能源電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型簡析

【關(guān)鍵詞】能源；電力；數(shù)字化

能源電力作為保障日常民生的重要基礎(chǔ)資源，是經(jīng)濟創(chuàng)新和文明進步的催化劑，能源革命的持續(xù)發(fā)展改變了全球能源供給結(jié)構(gòu)，并深刻影響著全球經(jīng)濟發(fā)展進程。中國在“碳中和”行動藍圖規(guī)劃下，奠定了未來綠色能源和可持續(xù)能源發(fā)展的主基調(diào)，從而進一步加速了中國能源從粗放、低效向節(jié)約、高效方向轉(zhuǎn)變，這不僅對中國能源結(jié)構(gòu)提出了新的挑戰(zhàn)，同樣對中國能源電力體制亦是重大挑戰(zhàn)。

未來，以風電、光電等新能源為代表的分布式能源將進入全新發(fā)展期，而構(gòu)建清潔、低碳、高效的能源體系，需由能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)各方達成統(tǒng)一發(fā)展共識，從技術(shù)、標準、價格、市場等方面進行變革；雖然中國早已開啟能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，但在新的復(fù)雜環(huán)境下，能源電力數(shù)字化變革依然路途漫漫。

一、能源電力數(shù)字化轉(zhuǎn)型驅(qū)動因素

（一）數(shù)字化技術(shù)助力能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，賦能電力多元化發(fā)展

新基建催生新電力?！按笤茢?shù)物移智”等技術(shù)在電力領(lǐng)域的大規(guī)模、大范圍應(yīng)用賦能軟、硬件設(shè)備，實現(xiàn)電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負荷側(cè)及儲能側(cè)各類可控資源與信息的數(shù)據(jù)接入與處理，全面提升我國電力產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化水平。新基建以點帶鏈、以鏈帶圈，推動電力產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)、輸電、交易、用電的全鏈路數(shù)字化發(fā)展，助力可靠、安全、高效、智能的能源電力互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，全方位提高電力系統(tǒng)總體運行效率。

（二）數(shù)字技術(shù)助力高彈性、高韌性的新型電力系統(tǒng)構(gòu)建

電源側(cè)綠色轉(zhuǎn)型。保障電力生產(chǎn)的穩(wěn)定可靠是發(fā)電企業(yè)的首要任務(wù)，其次是響應(yīng)雙碳號召，推動發(fā)電環(huán)節(jié)的清潔低碳化轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)火電仍是發(fā)電側(cè)的主力軍，2021年火力發(fā)電量約占我國全社會發(fā)電量的71.13%，發(fā)電量同比增長8.4%。這意味著發(fā)電企業(yè)既需增加電源結(jié)構(gòu)多樣性，提升新能源發(fā)電業(yè)務(wù)占比，也需對其以火力發(fā)電（煤電）為主導(dǎo)的業(yè)務(wù)模式進行調(diào)整，建設(shè)清潔高效的火力發(fā)電系統(tǒng)。二者對數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用、電力生產(chǎn)的智能化程度均提出更高的要求[1]。以傳統(tǒng)火電為主營業(yè)務(wù)的企業(yè)需要利用數(shù)字技術(shù)提升生產(chǎn)和經(jīng)營環(huán)節(jié)的效率與效能，針對新能源發(fā)電業(yè)務(wù)，企業(yè)可通過將AI、5G等數(shù)字技術(shù)與風功率預(yù)測結(jié)合，提升新能源的發(fā)電與利用效率，增強其穩(wěn)定與安全性，解決棄風棄光等問題，從而緩解新能源發(fā)電對舊電力系統(tǒng)帶來的運行壓力。

（三）碳交易與電力市場改革加劇發(fā)電市場競爭

電力市場開放化。碳交易強調(diào)火電清潔化及低碳化，促使發(fā)電企業(yè)增加清潔能源裝機，并利用碳捕捉、碳封存等實現(xiàn)發(fā)電清潔化，側(cè)面增加以火電為主營業(yè)務(wù)的企業(yè)運營成本，縮窄其盈利空間。電力市場開放化促進電力市場交易，發(fā)電企業(yè)不遑抓住東風，實現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型。

（四）效率、安全、用戶滿意度及盈利能力全面提升

精益化運營。只有迅速適應(yīng)市場變化、發(fā)展新型的生產(chǎn)經(jīng)營模式、提升企業(yè)生產(chǎn)運營全流程的數(shù)字化水平，才能緊握企業(yè)利潤增長的秘鑰。除了基礎(chǔ)的生產(chǎn)與管理環(huán)節(jié)數(shù)字化，規(guī)模大、實力雄厚的企業(yè)更關(guān)注如何結(jié)合自身優(yōu)勢布局高附加值能源業(yè)務(wù)，探求發(fā)展新動能：一方面積極拓展綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)，向產(chǎn)業(yè)鏈下游延伸，開展能源規(guī)劃設(shè)計、多能源共贏的服務(wù)；另一方面加大售電業(yè)務(wù)布局，如建立線上售電平臺、培養(yǎng)售電業(yè)務(wù)人才、開展個性化定價與增值服務(wù)等。

二、能源電力數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心方向

（一）能源價值鏈整合

支撐企業(yè)向能源產(chǎn)業(yè)價值鏈整合商轉(zhuǎn)型，基于綜合能源類新興業(yè)務(wù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢，搶占價值鏈制高點。在對供給側(cè)與需求側(cè)、技術(shù)與市場的整合中尋求價值最大化。

通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型整合新型價值鏈上、中、下游全鏈條各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括：供（能源供應(yīng)）、售（售電）、發(fā)（發(fā)電）、儲（儲能）、配（輸配電）、消（用電）等，率先形成“互聯(lián)網(wǎng)+能源價值鏈整合”的運營模式：一方面，準確把握電力市場化交易機制改革新契機，將企業(yè)業(yè)務(wù)延伸至更加廣域的范圍，直接參與新型價值鏈中高附加值關(guān)鍵環(huán)節(jié)的運營；另一方面，對尚不具備條件直接參與運營的價值鏈環(huán)節(jié)加以整合，力爭實現(xiàn)頂層統(tǒng)一管理。綜上所述，全面提升企業(yè)在全球能源產(chǎn)業(yè)價值鏈中的地位，創(chuàng)造競爭優(yōu)勢。

（二）能源生態(tài)服務(wù)

一方面，為生態(tài)參與者提供多元化、平臺型的交易服務(wù)，整合“網(wǎng)對網(wǎng)、網(wǎng)對點、點對網(wǎng)、點對點”等多種交易模式，跨區(qū)域吸引客戶資源；另一方面，實時掌控能源生態(tài)圈內(nèi)的市場端供需關(guān)系，深度挖掘需求側(cè)習慣與市場變化規(guī)律，指導(dǎo)供給側(cè)生產(chǎn)定向，大范圍優(yōu)化資源配置，降低工商業(yè)成本，在國家要求降低電力能源環(huán)節(jié)和輸配電價格的背景下，大幅提升優(yōu)質(zhì)能源的輸配量。

（三）智慧能源運營

聚焦于企業(yè)生產(chǎn)活動、企業(yè)管理、市場營銷領(lǐng)域。通過對企業(yè)生產(chǎn)、管理和經(jīng)營活動的數(shù)字化，提高業(yè)務(wù)層的工作效率和質(zhì)量，提升管理層對所轄業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管控能力，提升數(shù)據(jù)對決策的支持能力。

通過構(gòu)建數(shù)字孿生電力能源，實現(xiàn)電力能源系統(tǒng)的量值傳遞、狀態(tài)感知、在線監(jiān)測、行為跟蹤，達到電力能源全環(huán)節(jié)感知，對電力能源全景及生產(chǎn)全過程數(shù)據(jù)進行全面采集和深度挖掘[2]，為公司各業(yè)務(wù)部門提供全面的數(shù)據(jù)和決策依據(jù)；同時，為市場端管理決策與生產(chǎn)端管理決策的匹配提供支撐。

三、能源電力數(shù)字化轉(zhuǎn)型的路徑

（一）深度經(jīng)營“互聯(lián)網(wǎng)+能源生態(tài)圈”，贏得未來競爭先機

深度經(jīng)營能源生態(tài)圈電商。深入研究電力市場化交易機制改革的相關(guān)要求，分析各類能源生態(tài)參與者（主要包括政府、科研機構(gòu)、能源產(chǎn)業(yè)鏈上下游各類企業(yè)及用戶等）同時作為生產(chǎn)者和消費者的多元化交易需求，設(shè)計能源生態(tài)電商平臺系統(tǒng)，交易內(nèi)容包括但不限于發(fā)電資源、多源化電力能源、儲能服務(wù)、輸配電服務(wù)、科研成果、能源衍生產(chǎn)品、數(shù)據(jù)分析服務(wù)（如電價預(yù)測服務(wù)）等；充分發(fā)揮電商平臺“供給側(cè)選擇多樣化、用戶話語權(quán)高，需求側(cè)感知群體化、供方定位準確”等優(yōu)勢，跨省、跨區(qū)域吸引平臺用戶；整合“網(wǎng)對網(wǎng)”“網(wǎng)對點”“點對網(wǎng)”“點對點”等多種交易模式，為平臺用戶提供個性化的供需智能分析服務(wù)；深度挖掘需求側(cè)習慣與市場變化規(guī)律，實現(xiàn)面向不同類型用戶的用電計劃交互與管理，指導(dǎo)供給側(cè)生產(chǎn)定向。

促進綠色清潔能源及新能源優(yōu)先性數(shù)字化交易。充分發(fā)揮電商平臺“導(dǎo)向性優(yōu)惠政策易于落地”等優(yōu)勢，促進綠色清潔能源及新能源的優(yōu)先交易與消納，有效降低清潔能源棄電現(xiàn)象。通過能源生態(tài)電商平臺實現(xiàn)用戶由發(fā)電企業(yè)直接購電、用戶與發(fā)電企業(yè)依據(jù)規(guī)則協(xié)商供電方式和價格機制的“工廠電”模式；結(jié)合云南等地水電等清潔能源優(yōu)勢，支持跨省、跨區(qū)域“點對網(wǎng)”“點對點”直接交易，突破地方保護桎梏；重點面向煤炭、鋼鐵、有色、建材行業(yè)用電“大戶”，以及工業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)、經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)、高附加值新興企業(yè)、各地明確的優(yōu)勢特色企業(yè)、條件允許地區(qū)的商業(yè)企業(yè)，落實用戶用電“話語權(quán)”。

（二）推進“互聯(lián)網(wǎng)+能源價值鏈整合”，搶占價值鏈制高點

形成未來電力能源價值鏈的頂層管理機制，采集并整合新型價值鏈上、中、下游全鏈條各環(huán)節(jié)關(guān)鍵要素數(shù)據(jù)，包括但不限于：供（能源供應(yīng)）、售（售電）、發(fā)（發(fā)電）、儲（儲能）、配（輸配電）、消（用電）等。率先形成“互聯(lián)網(wǎng)+能源價值鏈整合”的運營模式。

推進價值鏈上游智慧能源供應(yīng)整合。智慧能源供應(yīng)整合分為“不穩(wěn)定發(fā)電能源（如光伏、風電、水電等）整合”與“穩(wěn)定發(fā)電能源（如火電、核電等）整合”。其中：不穩(wěn)定發(fā)電能源整合以綠色清潔能源、新能源為主，應(yīng)用移動物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備主動采集影響出力效能的季節(jié)、氣候、自然條件等因素，整合第三方自然氣象數(shù)據(jù)，依據(jù)發(fā)電設(shè)施分布情況規(guī)劃分布式云計算資源，結(jié)合大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)對出力影響因素與出力效能之間的關(guān)系進行分析、預(yù)測，預(yù)判產(chǎn)能；針對穩(wěn)定發(fā)電能源，通過智慧供應(yīng)鏈管理相關(guān)系統(tǒng)的建設(shè)，實現(xiàn)能源供應(yīng)管理整合。

推進價值鏈中游分布式綜合能源發(fā)電整合。探索分布式綜合能源管理系統(tǒng)，采集并管理各類傳統(tǒng)能源，以及分布式綠色清潔能源、新能源大型、微型發(fā)電場站的發(fā)電量、分類定向售電量及輸配量等數(shù)據(jù)。

推進分布式智慧儲能整合。探索分布式儲能管理系統(tǒng)，整合各類集中式、分布式儲能設(shè)施，主導(dǎo)或參與各類儲能設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備標準的制定，采用統(tǒng)一標準采集儲能量數(shù)據(jù)，并與發(fā)電量、分類定向售電量及輸配量數(shù)據(jù)形成綜合大數(shù)據(jù)分析，精準掌控細分行業(yè)市場電能銷售、生產(chǎn)、存儲、消納全鏈條信息；主導(dǎo)或參與離網(wǎng)移動儲能設(shè)備及其物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)標準的制定，為新能源汽車智能換電站、智能充電車等價值鏈下游新型服務(wù)模式的普及奠定標準化技術(shù)基礎(chǔ)。

形成能源價值鏈一體化運營。在價值鏈“售、配、消”等環(huán)節(jié)中，使能源價值鏈智慧管理平臺與能源生態(tài)電商平臺以及新能源汽車智能換電站、智能充電車等新業(yè)態(tài)、新技術(shù)平臺形成共生一體化運營關(guān)系，由上述平臺采集并整合數(shù)據(jù)至能源價值鏈管理平臺。

（三）實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)，持續(xù)提升生態(tài)價值鏈整合服務(wù)能力

實現(xiàn)電力能源網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)代云計算互聯(lián)網(wǎng)運行模式的融合，將所有能源設(shè)備（包括集中和分布式的生產(chǎn)、儲能、輸配、用能等設(shè)備及輸電線路）的運行屬性及電能本身屬性描述為可量化認知的數(shù)字模型并實現(xiàn)互聯(lián)，使能源及數(shù)字信息在網(wǎng)絡(luò)中同步傳播，形成“數(shù)字雙胞胎”運行模式，實現(xiàn)能源與人之間的互動、人對能源的智能控制、能源與能源間的多元互補和一體化調(diào)節(jié)[3]。

實現(xiàn)能源 IP 管理。主導(dǎo)或參與能源互聯(lián)網(wǎng)標準、協(xié)議的制定；應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)及移動物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)，研究各類能源設(shè)備（包括但不限于生產(chǎn)、儲能、輸配設(shè)備及部分用能設(shè)備）的入網(wǎng)技術(shù)標準與模式；建立 IP 地址智能分配機制，為入網(wǎng)能源設(shè)備自動分配能源互聯(lián)網(wǎng) IP地址，實現(xiàn)企業(yè)設(shè)備 IP 化管理。

實現(xiàn)分布式能源云存儲。探索區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)，通過數(shù)字化管理平臺劃區(qū)域整合并管理分布式綜合能源發(fā)電及儲能設(shè)施，例如將大量建筑物或基礎(chǔ)設(shè)施（包括但不限于社區(qū)、工業(yè)園等）產(chǎn)出的可再生能源整合成微型虛擬發(fā)電廠，采用氫存儲等技術(shù)存儲間歇式能源，構(gòu)建微電力能源，形成類似信息互聯(lián)網(wǎng)云存儲的分布式能源云存儲。

實現(xiàn)分布式能源云共享與智慧路由。進一步聯(lián)通區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建廣域能源互聯(lián)網(wǎng)，跨區(qū)域共享云存儲中未被消納的能源或由電力能源企業(yè)統(tǒng)一調(diào)度至需求側(cè)，形成綜合能源在電源及空間層面的多元互補和一體化調(diào)節(jié)；探索能源互聯(lián)網(wǎng)智慧路由技術(shù)，結(jié)合能源互聯(lián)網(wǎng)交易及統(tǒng)一調(diào)節(jié)，通過人工智能算法選擇最優(yōu)路由將綜合能源從分布供給側(cè)統(tǒng)一調(diào)度并輸配至需求側(cè)。

實現(xiàn)能源智慧自適應(yīng)。通過能源互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)用電端的每一個家用電器根據(jù)能耗曲線設(shè)置最佳的開關(guān)時間并可隨時進行遠程遙控；建筑物能耗實時依據(jù)會議等活動的類型、人數(shù)和實時電價進行動態(tài)調(diào)整；城市的整體能源消耗和二氧化碳排放實時依據(jù)天氣和時間變化進行需求側(cè)編排以實現(xiàn)最優(yōu)適配。

探索國際能源互聯(lián)。探索通過跨國能源電商平臺進行電力能源競價與交易，將能源互聯(lián)網(wǎng)運營標準及模式率先推廣至周邊國家乃至國際。通過大數(shù)據(jù)，分析周邊國家用能需求動態(tài)及行業(yè)用能特點，為電力能源企業(yè)國際化企業(yè)戰(zhàn)略及國家“一帶一路”發(fā)展提供數(shù)字化平臺支撐及數(shù)字決策依據(jù)。

結(jié)語

當前中國的能源電力體制遭遇了巨大的挑戰(zhàn)和機遇。本文明確了能源電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的驅(qū)動力，并對其未來轉(zhuǎn)型的核心方向予以了論述。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合當前設(shè)計情況提出了能源電力數(shù)字化轉(zhuǎn)型的路徑。通過這些分析和探討，以期為中國能源電力體制的發(fā)展提供有益借鑒。在未來的研究之中，我們還需要進一步嘗試結(jié)合各地方實際情況提出切實可行的電力數(shù)字化轉(zhuǎn)型措施，進而為“碳中和”的實現(xiàn)提供一定的支持。