“电力系统是世界上最复杂的工业控制系统和网络，在构建以新能源为主体的新型电力系统过程中，海量新能源接入，将导致电力系统运行调度面临巨大挑战。”国家中青年科技创新领军人才、南方电网公司首席技术专家、南网数字集团总经理李鹏在接受《中国能源报》记者专访时表示，“经过长期研究实验，以‘伏羲’芯片、‘极目’系列传感器为代表的国产关键电力装备，已得到日益广泛应用。数字化、智能化技术将为电网数字化转型，发挥关键支撑作用。”
为推动“双碳”目标落实落地，我国数字电网核心元器件和关键技术装备国产化进程日新月异。李鹏认为，当前高性能电力基础装备已打破国外垄断，成功实现“从零到一”的技术突破。创新动力正推动我国数字化技术引领世界电网发展。
■■ 在纳米级尺度上
实现大规模算法集成
“这是行业首创。”李鹏告诉《中国能源报》记者，“在技术攻关之初，‘伏羲’团队没有任何现成经验可借鉴，完全是摸着石头过河。”
作为数字电网关键处理器件，电力芯片是高性能电力基础装备国产化的一个代表成果。李鹏介绍，南方电网公司多年来大力投入研发最新款电力芯片，通过将数字化装备的常用运算功能进行单元化分解，重新定义了满足运算需求的基础运算单元，发明了数据采样、时间同步、参量计算等多类型电力算法硬件计算引擎，最终在纳米级尺度上实现了大规模算法集成。此外，最新研发的电力芯片还嵌入了电力专用算法硬件计算引擎，实现海量数字信息的并行、快速处理，具备安全通信能力。
李鹏表示，电力专用算法硬件计算引擎是集成电路及电气工程学科融合成果，在研发过程中，还聚集一批跨专业、学科人才，以及通过多个产学研用单位实现跨学科合作，才完成新款电力芯片及围绕国产芯片的整套软硬件技术体系架构的研究及工程化。
做好技术研发，下一步就是打造国产芯片平台生态。李鹏指出，相比进口芯片完善的软硬件平台与丰富的工具链，国产指令集、内核的生态显得相对简陋。因不熟悉国产指令集、不熟悉国产开发环境，适配开发费时费力，有不少厂商因此放弃使用国产芯片。
为降低用户使用技术门槛，完善国产芯片应用生态，李鹏表示，研发人员针对电力工控场景开发了一系列基础功能组件，适配多款主流操作系统，针对变电、配电、新能源等场景设计系列典型应用开发平台与核心控制模组，有效降低终端厂商针对芯片的验证、平台切换、应用移植难度，为国产芯片打开销路。
目前，“伏羲”芯片通过嵌入充电桩、电能表、集中器，已完成电力监控、能源计量和智慧能源三个新型电力系统场景应用。李鹏表示，以“伏羲”芯片为代表的的电力芯片量产意味着我国电力主控芯片由“进口通用”迈向“自主专用”，实现“从零到一”的突破，为我国芯片产业发展注入了强心剂。
■■ “极目”传感器
打通电网“任督二脉”
除积极研发电力芯片外，李鹏告诉《中国能源报》记者，为支撑数字电网建设，南方电网公司更是从云、管、边、端等多个方向，部署实施了一系列数字化、智能化技术，“极目”系列传感器更是为电网数字化发展注入新动能。
“对于数字电网来说，传感器就像人体的神经末梢一般，无时无刻不在感知和产生各类量测数据，是物理电网数字化的关键基础元件。”李鹏表示，“然而，传统的电力互感器体积大、造价高、需停电安装，难以满足对电网进行全面、及时、精准感知以保证系统安全可靠运行的要求。”
“极目”系列传感器成为了解决方案。据《中国能源报》记者了解，过去5年，多款“极目”系列传感器投产使用，为我国电网数字化发展打通了“任督二脉”。
2018年，世界首套粘贴型微型智能电流传感器“极目-D”在广州挂网运行。这款传感器仅有厘米级的尺寸、几十微瓦的功耗，具备自取能的能力，源源不断地将电缆中电流的信息采集、计算、传输到信息系统，从根本上改变了中低压电力系统电流量测不准确、不充分、不及时的问题，大幅提升了配网的透明化程度和精益化管理程度。
2021年6月，输电线路多物理量集成传感器“极目-T”在香格里拉500千伏建太甲线完成带电安装并投入运行，成为了国内首套输电线路全景智能监测装置。2023年5月，全电压等级微型智能电流传感器“极目-P”在贵州电网铜仁220kV孙家坝变电站110kV孙香线完成产品挂网并稳定运行至今，这也标志着电流非侵入式等电位测量由“监测”向“保护”实现里程碑式的跨越。
李鹏表示，经过数年持续攻关，在技术架构、传感芯片、取能调理、无线通信、装置及系统等方向，国内都已建立完整的电力微型传感器技术体系。“极目”系列传感器突破了宽频大量程磁场/电流、电场/电压非侵入式测量技术和自取能无线通信共性核心技术，实现从传感技术原理到产业应用的创新突破，开创了芯片化、数字化电力微型传感的新方向。
■■ 破解高端人才
储备不足窘境
“在培养人才方面，我们引入了创新人才引进与激励机制，结合协议薪酬机制，实行‘三年考核+年度评议’的柔性评价方式，面向全球开展高层次人才、领军专家招聘和团队整体引进；在骨干人才培养方面，公司鼓励在电力芯片、智能传感、人工智能、绿色能源等前沿方向‘揭榜挂帅’，让年轻的科学家摆脱资历、岗级的限制，自主组建创新团队。”李鹏表示。
电网数字化基础夯实，专业化人才是筑起技术高楼的关键。在李鹏看来，数字化人才是当今时代最稀缺的资源。电网数字化转型需要数字化技术与行业知识、工业机理深度融合，难以直接复制其他行业的经验和成果。为此，必须培养发展自己的科研力量和团队，才能为企业数字化转型提供持续、可靠的支撑保障。
依托人才支撑，南网数字集团自成立以来，已经取得一系列技术突破和成果。李鹏表示：“通过自主研发的电网管理平台，公司构建了全国第一个覆盖电网行业全域的统一数字电网模型，横向贯穿发、输、变、配、用能量全过程，纵向打通规划、采购、运行、检修供应链全环节，显著提升了业务运行效率，提高了供电服务质量和客户满意度。”
