析、轉(zhuǎn)型路徑優(yōu)化等研究方面，均提供重要支撐。

時序生產(chǎn)模擬面臨直接求解耗時巨大的挑戰(zhàn)，需要發(fā)展適用于時序生產(chǎn)模擬的求解技術(shù)，在犧牲較小計算精度的前提下大幅度降低計算代價。文獻［21］從時間維度、機組維度和模型維度對提高時序生產(chǎn)模擬計算效率的技術(shù)進行了綜述，同時，指出不同的求解技術(shù)加速時序生產(chǎn)模擬計算時，做出了不同的取舍、簡化，導(dǎo)致具有不同的應(yīng)用局限，需要針對具體問題選擇合適的求解技術(shù)。此外，為了適應(yīng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)推進過程中的各種變化，需要進一步在以下方面發(fā)展時序生產(chǎn)模擬技術(shù):全品類、高分辨率、多場景能源數(shù)據(jù)表征技術(shù)，面向更廣泛應(yīng)用需求的時序生產(chǎn)模擬模型構(gòu)建技術(shù)和面向特定應(yīng)用與普適應(yīng)用需求的求解技術(shù)等。

5.6 高性能計算與AI 技術(shù)展望

高性能計算與AI 技術(shù)是新型電力系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和賦能的關(guān)鍵支撐技術(shù)，其與新型電力系統(tǒng)及業(yè)務(wù)的深度融合應(yīng)用具有重要的理論研究意義與工程實踐價值。尤其是以下技術(shù)發(fā)展方向值得關(guān)注和思考:

1）賦能技術(shù)的適配性與通用性

高性能計算與AI 技術(shù)已經(jīng)在多個領(lǐng)域得到了不同程度的應(yīng)用，但由于學(xué)科差異，很多技術(shù)與技巧無法直接移植并應(yīng)用至能源電力行業(yè)。因此，需要對其進行適配化改造，形成面向新型電力系統(tǒng)的專用技術(shù)。一方面，高性能計算與AI 技術(shù)需要個性化的框架配置和模型訓(xùn)練，以滿足新型電力系統(tǒng)中多樣化的應(yīng)用場景需求；另一方面，通過挖掘不同應(yīng)用場景的共性，凝練高性能計算與AI 技術(shù)的賦能機理與本征需求，形成面向新型電力系統(tǒng)的通用計算技術(shù)，是實現(xiàn)技術(shù)深度應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。

2）知識/數(shù)據(jù)的一致性與互補性

在能源電力行業(yè)，AI 技術(shù)的模型在可解釋性和泛化能力上仍然存在局限性，究其原因，是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)驅(qū)動方法難以準確挖掘新型電力系統(tǒng)復(fù)雜的內(nèi)在特性。因此，將知識驅(qū)動和數(shù)據(jù)驅(qū)動方法相結(jié)合是一種有效的途徑。一方面，在模型的構(gòu)建、訓(xùn)練和決策過程中，加入電力系統(tǒng)領(lǐng)域的專家知識和規(guī)則，有助于改善AI 模型的泛化能力；另一方面，通過在數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)潛在的模式和關(guān)系，可提升模型對復(fù)雜系統(tǒng)的表達能力。

3）計算載體的泛在性與協(xié)同性

受限于高性能計算技術(shù)對硬件水平的要求，實際應(yīng)用中難以在單一計算載體上執(zhí)行全部運算。因此，通過引入云-邊協(xié)同、多載體并行的計算模式，能夠彌補單一計算載體無法完成新型電力系統(tǒng)復(fù)雜計算任務(wù)的缺陷。一方面，在復(fù)雜多變場景下實現(xiàn)計算任務(wù)的靈活配置和動態(tài)部署，可實現(xiàn)分布式計算資源的最優(yōu)化利用；另一方面，在多個計算載體之間構(gòu)建合理的交互與配合規(guī)則，可保證高性能計算技術(shù)在大規(guī)模問題上的運算效率。

6 數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的安全技術(shù)

隨著先進數(shù)字技術(shù)、通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，信息域與物理域的深度融合使新型電力系統(tǒng)更加復(fù)雜，難以將信息側(cè)安全風(fēng)險隔離于物理系統(tǒng)之外，需要高度重視新型電力系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中的安全問題。本專輯中，文獻［11-13］分別圍繞信息物理多重攻擊下配電網(wǎng)狀態(tài)估計技術(shù)、數(shù)字化新型電力系統(tǒng)攻擊與防御方法、數(shù)據(jù)跨域流通泛安全邊界防護技術(shù)開展論述。

6.1 信息物理多重攻擊下配電網(wǎng)狀態(tài)估計技術(shù)

文獻［11］指出，狀態(tài)估計是配電網(wǎng)態(tài)勢感知理論體系的關(guān)鍵技術(shù)，為在有限量測條件下連續(xù)、準確地感知系統(tǒng)運行狀態(tài)和趨勢提供了可能，可為運行和調(diào)控決策提供依據(jù)。然而，信息系統(tǒng)的高度集成以及高級量測體系的廣泛部署在實現(xiàn)對配電網(wǎng)高清晰可觀、高密度可控的同時，也加劇了配電網(wǎng)狀態(tài)估計過程遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊等問題的風(fēng)險，甚至?xí)绊懪潆娋W(wǎng)運行狀態(tài)的精準感知，從而降低系統(tǒng)供電可靠性。對此，文獻［11］構(gòu)建了面向信息物理系統(tǒng)（cyber-physical system，CPS）的配電網(wǎng)狀態(tài)估計技術(shù)框架，梳理了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并總結(jié)了該領(lǐng)域的關(guān)鍵問題。

在CPS 視角下，配電網(wǎng)CPS 的攻擊可按其目標分為信息網(wǎng)絡(luò)攻擊與物理系統(tǒng)攻擊2 類，文獻［11］按照配電網(wǎng)系統(tǒng)可測、狀態(tài)評估與安全估計3 個層面，歸納提出了面向CPS 的配電網(wǎng)狀態(tài)估計關(guān)鍵技術(shù)架構(gòu)，從源荷耦合特性刻畫、檢測惡意數(shù)據(jù)攻擊、量化信息物理多重攻擊引發(fā)的系統(tǒng)安全風(fēng)險等角度分析了該領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸，從考慮網(wǎng)絡(luò)攻擊的配電網(wǎng)偽量測建模與分析、配電網(wǎng)虛假數(shù)據(jù)注入攻擊分析與防御、配電網(wǎng)CPS 安全風(fēng)險分析與可靠性評估綜述了該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。

隨著新型電力系統(tǒng)數(shù)字化進程的不斷推進，復(fù)雜多變的攻擊類型增加了配電網(wǎng)CPS 安全防御的難度，CPS 視角下配電網(wǎng)狀態(tài)估計需要考慮更多的模型不確定性、策略時空復(fù)雜性。為此，需要重點關(guān)注配電網(wǎng)狀態(tài)估計受分布式信息物理多重攻擊及其綜合防御方法，彌補當前配電網(wǎng)狀態(tài)估計在集中式、單一網(wǎng)絡(luò)攻擊與防御方法方面存在的不足；需要設(shè)計有效合理的資源防御對策以保護配電網(wǎng)量測系統(tǒng)免受虛假數(shù)據(jù)注入攻擊，根據(jù)系統(tǒng)運行可靠性與安全性要求決定保護哪些關(guān)鍵量測裝置，以及在這些量測裝置上部署多少防御資源從而確保系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性；需要開展考慮不良量測重構(gòu)的配電網(wǎng)安全狀態(tài)估計研究，面對差異化運行場景，提升攻擊破壞后的量測信息自修復(fù)能力。

6.2 數(shù)字化新型電力系統(tǒng)攻擊與防御方法

文獻［12］指出，依賴于計算機系統(tǒng)、控制軟件和通信技術(shù)的新型電力系統(tǒng)中，數(shù)字技術(shù)所存在的安全隱患使得新型電力系統(tǒng)極易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊。論文從數(shù)據(jù)攻擊、網(wǎng)絡(luò)攻擊和物理攻擊3 個方面介紹了數(shù)字化轉(zhuǎn)型下的新型電力系統(tǒng)攻擊模式。在數(shù)據(jù)攻擊方面，包括虛假數(shù)據(jù)注入攻擊、數(shù)據(jù)重放攻擊、中間人攻擊等模式；在網(wǎng)絡(luò)攻擊方面，包括針對新型電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)終端的時間同步攻擊，以及針對網(wǎng)絡(luò)傳輸層的拒絕服務(wù)攻擊等模式；在物理攻擊方面，包括采取暴力手段對其物理層設(shè)備進行破壞癱瘓、共振攻擊等模式。

根據(jù)攻擊事件周期性演化的全過程，文獻［12］將新型電力系統(tǒng)的安全檢測和防御方法分為攻擊前、攻擊中和攻擊后3 種。攻擊前安全防御策略是利用安全訪問與可信接入技術(shù)制定防御策略、配置防御資源，通過身份認證、安全加密實現(xiàn)對潛在的攻擊的提前有效阻隔；攻擊中安全防御策略是采用多級安全防線防御方法，利用應(yīng)用入侵檢測辨識與防御技術(shù)、基于密鑰的數(shù)據(jù)安全防護技術(shù)，降低各種攻擊的危害，保證電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定；攻擊后校正恢復(fù)通過取證分析和回溯加固、更新病毒庫或攻擊行為樣本庫做安全免疫，實現(xiàn)安全防御升級。

6.3 數(shù)據(jù)跨域流通泛安全邊界防護技術(shù)

文獻［13］指出，數(shù)據(jù)流通環(huán)節(jié)天然伴隨著數(shù)據(jù)安全與網(wǎng)絡(luò)安全的強耦合性、數(shù)據(jù)共享與隱私保護日益凸顯的矛盾性、內(nèi)外部環(huán)境的日漸嚴峻性，其安全防護難度在數(shù)據(jù)的全生命周期中最為突出。進而，從新型電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)流類型、電力數(shù)據(jù)流通特性和數(shù)據(jù)流通安全防護需求3 個方面，闡釋了新型電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)流通防護形勢，提出網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)據(jù)安全的邊界有待得到重塑，首要應(yīng)當保障網(wǎng)絡(luò)平面的數(shù)據(jù)管控能力，避免數(shù)據(jù)責(zé)任范圍與安全能力范圍相脫離。

在CPU 算力增速低于流通數(shù)據(jù)量增速且差距持續(xù)增大的局面下，專用數(shù)據(jù)處理器（data processing unit，DPU）憑借其“軟件定義+硬件加速”的設(shè)計特性與高性能、可編程、低成本優(yōu)勢，賦能電力數(shù)據(jù)流通安全。文獻［13］從DPU 可編程安全能力、DPU 賦能的電力數(shù)據(jù)流通泛安全邊界承載架構(gòu)、DPU 賦能的泛安全邊界防護技術(shù)體系、DPU 賦能的數(shù)據(jù)跨域流通協(xié)同安全防護應(yīng)用4 個角度，綜述了可編程數(shù)據(jù)平面技術(shù)在電力通信領(lǐng)域的應(yīng)用情況，圍繞DPU 的信息安全基礎(chǔ)設(shè)施可編程化改造可以優(yōu)化安全防護技術(shù)承載能力，進一步為在網(wǎng)安全防護、縱深防御、協(xié)同聯(lián)動防御、云/霧/邊分布式防護、AI 防御等安全模式提供良好環(huán)境。

文獻［13］提出，DPU 在電力場景下的部署配置應(yīng)遵循“以點帶面、先內(nèi)后外”的部署原則，與現(xiàn)有技術(shù)體系的優(yōu)劣勢相互協(xié)調(diào)。按照電力通信網(wǎng)絡(luò)的不同層次，將DPU 潛在部署場景劃分為邊緣側(cè)、電力內(nèi)網(wǎng)（電力骨干通信網(wǎng)）、云側(cè)以及內(nèi)外網(wǎng)邊界4 個部分，建議部署工作總體按照云服務(wù)設(shè)施、邊緣設(shè)施、內(nèi)外網(wǎng)邊界設(shè)施、電力內(nèi)網(wǎng)通信設(shè)施的優(yōu)先級順序協(xié)同推進，逐步針對電力信息內(nèi)網(wǎng)進行在網(wǎng)化架構(gòu)升級，開通云、邊之間的彈性可編程網(wǎng)絡(luò)能力，形成云、網(wǎng)、邊泛在化安全邊界防護體系。

6.4 數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的安全技術(shù)展望

針對數(shù)字化轉(zhuǎn)型中安全技術(shù)的發(fā)展，從態(tài)勢感知、可信控制、安全評估3 個方面展望新型電力系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中亟須解決的理論與關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，推動電力系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)與安全技術(shù)的深度融合。

1）市場環(huán)境下多主體的狀態(tài)估計問題

現(xiàn)有信息物理攻擊視角下的狀態(tài)估計，是針對利用傳統(tǒng)狀態(tài)估計方法的漏洞惡意數(shù)據(jù)注入帶來的錯誤態(tài)勢感知，引申出一系列的檢測和防御措施。在市場環(huán)境下，隨著微電網(wǎng)、虛擬電廠、智慧園區(qū)等一系列新運營主體的出現(xiàn)，配用電系統(tǒng)中呈現(xiàn)出多主體林立、感知控制邊界復(fù)雜的狀況，受資產(chǎn)分解、隱私因素等約束影響，配電網(wǎng)運營商不僅要感知自有資產(chǎn)的運行狀態(tài)和趨勢，還需要準確分析判斷鄰接交互主體的等值化運行狀態(tài)，需要引入全新的多主體狀態(tài)評估方法，為新型電力系統(tǒng)的安全運行提供態(tài)勢感知基礎(chǔ)。

2）海量分布式資源的可信控制問題

隨著海量的分布式電源、儲能系統(tǒng)、電動汽車、柔性負荷等分布式控制對象廣泛接入配用電系統(tǒng)。這些控制對象分散在不同位置，呈現(xiàn)出容量小、數(shù)量多、分布廣的特點。在針對海量分布式資源的協(xié)同控制中，一方面，會受通信傳輸能力、傳輸距離以及網(wǎng)絡(luò)帶寬等影響；另一方面，會存在數(shù)據(jù)注入、網(wǎng)絡(luò)攻擊等外部安全隱患。受分布式資源資產(chǎn)歸屬因素的影響，很難將所有受控對象都納入傳統(tǒng)電力系統(tǒng)Ⅰ區(qū)的控制范疇，亟須引入具有可信性、魯棒性、可追溯的安全控制模式，實現(xiàn)對海量分布式資源的集群化控制，支撐新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

3）信息物理社會融合的安全評估問題

文獻［23］從能源與電力轉(zhuǎn)型的本質(zhì)特征出發(fā)，提出了基于能源的信息物理社會系統(tǒng)（cyberphysical-social system in energy，CPSSE）的概念，為融合信息、物理、社會元素，研究跨領(lǐng)域多學(xué)科的能源轉(zhuǎn)型問題提供了分析框架?，F(xiàn)有電網(wǎng)安全評估技術(shù)主要從信息要素對物理系統(tǒng)的影響出發(fā)，考慮數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)信息安全對電網(wǎng)安全的影響。數(shù)字化轉(zhuǎn)型場景下，伴隨海量數(shù)據(jù)的跨域流通，電網(wǎng)中信息、物理、社會因素交互耦合不斷加深，需要進一步考慮用戶用能習(xí)慣、企業(yè)生產(chǎn)需求、車網(wǎng)互動特性等社會要素的影響，從感知層面挖掘用戶社會屬性，運用多維數(shù)據(jù)指導(dǎo)電網(wǎng)安全調(diào)控，提出融合信息、物理、社會交互耦合作用的電網(wǎng)安全評估方法，拓展新型電力系統(tǒng)的安全評估的內(nèi)涵。

7 結(jié)語

數(shù)字化技術(shù)已成為新型電力系統(tǒng)發(fā)展的重要驅(qū)動力。然而，數(shù)字技術(shù)的多樣性與電力系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了其相互融合過程是一項復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，由此形成了新型電力系統(tǒng)數(shù)字化技術(shù)的廣闊領(lǐng)域。本專輯力求在架構(gòu)上覆蓋新型電力系統(tǒng)的云-管-邊-端技術(shù)體系，在應(yīng)用上擷取狀態(tài)估計、運行分析、調(diào)度決策、安全防護等領(lǐng)域，從而兼顧專輯的完整性和論文內(nèi)容的技術(shù)深度，為后續(xù)更加豐富的技術(shù)研究提供思路借鑒。

最后，衷心感謝廣大科研工作者對本專輯的關(guān)注，感謝各位審稿專家的辛勤勞動。希望能夠借助本次專輯，與廣大科研工作者共同研討新型電力系統(tǒng)領(lǐng)域最新進展和發(fā)展方向，以期在相關(guān)領(lǐng)域涌現(xiàn)出更多的原創(chuàng)性成果，為中國新型電力系統(tǒng)的數(shù)字化發(fā)展作出更大貢獻。