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。

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  随机很优控制​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