“碳中和”驅動下能源大數(shù)據(jù)中心建設的問題與對策

卜昆

摘要：利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云平臺等現(xiàn)代信息技術手段，能源大數(shù)據(jù)中心的建設將為我國能源結構的優(yōu)化升級和碳中和目標的實現(xiàn)發(fā)揮關鍵性作用。能源大數(shù)據(jù)中心將有效發(fā)揮數(shù)據(jù)中臺的集合功能，整合供給側和消費側大量多元數(shù)據(jù)，打破數(shù)據(jù)壁壘，實現(xiàn)信息共享，完成數(shù)據(jù)驅動的產(chǎn)品場景化設計，助力構建多維度的碳排放核算模型和減排方案，有效推動能源領域生產(chǎn)清潔化、消費電氣化和利用高效化。最后能源大數(shù)據(jù)中心的建設將為政府、企業(yè)、公眾等提供更適應未來發(fā)展趨勢的碳減排技術服務，有效支撐國家碳達峰、碳中和目標的實現(xiàn)。

關鍵詞：碳達峰；碳中和；能源大數(shù)據(jù)中心；數(shù)據(jù)中臺

一、前言

伴隨著人類經(jīng)濟和社會活動，自然環(huán)境中包括二氧化碳在內的溫室氣體濃度持續(xù)攀升，由此導致全球變暖、自然災害和極端氣候愈加頻繁出現(xiàn)。因此，全球范圍內的減排行動刻不容緩，國際社會于1997年通過了《京都議定書》，2009年召開哥本哈根世界氣候大會，2016年近200個國家簽訂了《巴黎氣候變化協(xié)定》，逐步形成了碳減排的全球共識，最終目的就是實現(xiàn)碳中和。我國的能源消耗以煤為主，石油、天然氣長期從境外大量進口，據(jù)國際能源機構（IEA）資料數(shù)據(jù)顯示，自2007年以來中國已是全球最大的溫室氣體排放國，為遵守《巴黎協(xié)定》的減碳承諾，急需優(yōu)化現(xiàn)有的能源結構，推進能源綠色低碳轉型，并倡導以人均歷史排放為基礎進行碳排放權分配的中國方案。2020年中國政府首次向世界承諾逐步實現(xiàn)碳中和的最遠期奮斗目標，持續(xù)加大減排投入力度，推動綠色技術創(chuàng)新。這一重大戰(zhàn)略舉措不僅會重塑中國能源結構，也會對經(jīng)濟產(chǎn)生正面的影響，帶來能源產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉型和智能化應用的普及。而在能源數(shù)字化和互聯(lián)網(wǎng)化方面，中國已具備了一定的技術和物質基礎。國家“十四五”規(guī)劃對大數(shù)據(jù)的發(fā)展進行部署，推動大數(shù)據(jù)融入社會經(jīng)濟發(fā)展各領域，數(shù)據(jù)中心建設也被中央正式列入新基建戰(zhàn)略，新一代數(shù)據(jù)中心成為發(fā)展的熱點。

本文基于國內外碳達峰、碳中和的相關政策和最新發(fā)展趨勢，尤其是當前中國對碳中和發(fā)展目的的遠景規(guī)劃和承諾，分析了能源大數(shù)據(jù)中心的框架結構和發(fā)展現(xiàn)狀，研究了在碳達峰、碳中和戰(zhàn)略中所起的關鍵作用，同時也指出了能源大數(shù)據(jù)中心構建過程中存在的主要問題，最后本文給出了相關政策建議。

二、“碳達峰、碳中和”提出的背景與意義

（一）政策背景

2020年9月22日，國家主席習近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表重要講話，向國際社會作出“碳達峰、碳中和”的鄭重承諾，中國將力爭二氧化碳排放在2030年前達到峰值，努力爭取在2060年前實現(xiàn)碳中和[1]。

雖然全世界二氧化碳排放總量還在持續(xù)增長，但是已經(jīng)有一部分國家實現(xiàn)了碳達峰。截至1990年、2000年、2010年、2020年這四年滿足碳達峰條件的國家數(shù)量分別為18個、31個、50個、54個，放眼全球美、日、歐盟等多數(shù)發(fā)達經(jīng)濟體已經(jīng)實現(xiàn)碳達峰。根據(jù)《巴黎協(xié)定》，2030年承諾實現(xiàn)碳達峰的國家有中國、新加坡、墨西哥和馬紹爾群島，統(tǒng)計下來截至2030年所有實現(xiàn)碳達峰國家的碳排放量將占全球總量的60%左右。

（二）主要意義

碳達峰、碳中和是造福于全人類的一次具有廣泛性和深刻性的歷史性變革，對于能源供給側和消費側的影響最大?？梢灾睋魵夂蜃兓@一第一次工業(yè)革命以來全球最核心的問題，并可以有效緩解與此相關的糧食危機、海洋污染、氣候變暖、能源短缺等一系列關乎人類共同命運和切身利益的重大現(xiàn)實問題[2]。

1.有助于實現(xiàn)社會經(jīng)濟高質量發(fā)展

在碳中和的進程中可以加速我國科學技術的發(fā)展，催生出新的技術標準，提升國際影響力，占領國際話語權的高地，吸引全球的高科技人才投身于中國的發(fā)展浪潮中，使得我國在第四次工業(yè)革命中處于第一梯隊。

2.有利于引領現(xiàn)代能源體系建立

碳捕獲和封存技術將更好地從商業(yè)利用轉向低成本、大規(guī)模實施，促進發(fā)電側擁有整套的碳收集和封存設備。利好電力電氣化的普及，分布式光伏、風能、核能等非化石能源發(fā)電占比將不斷提高，能源技術與數(shù)字技術融合發(fā)展，能源互聯(lián)網(wǎng)成為未來發(fā)展的方向。

3.有益于企業(yè)的轉型發(fā)展

隨著雙碳戰(zhàn)略的快速實施，相關企業(yè)將逐步淘汰落后產(chǎn)能，研究制定綠色發(fā)展戰(zhàn)略，不斷投資科技創(chuàng)新領域，節(jié)能增效，實現(xiàn)綠色和可持續(xù)轉型，催生出一大批世界領先的能源科技公司。

（三）能源大數(shù)據(jù)中心的關鍵性作用

大數(shù)據(jù)是實現(xiàn)碳中和的基礎性和關鍵性數(shù)字資源，能源大數(shù)據(jù)中心的建立可以有效匹配碳中和目標的實現(xiàn)。利用能源大數(shù)據(jù)中心強大的網(wǎng)絡效應，一方面可以高效方便地匯集各類數(shù)據(jù)資源，建立能耗數(shù)據(jù)平臺，促進碳排放數(shù)據(jù)體系建設，另一方面可以深度挖掘能源數(shù)據(jù)潛在價值，建立產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，支撐我國能源互聯(lián)網(wǎng)的建設，面向全社會推出服務實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的產(chǎn)品[3]。

三、能源大數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀與問題

（一）基本現(xiàn)狀

2018年12月中央經(jīng)濟工作會議第一次提出“新基建”概念。2020年4月國家發(fā)改委首次發(fā)布“新基建”內容，其中以大數(shù)據(jù)中心為代表的算力基礎設施建設被列為“新基建”的七大領域之一。國家電網(wǎng)公司作為全球最大的能源公共事業(yè)企業(yè)，于2019年3月成立了大數(shù)據(jù)中心，為響應國家能源局有關以電力系統(tǒng)為中心，加快能源互聯(lián)網(wǎng)平臺建設，推動能源生產(chǎn)、運輸、儲存、銷售、使用各環(huán)節(jié)設施的數(shù)字化升級的要求，將能源大數(shù)據(jù)中心建設列為公司“數(shù)字新基建”十大重點任務之一。2020年7月，國網(wǎng)北京市電力公司率先發(fā)布了《北京能源大數(shù)據(jù)中心的建設方案》，這是推動大數(shù)據(jù)中心建設的重要創(chuàng)新實踐，推進構建“平臺+數(shù)據(jù)+運營+生態(tài)”一體化發(fā)展的能源大數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚融合、共享交換和挖掘分析，打造能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，助力實現(xiàn)碳達峰、碳中和的目標[4]。

能源大數(shù)據(jù)中心是推動產(chǎn)業(yè)改革，助力碳中和實現(xiàn)的創(chuàng)新產(chǎn)物。它將包含煤炭、石油、天然氣、水能等傳統(tǒng)能源，以及太陽能、風能、核能等新能源數(shù)據(jù)匯聚共享，整合農業(yè)、工業(yè)、服務業(yè)等領域數(shù)據(jù)，進行處理、分析與應用的一體化平臺，實現(xiàn)能源上下游協(xié)同合作、價值創(chuàng)造，面向政府、企業(yè)、公眾打造經(jīng)營以電力為核心的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，更好地服務社會經(jīng)濟發(fā)展[5]。能源大數(shù)據(jù)中心架構如圖1所示。

能源大數(shù)據(jù)中心具有以下三個功能特點：

1.數(shù)據(jù)來源可靠精細

目前在國家能源局、省直轄市、能源行業(yè)企業(yè)等層面先期建立了相應的能源信息系統(tǒng)，這樣數(shù)據(jù)的抓取和接入便有一個良好的基礎。水、電、氣、熱、冷等能源行業(yè)中，例如電力的生產(chǎn)、運輸和消費全過程都裝配有一系列的自動化通信設備，通過遍布發(fā)電、輸電、配電網(wǎng)絡的各類傳感器和智能電表，從中獲得狀態(tài)監(jiān)測、環(huán)境感知、電能計量、故障預警等信息；用電客戶數(shù)據(jù)來自定期的企業(yè)報表、信息采集系統(tǒng)的自動采集召測和智能城市研究院等服務平臺的數(shù)據(jù)；政務信息來源于各級政府政務網(wǎng)站的公共數(shù)據(jù)、宏觀層面的發(fā)展數(shù)據(jù)和報送系統(tǒng)中的能源數(shù)據(jù)。

2.其發(fā)揮了數(shù)據(jù)中臺作用

面對海量的全領域數(shù)據(jù)，能源大數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)的治理功能，進而分析加工形成標準化的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，并把資產(chǎn)轉化為可視化的服務產(chǎn)品，最終使數(shù)據(jù)獲得高附加值，從而驅動政府決策、業(yè)務運營。首先，多樣的數(shù)據(jù)以“云”的形式存儲起來，為防止商業(yè)機密、涉密數(shù)據(jù)的泄露，對數(shù)據(jù)管理、監(jiān)控、風控和脫敏進行全過程的管控，提升網(wǎng)絡安全攻防能力，并形成數(shù)據(jù)目錄完善可視化功能配置[6]。其次，數(shù)據(jù)建模輸出標準化的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。例如：北京經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)便從地域、類型和行業(yè)等多維度建立碳排放分析核算模型，以面向用戶場景的資產(chǎn)體系組織起來，應用層面采用MySQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)存儲管理，采用Python進行數(shù)據(jù)挖掘、修復和分析，形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)。最后，將數(shù)據(jù)資產(chǎn)賦予服務化的功能，建立能源大數(shù)據(jù)中心基礎服務平臺，以能源大數(shù)據(jù)應用商店的形式，發(fā)布清潔能源消納大數(shù)據(jù)分析、多維度綜合能耗展示及高精尖產(chǎn)業(yè)活躍度監(jiān)測分析等一系列服務[7]。

3.可持續(xù)提供公共服務

面向政府、客戶、公眾以及企業(yè)自身等上層用戶，在經(jīng)濟、環(huán)保、信用等領域持續(xù)發(fā)力，推廣驗證示范性的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，促進數(shù)據(jù)應用變現(xiàn)。有助于加強政府能源監(jiān)管、制定決策方案；降低客戶生產(chǎn)成本、發(fā)展提質增效；改善公眾民生服務、個性化增值服務等；促進企業(yè)節(jié)能減排，引領創(chuàng)新驅動。

（二）國內外能源大數(shù)據(jù)中心建設經(jīng)驗

1.國內經(jīng)驗

國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)相繼成立了大數(shù)據(jù)中心，目前采用了混搭式技術架構，具備PB級數(shù)據(jù)存儲、秒級數(shù)據(jù)處理能力，匯聚了全網(wǎng)經(jīng)營管理數(shù)據(jù)和部分電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)。同時結合新型智慧城市建設，聯(lián)合地方政府和相關能源企業(yè)，因地制宜構建能源大數(shù)據(jù)中心。建設大型數(shù)據(jù)中心為海量數(shù)據(jù)存儲、計算、分析應用提供支撐。建設邊緣型的中小數(shù)據(jù)中心，為邊緣計算、智能執(zhí)行提供助力，通過云邊端協(xié)同，支撐數(shù)據(jù)快速分析處理和快速響應要求。

2.國外經(jīng)驗

美國作為能源大數(shù)據(jù)發(fā)展的先行者，擁有眾多領先世界的行業(yè)公司，先后出臺了對數(shù)據(jù)收集、發(fā)布、使用和管理等的具體法規(guī)，目前美國在法律框架、數(shù)據(jù)采集匯聚體系和道德規(guī)范等方面相對成熟。Data.gov是美國最重要的數(shù)據(jù)開放平臺，匯集了海量的數(shù)據(jù)信息、應用程序和軟件工具，使用API索引使得數(shù)據(jù)資源更便于使用。為進一步推動數(shù)據(jù)開發(fā)，成立“數(shù)字服務創(chuàng)新中心”，幫助用戶建設即插即用型網(wǎng)站，對移動應用程序進行規(guī)劃、測試、開發(fā)和發(fā)布，保證了安全高效。最早啟動大數(shù)據(jù)人才的儲備，這對世界各國大數(shù)據(jù)的發(fā)展起到引領作用。

（三）存在問題

目前能源大數(shù)據(jù)中心的建設處于剛起步的階段，需要不斷完善提升，各方仍在主動對接尋求突破拓展商務產(chǎn)品，結合實際需求完善體制機制。但是由于內外部數(shù)據(jù)共享存在壁壘、安全防護不足、質量水平不高、人才隊伍建設力量薄弱等難點，制約著能源大數(shù)據(jù)中心的健康發(fā)展。具體情況如下：

1.數(shù)據(jù)共享存在壁壘

基礎數(shù)據(jù)的匯集共享是開展數(shù)據(jù)治理的前提，在能源集團企業(yè)內部也存在信息溝通不暢的問題。國家法律法規(guī)對數(shù)據(jù)的流動有著政策性約束，壁壘效應對數(shù)據(jù)共享帶來的阻力更大，電、煤、油、氣、熱等能源行業(yè)，乃至涉及第一、二、三產(chǎn)業(yè)，它們都有一套自己的信息管理系統(tǒng)，存在著基礎設施不同、數(shù)據(jù)源頭各異、統(tǒng)計標準不一等諸多問題，同時巨大的差異化是擺在數(shù)據(jù)共享面前的鴻溝。

2.二是數(shù)據(jù)安全防護不足。數(shù)據(jù)共享的同時伴隨著安全風險，無限制抓取濫用、無監(jiān)管交易及未脫敏數(shù)據(jù)泄露等數(shù)據(jù)安全問題日益凸顯，因此提升安全防護的必要性尤為重要。2021年9月1日《中華人民共和國數(shù)據(jù)安全法》正式施行，我國數(shù)據(jù)安全領域便有法可依，為各行業(yè)數(shù)據(jù)安全提供強有力的保障。目前數(shù)據(jù)安全技術仍在發(fā)展提升中，沒有達到成熟應用階段，況且數(shù)據(jù)在不同生命周期里，有著不同安全技術。涉及安全保密工作，仍需要采取權限管理的方式來對數(shù)據(jù)進行保護和管理，缺乏實戰(zhàn)化的安全技防支撐體系。

3.數(shù)據(jù)質量有待提高。數(shù)據(jù)質量管理體系未完全建立，相關標準化建設不足，易錄入不準確不規(guī)范的無效數(shù)據(jù)，存在數(shù)據(jù)不可用、不好用的問題。發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)質量異動問題，無法及時糾正整改，缺乏數(shù)據(jù)質量閉環(huán)管控機制，數(shù)據(jù)價值難以有效發(fā)揮。數(shù)據(jù)建模缺乏動態(tài)擴展優(yōu)化，難以應對多場景的業(yè)務需要，持久性難以保障[8]。

四、能源大數(shù)據(jù)中心完善對策

能源大數(shù)據(jù)中心主動服務國家“雙碳”戰(zhàn)略，以“十四五”規(guī)劃為指引，不斷增加基礎設施的建設投入，持續(xù)打造數(shù)據(jù)中臺核心業(yè)務能力，夯實數(shù)據(jù)資源基礎管理，完善安全防護體系，凝練重點數(shù)字化需求，深化業(yè)務創(chuàng)新應用，旨在解決構建能源大數(shù)據(jù)中心的核心問題。

（一）基礎設施建設

積極開展信息系統(tǒng)基礎軟硬件新建擴容，開展云平臺和數(shù)據(jù)中臺軟件能力擴展和硬件擴容，支撐新增業(yè)務應用上云需求。加快推進大數(shù)據(jù)應用平臺建設，完善大數(shù)據(jù)應用平臺架構和功能，加強數(shù)據(jù)成果匯聚與沉淀，推進微門戶建設以及支撐細化頻道建設，強化平臺運營。不斷提升智慧物聯(lián)體系承載能力，提升智慧物聯(lián)體系易用性和全鏈路安全防護、在線監(jiān)測和運維支撐能力。

（二）打造數(shù)據(jù)中臺核心業(yè)務能力

基于數(shù)據(jù)中臺進行數(shù)據(jù)分析，夯實數(shù)據(jù)基礎，提升數(shù)據(jù)接入整合的時效性，深化數(shù)據(jù)質量控制。業(yè)務中臺支撐核心業(yè)務，強化業(yè)務中臺基礎支撐能力，構建統(tǒng)一服務管理和運營支撐能力。建設以需求和問題為導向的技術中臺，強化技術中臺建設和應用，實現(xiàn)移動門戶內外部溝通協(xié)作、多端互通。

（三）夯實數(shù)據(jù)資源基礎管理

建立數(shù)據(jù)質量管理體系，憑借數(shù)據(jù)質量管理體系，推進數(shù)據(jù)綜合治理水平，把控數(shù)據(jù)價值質量。強化數(shù)據(jù)分析應用，圍繞國家戰(zhàn)略落地、服務“雙碳”目標等打造大數(shù)據(jù)產(chǎn)品，聚焦提質增效等數(shù)據(jù)分析應用。提升數(shù)據(jù)共享水平，梳理數(shù)據(jù)共享負面清單，列入清單內的數(shù)據(jù)使用要履行脫敏審批流程，其余數(shù)據(jù)允許在公共管理領域共享使用。

（四）構建數(shù)據(jù)安全保障體系

推進全場景安全技防體系建設，開展數(shù)據(jù)安全對標和全生命周期管理工作，設計網(wǎng)絡安全防護體系以及全場景網(wǎng)絡安全運營體系，提升網(wǎng)絡安全監(jiān)測分析及處置能力。構筑精益化運維體系，圍繞云平臺的運維頂層設計、數(shù)據(jù)中心機房標準優(yōu)化設計、運維成熟度模型等構建精益化運維體系。堅持數(shù)據(jù)分類分級保護，依據(jù)《數(shù)據(jù)安全法》等法律法規(guī)要求，制定數(shù)據(jù)資產(chǎn)分類分級清單，建立數(shù)據(jù)層面的數(shù)據(jù)地圖和權限申請審批系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化分類分級打標簽工作。

（五）以需求為導向推進業(yè)務應用

加快大數(shù)據(jù)應用商店建設，打造數(shù)據(jù)產(chǎn)品體系，構建多元化可視應用場景，產(chǎn)出典型場景數(shù)據(jù)分析服務。拓展管理、生產(chǎn)、服務類業(yè)務應用，融通各業(yè)務環(huán)節(jié)， 深化生產(chǎn)管理系統(tǒng)、指揮系統(tǒng)、基建全過程數(shù)字化管理系統(tǒng)等。培育新興業(yè)務應用，研究能源大數(shù)據(jù)中心及數(shù)字化應用共性需求，形成能源數(shù)據(jù)確權、價值評估等咨詢設計成果，以及支撐碳新業(yè)務和新型能源系統(tǒng)的典型數(shù)據(jù)增值應用。

五、結語

能源大數(shù)據(jù)中心是在日益嚴峻的碳排放要求和國家數(shù)字化政策引導之下、結合能源互聯(lián)網(wǎng)理念，構建的面向社會各界的能源數(shù)據(jù)產(chǎn)品服務平臺，旨在打造“平臺開放、數(shù)據(jù)融合、應用眾創(chuàng)、安全可靠、運營規(guī)范”的應用場景，有序推動能源大數(shù)據(jù)的挖掘整理、融合集成、共享交互和迭代創(chuàng)新，打破數(shù)據(jù)孤島和資源壁壘，提高能源統(tǒng)計分析和監(jiān)測預測的綜合能力，創(chuàng)新能源行業(yè)監(jiān)管模式，培育新的業(yè)務模式，打造綠色能源生態(tài)圈，通過能源大數(shù)據(jù)中心的持續(xù)完善和投入建設，發(fā)揮其輻射帶動和正的外部效應，激發(fā)相關行業(yè)和產(chǎn)業(yè)的改革創(chuàng)新動能，為國家碳達峰、碳中和的遠景目標作出積極貢獻。

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作者單位：國網(wǎng)北京市電力公司亦莊供電公司

責任編輯：尚丹