电力数字智能技术发展与展望

本报告立足电力数字智能技术的功能定位及发展需求，从技术视角分析了主要关键技术的发展现状、主要应用和研发方向，并就数字智能技术对电力系统、电力企业、能源产业生态的潜在价值进行了评估。报告分为8章，第1章数字智能技术发展现状与电力领域的转型需求出发，分析提出电力数字智能技术的发展目标与定位；第2至7章，分别研究了传感技术、通信技术、控制技术、芯片技术、大数据与区块链、人工智能等6项关键技术；第8章总结了关键技术发展趋势，分别从新型电力系统构建、智能企业创新管理、“能源+信息+”产业融合发展、电力大数据赋能等4个方面，展望和描绘了电力数字智能技术高度发达的十大典型情景。

全球能源互联网发展合作组织（简称合作组织），是由致力于推动世界能源可持续发展的相关企业、组织、机构和个人等自愿组成的国际组织。注册地设在北京。合作组织的宗旨是推动构建全球能源互联网，以清洁和绿色方式满足全球电力需求，推动实现联合国“人人享有可持续能源”和应对气候变化目标，服务人类社会可持续发展。合作组织将积极推广全球能源互联网理念，组织制定全球能源互联网发展规划，建立技术标准体系，开展联合技术创新、重大问题研究和国际交流合作，推动工程项目实施，提供咨询服务，引领全球能源互联网发展。

前言
摘要
1 发展现状与趋势?001
1.1　发展现状?002
1.1.1　数字智能技术引领社会变革?002
1.1.2　电力领域广泛应用数字智能技术?003
1.1.3　电力发展促进数字智能技术进步?003
1.2　形势与要求?004
1.2.1　构建新型电力系统的要求?004
1.2.2　构建智慧运营体系的要求?005
1.2.3　产业协同融合发展的要求?006
1.3　目标定位?007
1.3.1　电力系统智慧升级?007
1.3.2　构建能源互联生态?009
1.4　关键技术?010
1.4.1　精准感知——传感（测量）技术?010
1.4.2　信息传递——通信技术?010
1.4.3　稳定运行——控制（保护）技术?011
1.4.4　核心要素——芯片技术?011


1.4.5　数据平台——大数据与区块链?012
1.4.6　决策支持——人工智能?012
1.5　小结?013
2 传感（测量）技术?015
2.1　技术现状?016
2.1.1　发展历程?016
2.1.2　应用现状?017
2.2　主要应用?025
2.2.1　核心电气量测量?025
2.2.2　发电设备状态感知?026
2.2.3　输电线路状态感知?028
2.2.4　变电设备状态感知?032
2.2.5　配电设备状态感知?036
2.2.6　用电设备状态感知?038
2.3　关键技术?039
2.3.1　MEMS传感器技术?040
2.3.2　光纤传感器技术?041
2.3.3　传感器组网技术?043
2.3.4　自取能技术?045
2.4　研发方向?047
2.4.1　低成本集成化?047
2.4.2　抗干扰内置化?048
2.4.3　多节点自组网?048
2.4.4　自取能低能耗?049
2.5　小结?050


3 通信技术?053
3.1　技术现状?054
3.1.1　发展历程?054
3.1.2　应用现状?057
3.2　主要应用?058
3.2.1　发电厂内通信?058
3.2.2　电力通信网?060
3.2.3　用户侧通信?063
3.3　关键技术?066
3.3.1　载波通信?066
3.3.2　光纤通信?069
3.3.3　微波通信?073
3.3.4　卫星通信?075
3.3.5　总线通信?076
3.4　研发方向?077
3.4.1　更大容量?077
3.4.2　更广覆盖?078
3.4.3　更低时延?081
3.4.4　更高安全性?082
3.5　小结?083
4 控制（保护）技术?085
4.1　技术现状?086
4.1.1　经典控制理论阶段?086
4.1.2　现代控制理论阶段?088



4.1.3　智能控制理论阶段?091
4.1.4　保护技术发展历程?092
4.2　主要应用?093
4.2.1　发电厂控制系统?093
4.2.2　电网调度控制?096
4.2.3　变电站综合自动化?102
4.2.4　用电需求控制?104
4.3　关键技术?105
4.3.1　经典控制?106
4.3.2　线性系统控制?107
4.3.3　非线性系统控制?111
4.3.4　系统辨识?115
4.3.5　模糊控制?116
4.3.6　神经网络控制?117
4.3.7　专家控制?118
4.3.8　遗传算法?119
4.3.9　广域保护?120
4.4　研发方向?122
4.4.1　随机最优控制?122
4.4.2　测—辨—控技术?123
4.4.3　广域控制技术?124
4.4.4　保护控制协同技术?127
4.4.5　系统保护?128
4.5　小结?129


5 芯片技术?131
5.1　技术现状?132
5.1.1　发展历程?132
5.1.2　应用现状?136
5.2　主要应用?141
5.2.1　智能电能表?142
5.2.2　电力通信?144
5.2.3　用电安全?145
5.2.4　资产管理?146
5.2.5　设备状态监测?147
5.3　关键技术?148
5.3.1　低功耗?148
5.3.2　可靠性设计?152
5.3.3　电磁防护?155
5.3.4　可测性设计?157
5.3.5　热仿真?160
5.4　研发方向?163
5.4.1　传感芯片?163
5.4.2　通信芯片?165
5.4.3　主控芯片?166
5.4.4　安全芯片?166
5.4.5　射频识别芯片?166
5.5　小结?168
6 大数据与区块链技术?169
6.1　技术现状?170


6.1.1　发展历程?170
6.1.2　应用现状?173
6.2　主要应用?176
6.2.1　系统运行?176
6.2.2　企业管理?178
6.2.3　市场分析?179
6.2.4　预测研究?181
6.2.5　市场交易?182
6.3　关键技术?183
6.3.1　多源数据整合?183
6.3.2　分析挖掘?184
6.3.3　分布式存储?185
6.3.4　并行计算?186
6.3.5　可视化?187
6.3.6　共识算法?188
6.3.7　非对称加密算法?189
6.3.8　点对点网络技术?190
6.3.9　智能合约?190
6.3.10　其他数据处理技术?191
6.4　研发方向?193
6.4.1　大数据采集和存储技术?193
6.4.2　大数据分析和挖掘技术?194
6.4.3　大数据安全和隐私保护?195
6.4.4　区块链核心技术提升?196
6.5　小结?198


7 人工智能技术?201
7.1　技术现状?202
7.1.1　发展历程?202
7.1.2　应用现状?206
7.2　主要应用?207
7.2.1　源荷预测?207
7.2.2　电网调度?209
7.2.3　设备运维?211
7.2.4　用电营销?213
7.2.5　规划设计?215
7.3　关键技术?215
7.3.1　机器学习?215
7.3.2　语音处理?219
7.3.3　计算机视觉?222
7.3.4　智能机器人?224
7.3.5　生物特征识别?226
7.3.6　专家系统?228
7.4　发展方向?229
7.4.1　群体智能?229
7.4.2　混合增强智能?230
7.4.3　认知智能?231
7.4.4　无人智能?232
7.5　小结?233
8 发展展望?235
8.1　技术发展趋势?236


8.2　发展情景展望?238
8.2.1　数字智能电力系统?238
8.2.2　智能企业管理?243
8.2.3 “能源+信息+”产业?244
8.2.4　电力大数据赋能?249

附录 缩写/定义?253