报告指出，全球能源系统正加速向高比例可再生能源方向转型，但新能源的快速增长也给现有电网运行带来了显著压力。一方面，新能源出力的波动性大幅增加了系统运行复杂度；另一方面，输电网建设周期长、投资规模大，导致部分国家和地区出现明显的电网拥塞和新能源限发问题。
（一）新能源快速增长加剧电网运行压力
IRENA数据显示，2025年全球新增可再生能源装机达到692吉瓦，再创历史新高。随着新能源占比持续提升，多国电网开始面临输电容量不足、系统灵活性下降及局部拥塞等问题。其中，德国自2022年以来风电限发比例已超过5%,2024年光伏限发进一步上升；中国2024年风电和光伏限发率分别达到4.1%和3.2%。大量清洁能源因输电约束无法送出，既影响了新能源投资积极性，也增加了系统运行成本。
与此同时，电网扩建面临审批与建设周期长等现实困难。报告引用案例指出，新建输电线路通常需要7-10年才能完成许可和投运，已难以适应新能源快速增长的需求。在此背景下，如何在不大规模新建物理电网的前提下提升现有电网利用效率，正成为全球关注的重点。
（二）数字化正成为提升电网运行效率的重要手段
报告认为，数字化技术能够通过实时感知、预测分析和智能控制，提高现有电网的运行能力和资产利用率。报告强调，人工智能、机器学习、物联网、云计算、智能传感器等技术的发展，正在推动电网从传统的“静态运行”逐步转向“动态优化”。特别是在输电运行、设备运维及新能源消纳等领域，数字技术已开始产生实际价值。未来电网数字化不仅是技术升级，更涉及运行模式、监管机制及市场体系的深层调整。数字化电网需要更加开放的数据生态、更强的网络安全能力，以及适配的新型监管框架。
（一）案例研究1：通过动态拥堵管理提升电网可靠性与容量
传统电网受制于N-1安全标准，常将线路传输限制在物理容量的50%-60%，造成量闲置能力。美国Splight公司开发的动态容量管理平台，通过预测性AI和亚秒级实时控制，能够在保障安全的前提下将输电利用率推升至接近物理极限。该平台直接接入电网监控系统，实时监测潮流和电压，在发生紧急情况时可自主调整发电出力、储能充放电或大负荷需求，避免线路过载。
（二）案例研究2：通过预测性方法优化电网维护
针对新能源项目并网排队时间过长的问题，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）研发固定接入管理系统。传统模式下，新项目必须等待电网预留出足够输电容量方可接入；而非固定接入允许新能源项目在承诺无条件接受电网实时限发指令的前提下，利用电网剩余容量提前并网。该系统包含三大模块：网络约束管理系统（预测潮流并识别拥塞区域）、电力供需控制系统（计算各机组限发量）、限发指令系统（通过专线或互联网下发指令）。
（三）案例研究3：通过非确定性并网加速可再生能源部署
西班牙配电运营商Iberdrola运营约26.5万公里线路、9.9万个配电站、1185个主变电站及1140万个智能电表。面对西班牙监管要求高压线路至少每三年全面巡检一次的高昂压力，该公司引入梯度提升、贝叶斯分析、人工神经网络和数据挖掘等机器学习算法，利用物联网传感器实时采集设备状态数据，精准预测电缆接头、变压器等关键资产的失效概率。
（四）案例研究4：制定国际互操作性标准
随着分布式能源资源快速增长，包括储能、电动汽车、热泵和智能充电设备，不同厂商设备之间的数据互联和协同控制成为关键瓶颈。报告引用数据指出，目前全球约有4000万个低碳终端设备具备智能调节能力，到2030年预计将增长至2亿个。然而，各原始设备制造商（OEM）的应用编程接口（API）互不兼容，导致设备难以统一调度。由美国电力科学研究院（EPRI）与Kraken公司发起的Mercury联盟，致力于打破这一割裂局面，开发类似“蓝牙”的统一通信与认证标准。
（五）案例研究5：借助能源管理系统与虚拟电厂推进分布式能源的灵活性应用
Fusebox公司开发了一套基于机器学习的跨区域聚合操作系统，能够将家庭、商业和工业场景中表后能源资产（屋顶光伏、储能、电动汽车、智能家电等）连接、管理并参与市场交易。该系统兼容100多种设备，支持资产所有者在监控用能的同时，通过能源管理系统（EMS）实现最大自发自用，并将余电上网创收。更重要的是，该系统可将所有连接资产转化为虚拟电厂，自动生成竞价策略，参与调频、备用等辅助服务市场。
（六）案例研究6：通过能源管理系统和数字化解决方案构建高效能源系统
在英国，三菱电机向最大的配电运营商UKPN部署了名为“Strata Grid”的分布式能源资源管理系统DERMS。该系统通过实时监测配网潮流，在即将发生拥塞前向DER设备发出柔性限发指令，实现了新能源的低成本快速并网，避免了传统电网扩容的高昂投资和漫长等待。在日本北海道，三菱电机为北海道风电输电公司建设了540兆瓦风电场，并配套240兆瓦电池储能系统。该区域输电容量仅为300兆瓦，峰值负荷约5-6吉瓦，风电场的装机规模已超出电网承载能力。
国际可再生能源署2025年创新周展示的案例研究，验证了其报告《数字化与人工智能助力电力系统转型：G7视角》中所提出的五大价值集群（监测、预测、运行优化、终端用户自动化和透明度）的现实意义。该报告还提出了一种效益导向法，将关注重点从技术特性转向系统运营商、市场参与者和终端用户可获得的实际成效。这种理念贯穿于本报告的六个案例研究，展示了数字化技术如何切实提升可靠性、灵活性、经济效益和可再生能源消纳能力。
报告认为，数字化转型仍面临数据质量、网络安全、互操作标准缺失以及监管机制适配等挑战。报告指出，实现数字技术在电力系统中的广泛应用，需要进一步加强电力、数字技术和公共部门的协同，完善数据治理和标准体系建设，推动数字基础设施与电网现代化同步发展。根据IRENA与气候政策倡议组织（CPI）测算，为实现1.5C情景目标，全球电网基础设施年投资需由2024年的3590亿美元提升至6710亿美元，数字化和智能化将成为支撑未来电网扩容升级和高比例可再生能源发展的重要方向。
译自：
Digitalisation and AI for transformingpower systems：Case studies from IRENA Innovation Week 2025,May 2026 by IRENA
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