能源電力數字化轉型關鍵問題探討

李睿 田士君 叢鵬偉 肖漢雄 馬莉

當前，以大數據、云計算、物聯網、移動通信、人工智能、區塊鏈（以下簡稱“大云物移智鏈”）為代表的新一輪科技革命和產業變革深入發展，正在重構全球創新版圖、重塑全球經濟結構。對于能源電力行業，數字技術與能源技術的融合應用，將不斷推動能源電力低碳化發展、市場化變革、產業鏈升級、現代化監管，實現能源革命與數字革命的融合并進，正在并將持續改變傳統能源格局，支撐新型電力系統構建，保障我國碳達峰、碳中和目標實現。

一、數字化助力能源電力低碳化發展

（一）數字化能夠有效助力能源生產加速清潔化

“碳達峰、碳中和”目標下，新能源持續快速發展，并主要通過轉化為電能加以利用，預計2030年風電和太陽能發電裝機規模將超過煤電，成為第一大電源，國家電網公司經營區范圍內的風電、太陽能發電總裝機容量預計將達到10億千瓦以上。屆時非化石能源占一次能源消費比重也將由2020年的16%提升至25%左右。但新能源所固有的隨機性、波動性和不確定性，導致大規模、高比例并網將給電力系統的電力電量平衡、安全穩定運行等方面帶來諸多風險挑戰。在此背景下，數字技術的廣泛應用能夠實現對海量新能源設備的電氣量、狀態量、物理量、環境量、空間量、行為量的全方位監控，并通過大數據分析與智能決策，有效提升新能源發電出力預測精度、運行調控智能水平、運行維護能力，提高新能源并網的友好性，確保以新能源為主體的新型電力系統的安全穩定運行。同時，利用數字技術構建新能源云等工業互聯網平臺，還能夠通過對新能源發電數據科學分析和合理利用，有效促進風電、太陽能發電等新能源發電的科學規劃、合理開發、高效建設、安全運營、充分消納。

（二）數字化能夠有效助力能源消費高度電氣化

電能是清潔、高效的二次能源，在工業交通等不同領域和生產生活各個方面電能替代化石能源的廣度深度將持續擴大。預計2030年我國電能占終端能源消費比重將由2020年的27%提升至35%以上，逐步成為終端能源消費的主要品種。與此同時，電力用戶用能需求也已經呈現出多元化、智能化、互動化發展趨勢。數字技術的廣泛應用，能夠實現終端用戶數據的廣泛交互、充分共享和價值挖掘，提升終端用能狀態的全面感知和智慧互動能力，支撐各類用能設施高效便捷接入，保障各類市場主體的互動與靈活交易，從而滿足各類客戶個性化、多元化、互動化用能需求。智慧車聯網平臺是數字技術促進能源消費高度電氣化的典型案例。目前國家電網公司已經建設形成了全球規模最大、接入充電樁數量最多、覆蓋區域最廣的智慧車聯網平臺，累計接入充電樁超過100萬個，服務近600萬電動汽車用戶，實現了電動汽車車主一鍵找樁、智慧充電。同時，依托智慧車聯網平臺創新綠電交易機制，有效推動了北京、浙江、重慶等試點城市車主用上了來自青海、甘肅等地的清潔電、綠色電，助推新能源汽車產業網聯化、智能化加速發展，推動了能源消費的低碳化轉型。

（三）數字化能夠有效助力能源利用日益高效化

隨著我國節能減排降耗力度不斷加大，能源綜合利用效率逐步提升。預計2030年單位GDP能耗將降至2020年的63%。電網連接能源生產和消費，作為能源轉換利用和輸送配置的樞紐平臺，在促進各類能源互通互濟、高效配置、綜合利用等方面的作用日益凸顯。數字技術的廣泛應用，一方面能夠助力電力系統實現“源網荷儲”各個要素可觀、可測、可控，有效提升電力系統運行整體效能；另一方面，也能夠發揮能源數據要素的放大、疊加、倍增效應，支撐電網向能源互聯網升級，實現電熱冷氣氫的多能互補和高效利用。以國家電網公司為例，通過利用數字技術支撐需求側資源參與系統調節，在江蘇建成了世界首個大規模“源網荷儲”友好互動系統，毫秒級負荷控制能力達到310萬千瓦，實現了以更加靈活高效的方式保障電力安全可靠供應。

二、數字化助力能源電力市場化變革

（一）數字化催生新興市場主體

“大物云移智鏈”等數字技術發展，使得“源網荷儲”雙向互動、需求側智能控制成為可能，極大地促進了分布式能源并網消納技術、需求響應技術、儲能技術、電動汽車等發展。依托數字化信息通信和互聯網技術，聚合賦能“源網荷儲”全要素各類分散、沉睡、可調資源，通過參與帶曲線中長期交易、現貨市場和輔助服務市場，為運營商、分散資源等新興市場主體提供開放共享生態，催生了虛擬電廠、微電網、綜合能源系統等新模式新業態，豐富了市場主體構成，提升了市場活力。目前，國家電網公司充分利用數字技術開展“虛擬電廠運營”相關實踐，通過構建虛擬電廠智能管控和技術支撐平臺，廣泛集聚可調節工商業、智慧樓宇、智能家居、電動汽車充電站等需求側資源，光伏電站、儲能等分布式可再生能源等供給側資源，實現調度、交易、用戶、供應商等源網荷儲各類市場主體廣泛參與、靈活互動。

（二）數字化助力市場透明度提升

自2015年新一輪電力體制改革啟動以來，我國電力市場化建設取得了積極成效，交易規模逐年增加。隨著市場主體數量和市場化交易電量迅猛增長以及電力交易品種的不斷豐富，大量的預測、申報、出清、結算等市場數據需要向市場主體及時準確披露。電力市場信息披露平臺依托數字技術，集成對外數據接口，支持市場主體通過系統對接方式批量獲取數據，實現信息披露智能化、自動化。為市場主體提供及時、準確、范圍更廣、頻度更高、顆粒更細的電力市場信息，有效消除信息不對稱，促進市場主體提高交易決策水平，避免市場價格扭曲和不當套利，保障市場主體合法權益，為建立市場化、高透明度、高效率的電力市場提供有力支撐。

（三）數字化服務綠色電力交易

區塊鏈技術具有分布式高冗余存儲、時序數據很難篡改偽造，且去中心化信用的特點，綠色電力交易平臺采用區塊鏈技術，全面記錄綠電生產、交易、傳輸、消費、結算等各個環節信息，充分發揮區塊鏈多點共識、防篡改、可溯源等特性，實現綠電交易全流程可信溯源，提高綠電消費認證的權威性。為后續綠電市場與碳市場、綠證認購、可再生能源消納責任權重政策的銜接，建立全國統一的綠色電力認證體系等提供重要支撐。

（四）數字化服務市場監管現代化

電力大數據蘊藏大量信息，具有覆蓋范圍廣、價值密度高、實施準確性強等優勢，大數據等先進技術為監管提供新工具、新手段，有利于提升監管能力和監管效率、大幅降低監管成本。依托電力大數據和數字化平臺向監管機構提供市場監管信息，探索與相關監管機構建立數據接口，實現監管所需數據實時共享，充分發揮電力大數據監管價值。助力監管機構實現監管手段現代化。

（五）數字化服務市場主體征信評估

數據是信用量化分析的入口，交易機構連接著市場供需雙方及售電服務方等企業，擁有市場主體的基礎屬性信息、全過程運營信息以及市場行為信息等，在信用信息挖掘分析方面具備天然的條件。海量的市場注冊、交易、履約及結算信息與市場主體的信用狀況密切相關。基于大數據技術對這些海量信息進行挖掘及應用分析，為開展專業化的電力市場信用信息挖掘分析提供了基礎，使得“互聯網+大數據”模式下的電力市場主體信用評價成為可能，為應對新形勢下電力市場信用風險問題，防范電力市場主體信用風險，以及建立相應的信用風險防范機制提供了重要支撐。

三、數字化助力能源電力產業鏈升級

（一）數字賦能產業生態，推動能源電力產業鏈互聯共享

傳統能源電力產業鏈上下游的企業之間合作固定、方式單一。數字化可以大幅度降低產業、企業之間的對接成本，產業、企業、組織、個體之間可以“任意”組合，各方發揮自身所長，優勢互補，形成互聯互通的產業生態，促進產業集群式發展，引領企業融通發展的互助共進格局。能源互聯網作為能源電力產業鏈的生態平臺，數字化在其構建過程中起到關鍵作用。以數字技術為核心的信息層是能源互聯網的“神經系統”，打破了傳統的能源電力系統的物理壁壘，實現能源電力產業鏈的互聯互通和協同共享。“互聯”是通過先進的量測系統與通信網絡，實現電、熱、冷、氣、交通的多能信息可觀、可測以及互聯，構建多能流系統，為能源的管理、共享和交易提供平臺，是能源電力產業鏈創造價值的基礎。“共享”是能源互聯網的精神，通過信息層實現能源資源的數據化和透明化，并將數據開放給產消者，盤活和優化能源資源，推動形成能源電力產業鏈生態共建的良好環境。

（二）數字賦能改革發展，助力能源電力產業鏈降本提效

數字化賦能的核心是“降低成本、提升效率”。5G、物聯網等數字技術驅動能源電力產業鏈上下游企業實現更大范圍的數據資產共享和復用，打破產業鏈上下游的壁壘，推動能源電力技術創新發展，幫助能源電力產業鏈整體實現降本增效，提升我國能源電力產業國際競爭力。作為數字化助力能源電力產業鏈降本提效的典型案例，綜合能源系統整合了能源電力產業鏈上供應端和需求側，以智慧能效管理云平臺為核心，通過多能互補的冷熱電三聯供、分布式光伏及儲能微網、工業余熱余壓利用等形式，有效提高能源系統綜合利用效率，降低用能成本。

（三）數字賦能風險防控，保障能源電力產業鏈安全可靠

能源安全是關系國家經濟社會發展的全局性、戰略性問題，而能源電力產業鏈安全是保障國家能源安全的關鍵環節。能源電力產業鏈的協調鏈條長，跨行業信息融合度差，容易出現漏洞，導致各環節的供需風險、市場風險在產業鏈上下游傳導。通過數字技術，建立能源電力產業鏈安全預警系統，能夠盡早發現威脅能源安全的潛在因素，進而采取措施消除危險，確保能源產業安全可靠。安全預警系統依賴先進的量測系統與通信網絡收集數據和傳遞安全預警信息，也依賴機器學習模型對數據進行分析計算處理，得到能源電力系統的運行狀態評估的預警結果。能源電力產業鏈涉及一次能源供應、“源網荷儲”等多方主體，且碳中和目標催生了儲能、微網等新興主體，以及虛擬電廠等多樣化商業模式，更需要通過數字化賦能風險防控，健全能源電力產業鏈風險預警系統。

四、數字化助力能源電力現代化監管

（一）數字化將緩解監管需求擴張與監管力量不足的長期矛盾

隨著電力市場化改革和新型電力系統建設的深入推進，電力市場層次逐步增加，分布式能源、綜合能源系統、微電網、儲能等新型能源市場主體廣泛接入，監管對象種類和數量將長期快速增長。但各級能源監管機構的監管力量有限，很難適應愈發繁重的監管任務。新型電力系統高度融合數據流與能源流、業務流，為破解監管力量不足的難題提供了根本途徑。未來的電力監管將建立在全場景、全領域、全業務數據采集與數據分析的基礎上，綜合運用大數據、人工智能等先進數字技術，從多渠道收集的海量監管信息中智能過濾有效數據，篩選線索，排查風險，聚焦問題，實現非現場、低成本、全覆蓋的數字化監管，使數字技術成為監管力量的“倍增器”。

（二）數字化將促進監管方式高效迭代創新，不斷科學完善

新型電力系統構建將導致電力系統、電力市場的運行發展規律發生全面而深入的變化，從而使監管規律相應發生一系列變化，這對監管部門認知規律的水平提出了前所未有的高要求。在規律性認識相對滯后的階段，先進數字技術能夠通過對現實數據的深度挖掘發現數據的潛在價值和相互聯系，由此揭示傳統手段難以發現的事物運行規律。先進數字技術能夠支撐監管部門持續提升對能源電力系統運行及監管規律的認識水平，迭代優化監管方式和監管策略，在復雜多變的形勢下維護電力系統安全穩定運行和市場主體正當權益，并從更加系統性、全局性的角度實施監管，提升監管決策的科學性，規避監管負面效應和風險。

（三）數字化的電力監管將更有力支撐國家治理體系

在電力數字化監管體系逐步發展完善的過程中，監管部門基于時間、產業、地域等多維度整合收集的電力數據將更加細致深入，覆蓋的場景也將進一步增加。在先進數字技術的輔助下，監管部門將可以利用日趨廣域化、精細化的電力監管數據管理、調控經濟活動，促進國家治理體系完善。以碳排放管理為例，監管部門可依托電力數據為重點行業和企業開展精準畫像，實時掌握企業用能與排放情況，實現“碳足跡追蹤”“碳核查”“碳預警”等功能。在信用管理領域，監管部門可通過能源電力行業信用信息平臺廣泛整合安全生產、工程建設、節能環保、企業管理等方面信息，服務市場主體誠信狀況評價，并在政務許可、信貸發放等領域綜合運用。

五、結語

總的來看，“大云物移智鏈”等數字技術將在能源生產、消費、體制、技術各領域深度應用，同時也是能源電力開放合作的關鍵領域和重要抓手之一。推進能源電力數字化和智能化轉型升級，能夠支撐“四個革命、一個合作”能源安全新戰略深入實施，是完整準確全面貫徹新發展理念新發展理念的迫切選擇。同時，能源電力數字化和智能化轉型升級也能夠有力促進能源生產、傳輸、存儲、交易、消費全鏈條的能源電力數據連接，推動供需對接、要素重組、融通創新，提升產業協調、精益管理、智慧服務能力，為我國能源電力行業轉型發展提供前所未有的發展機遇。當前，需要重點在低碳化發展、市場化變革、產業鏈升級、現代化監管等方面持續加強應用場景的挖掘和重大問題的研究，保證能源電力行業數字化轉型升級的行穩致遠。

注釋：

①源網荷儲是一種包含“電源、電網、負荷、儲能”整體解決方案的運營模式。源網荷儲可精準控制社會可中斷的用電負荷和儲能資源，提高電網安全運行水平，可解決清潔能源消納過程中電網波動性等問題。