能源电力行业数字化转型简析

　　王长江 陈冰心 沈寅星 俞昂 何磊杰

　　【摘 要】能源革命对能源供给结构与经济发展都带来了巨大的影响。在“碳中和”的大背景之下，绿色能源与各种可持续能源将会得到快速发展，这就对中国的能源电力体制带来了巨大的挑战和机遇。为了更好地应对挑战并把握机遇，能源电力行业有必要积极地进行数字化转型。文中主要针对能源电力行业数字化转型进行简析，分析了数字化转型的驱动因素与核心方向，并探讨其实现路径。

　　【关键词】能源；电力；数字化

　　能源电力作为保障日常民生的重要基础资源，是经济创新和文明进步的催化剂，能源革命的持续发展改变了全球能源供给结构，并深刻影响着全球经济发展进程。中国在“碳中和”行动蓝图规划下，奠定了未来绿色能源和可持续能源发展的主基调，从而进一步加速了中国能源从粗放、低效向节约、高效方向转变，这不仅对中国能源结构提出了新的挑战，同样对中国能源电力体制亦是重大挑战。

　　未来，以风电、光电等新能源为代表的分布式能源将进入全新发展期，而构建清洁、低碳、高效的能源体系，需由能源产业生态各方达成统一发展共识，从技术、标准、价格、市场等方面进行变革；虽然中国早已开启能源互联网建设，但在新的复杂环境下，能源电力数字化变革依然路途漫漫。

　　一、能源电力数字化转型驱动因素

　　（一）数字化技术助力能源互联网建设，赋能电力多元化发展

　　新基建催生新电力。“大云数物移智”等技术在电力领域的大规模、大范围应用赋能软、硬件设备，实现电源侧、电网侧、负荷侧及储能侧各类可控资源与信息的数据接入与处理，全面提升我国电力产业的数字化、网络化和智能化水平。新基建以点带链、以链带圈，推动电力产业在生产、输电、交易、用电的全链路数字化发展，助力可靠、安全、高效、智能的能源电力互联网建设，全方位提高电力系统总体运行效率。

　　（二）数字技术助力高弹性、高韧性的新型电力系统构建

　　电源侧绿色转型。保障电力生产的稳定可靠是发电企业的首要任务，其次是响应双碳号召，推动发电环节的清洁低碳化转型。传统火电仍是发电侧的主力军，2021年火力发电量约占我国全社会发电量的71.13%，发电量同比增长8.4%。这意味着发电企业既需增加电源结构多样性，提升新能源发电业务占比，也需对其以火力发电（煤电）为主导的业务模式进行调整，建设清洁高效的火力发电系统。二者对数字技术的应用、电力生产的智能化程度均提出更高的要求[1]。以传统火电为主营业务的企业需要利用数字技术提升生产和经营环节的效率与效能，针对新能源发电业务，企业可通过将AI、5G等数字技术与风功率预测结合，提升新能源的发电与利用效率，增强其稳定与安全性，解决弃风弃光等问题，从而缓解新能源发电对旧电力系统带来的运行压力。

　　（三）碳交易与电力市场改革加剧发电市场竞争

　　电力市场开放化。碳交易强调火电清洁化及低碳化，促使发电企业增加清洁能源装机，并利用碳捕捉、碳封存等实现发电清洁化，侧面增加以火电为主营业务的企业运营成本，缩窄其盈利空间。电力市场开放化促进电力市场交易，发电企业不遑抓住东风，实现业务创新转型。

　　（四）效率、安全、用户满意度及盈利能力全面提升

　　精益化运营。只有迅速适应市场变化、发展新型的生产经营模式、提升企业生产运营全流程的数字化水平，才能紧握企业利润增长的秘钥。除了基础的生产与管理环节数字化，规模大、实力雄厚的企业更关注如何结合自身优势布局高附加值能源业务，探求发展新动能：一方面积极拓展综合能源服务业务，向产业链下游延伸，开展能源规划设计、多能源共赢的服务；另一方面加大售电业务布局，如建立线上售电平台、培养售电业务人才、开展个性化定价与增值服务等。

　　二、能源电力数字化转型的核心方向

　　（一）能源价值链整合

　　支撑企业向能源产业价值链整合商转型，基于综合能源类新兴业务发展的现状与趋势，抢占价值链制高点。在对供给侧与需求侧、技术与市场的整合中寻求价值最大化。

　　通过数字化转型整合新型价值链上、中、下游全链条各关键环节，包括：供（能源供应）、售（售电）、发（发电）、储（储能）、配（输配电）、消（用电）等，率先形成“互联网+能源价值链整合”的运营模式：一方面，准确把握电力市场化交易机制改革新契机，将企业业务延伸至更加广域的范围，直接参与新型价值链中高附加值关键环节的运营；另一方面，对尚不具备条件直接参与运营的价值链环节加以整合，力争实现顶层统一管理。综上所述，全面提升企业在全球能源产业价值链中的地位，创造竞争优势。

　　（二）能源生态服务

　　一方面，为生态参与者提供多元化、平台型的交易服务，整合“网对网、网对点、点对网、点对点”等多种交易模式，跨区域吸引客户资源；另一方面，实时掌控能源生态圈内的市场端供需关系，深度挖掘需求侧习惯与市场变化规律，指导供给侧生产定向，大范围优化资源配置，降低工商业成本，在国家要求降低电力能源环节和输配电价格的背景下，大幅提升优质能源的输配量。

　　（三）智慧能源运营

　　聚焦于企业生产活动、企业管理、市场营销领域。通过对企业生产、管理和经营活动的数字化，提高业务层的工作效率和质量，提升管理层对所辖业务领域的管控能力，提升数据对决策的支持能力。

　　通过构建数字孪生电力能源，实现电力能源系统的量值传递、状态感知、在线监测、行为跟踪，达到电力能源全环节感知，对电力能源全景及生产全过程数据进行全面采集和深度挖掘[2]，为公司各业务部门提供全面的数据和决策依据；同时，为市场端管理决策与生产端管理决策的匹配提供支撑。

　　三、能源电力数字化转型的路径

　　（一）深度经营“互联网+能源生态圈”，赢得未来竞争先机

　　深度经营能源生态圈电商。深入研究电力市场化交易机制改革的相关要求，分析各类能源生态参与者（主要包括政府、科研机构、能源产业链上下游各类企业及用户等）同时作为生产者和消费者的多元化交易需求，设计能源生态电商平台系统，交易内容包括但不限于发电资源、多源化电力能源、储能服务、输配电服务、科研成果、能源衍生产品、数据分析服务（如电价预测服务）等；充分发挥电商平台“供给侧选择多样化、用户话语权高，需求侧感知群体化、供方定位准确”等优势，跨省、跨区域吸引平台用户；整合“网对网”“网对点”“点对网”“点对点”等多种交易模式，为平台用户提供个性化的供需智能分析服务；深度挖掘需求侧习惯与市场变化规律，实现面向不同类型用户的用电计划交互与管理，指导供给侧生产定向。

　　促进绿色清洁能源及新能源优先性数字化交易。充分发挥电商平台“导向性优惠政策易于落地”等优势，促进绿色清洁能源及新能源的优先交易与消纳，有效降低清洁能源弃电现象。通过能源生态电商平台实现用户由发电企业直接购电、用户与发电企业依据规则协商供电方式和价格机制的“工厂电”模式；结合云南等地水电等清洁能源优势，支持跨省、跨区域“点对网”“点对点”直接交易，突破地方保护桎梏；重点面向煤炭、钢铁、有色、建材行业用电“大户”，以及工业产业园区、经济技术开发区、高附加值新兴企业、各地明确的优势特色企业、条件允许地区的商业企业，落实用户用电“话语权”。

　　（二）推进“互联网+能源价值链整合”，抢占价值链制高点

　　形成未来电力能源价值链的顶层管理机制，采集并整合新型价值链上、中、下游全链条各环节关键要素数据，包括但不限于：供（能源供应）、售（售电）、发（发电）、储（储能）、配（输配电）、消（用电）等。率先形成“互联网+能源价值链整合”的运营模式。

　　推进价值链上游智慧能源供应整合。智慧能源供应整合分为“不稳定发电能源（如光伏、风电、水电等）整合”与“稳定发电能源（如火电、核电等）整合”。其中：不稳定发电能源整合以绿色清洁能源、新能源为主，应用移动物联网设备主动采集影响出力效能的季节、气候、自然条件等因素，整合第三方自然气象数据，依据发电设施分布情况规划分布式云计算资源，结合大数据与人工智能技术对出力影响因素与出力效能之间的关系进行分析、预测，预判产能；针对稳定发电能源，通过智慧供应链管理相关系统的建设，实现能源供应管理整合。

　　推进价值链中游分布式综合能源发电整合。探索分布式综合能源管理系统，采集并管理各类传统能源，以及分布式绿色清洁能源、新能源大型、微型发电场站的发电量、分类定向售电量及输配量等数据。

　　推进分布式智慧储能整合。探索分布式储能管理系统，整合各类集中式、分布式储能设施，主导或参与各类储能设施物联网感知设备标准的制定，采用统一标准采集储能量数据，并与发电量、分类定向售电量及输配量数据形成综合大数据分析，精准掌控细分行业市场电能销售、生产、存储、消纳全链条信息；主导或参与离网移动储能设备及其物联网感知技术标准的制定，为新能源汽车智能换电站、智能充电车等价值链下游新型服务模式的普及奠定标准化技术基础。

　　形成能源价值链一体化运营。在价值链“售、配、消”等环节中，使能源价值链智慧管理平台与能源生态电商平台以及新能源汽车智能换电站、智能充电车等新业态、新技术平台形成共生一体化运营关系，由上述平台采集并整合数据至能源价值链管理平台。

　　（三）实现能源互联网，持续提升生态价值链整合服务能力

　　实现电力能源网络与现代云计算互联网运行模式的融合，将所有能源设备（包括集中和分布式的生产、储能、输配、用能等设备及输电线路）的运行属性及电能本身属性描述为可量化认知的数字模型并实现互联，使能源及数字信息在网络中同步传播，形成“数字双胞胎”运行模式，实现能源与人之间的互动、人对能源的智能控制、能源与能源间的多元互补和一体化调节[3]。

　　实现能源 IP 管理。主导或参与能源互联网标准、协议的制定；应用物联网及移动物联网感知技术，研究各类能源设备（包括但不限于生产、储能、输配设备及部分用能设备）的入网技术标准与模式；建立 IP 地址智能分配机制，为入网能源设备自动分配能源互联网 IP地址，实现企业设备 IP 化管理。

　　实现分布式能源云存储。探索区域能源互联网，通过数字化管理平台划区域整合并管理分布式综合能源发电及储能设施，例如将大量建筑物或基础设施（包括但不限于社区、工业园等）产出的可再生能源整合成微型虚拟发电厂，采用氢存储等技术存储间歇式能源，构建微电力能源，形成类似信息互联网云存储的分布式能源云存储。

　　实现分布式能源云共享与智慧路由。进一步联通区域能源互联网，构建广域能源互联网，跨区域共享云存储中未被消纳的能源或由电力能源企业统一调度至需求侧，形成综合能源在电源及空间层面的多元互补和一体化调节；探索能源互联网智慧路由技术，结合能源互联网交易及统一调节，通过人工智能算法选择最优路由将综合能源从分布供给侧统一调度并输配至需求侧。

　　实现能源智慧自适应。通过能源互联网，实现用电端的每一个家用电器根据能耗曲线设置最佳的开关时间并可随时进行远程遥控；建筑物能耗实时依据会议等活动的类型、人数和实时电价进行动态调整；城市的整体能源消耗和二氧化碳排放实时依据天气和时间变化进行需求侧编排以实现最优适配。

　　探索国际能源互联。探索通过跨国能源电商平台进行电力能源竞价与交易，将能源互联网运营标准及模式率先推广至周边国家乃至国际。通过大数据，分析周边国家用能需求动态及行业用能特点，为电力能源企业国际化企业战略及国家“一带一路”发展提供数字化平台支撑及数字决策依据。

　　结语

　　当前中国的能源电力体制遭遇了巨大的挑战和机遇。本文明确了能源电力行业数字化转型的驱动力，并对其未来转型的核心方向予以了论述。在此基础上，结合当前设计情况提出了能源电力数字化转型的路径。通过这些分析和探讨，以期为中国能源电力体制的发展提供有益借鉴。在未来的研究之中，我们还需要进一步尝试结合各地方实际情况提出切实可行的电力数字化转型措施，进而为“碳中和”的实现提供一定的支持。

　　参考文献：

　　[1] 潘挺. 数字化技术在以新能源为主体的新型电力系统中的运用[J]. 电子元器件与信息技术,2022,6(11):10-13,21.

　　[2] 孙秋洁, 叶玲节, 周婧瑜. 大象如何转身——以能源电力企业为例剖析大型企业数字化转型[J]. 信息化建设,2022(10):60-62.

　　[3] 马佳. 为电力企业数字化转型提供多种视角[N]. 国家电网报,2022-04-28(004).

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