能源電力行業數字化轉型簡析

【關鍵詞】能源；電力；數字化

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

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展期，而構建清潔、低碳、高效的能源體系，需由能源產業生態各方達成統一發展共識，從技術、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網建設，但在新的復雜環境下，能源電力數字化變革依然路途漫漫。

一、能源電力數字化轉型驅動因素

（一）數字化技術助力能源互聯網建設，賦能電力多元化發展

新基建催生新電力。“大云數物移智”等技術在電力領域的大規模、大范圍應用賦能軟、硬件設備，實現電源側、電網側、負荷側及儲能側各類可控資源與信息的數據接入與處理，全面提升我國電力產業的數字化、網絡化和智能化水平。新基建以點帶鏈、以鏈帶圈，推動電力產業在生產、輸電、交易、用電的全鏈路數字化發展，助力可靠、安全、高效、智能的能源電力互聯網建設，全方位提高電力系統總體運行效率。

（二）數字技術助力高彈性、高韌性的新型電力系統構建

電源側綠色轉型。保障電力生產的穩定可靠是發電企業的首要任務，其次是響應雙碳號召，推動發電環節的清潔低碳化轉型。傳統火電仍是發電側的主力軍，2021年火力發電量約占我國全社會發電量的71.13%，發電量同比增長8.4%。這意味著發電企業既需增加電源結構多樣性，提升新能源發電業務占比，也需對其以火力發電（煤電）為主導的業務模式進行調整，建設清潔高效的火力發電系統。二者對數字技術的應用、電力生產的智能化程度均提出更高的要求[1]。以傳統火電為主營業務的企業需要利用數字技術提升生產和經營環節的效率與效能，針對新能源發電業務，企業可通過將AI、5G等數字技術與風功率預測結合，提升新能源的發電與利用效率，增強其穩定與安全性，解決棄風棄光等問題，從而緩解新能源發電對舊電力系統帶來的運行壓力。

（三）碳交易與電力市場改革加劇發電市場競爭

電力市場開放化。碳交易強調火電清潔化及低碳化，促使發電企業增加清潔能源裝機，并利用碳捕捉、碳封存等實現發電清潔化，側面增加以火電為主營業務的企業運營成本，縮窄其盈利空間。電力市場開放化促進電力市場交易，發電企業不遑抓住東風，實現業務創新轉型。

（四）效率、安全、用戶滿意度及盈利能力全面提升

精益化運營。只有迅速適應市場變化、發展新型的生產經營模式、提升企業生產運營全流程的數字化水平，才能緊握企業利潤增長的秘鑰。除了基礎的生產與管理環節數字化，規模大、實力雄厚的企業更關注如何結合自身優勢布局高附加值能源業務，探求發展新動能：一方面積極拓展綜合能源服務業務，向產業鏈下游延伸，開展能源規劃設計、多能源共贏的服務；另一方面加大售電業務布局，如建立線上售電平臺、培養售電業務人才、開展個性化定價與增值服務等。

二、能源電力數字化轉型的核心方向

（一）能源價值鏈整合

支撐企業向能源產業價值鏈整合商轉型，基于綜合能源類新興業務發展的現狀與趨勢，搶占價值鏈制高點。在對供給側與需求側、技術與市場的整合中尋求價值最大化。

通過數字化轉型整合新型價值鏈上、中、下游全鏈條各關鍵環節，包括：供（能源供應）、售（售電）、發（發電）、儲（儲能）、配（輸配電）、消（用電）等，率先形成“互聯網+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，將企業業務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鍵環節的運營；另一方面，對尚不具備條件直接參與運營的價值鏈環節加以整合，力爭實現頂層統一管理。綜上所述，全面提升企業在全球能源產業價值鏈中的地位，創造競爭優勢。

（二）能源生態服務

一方面，為生態參與者提供多元化、平臺型的交易服務，整合“網對網、網對點、點對網、點對點”等多種交易模式，跨區域吸引客戶資源；另一方面，實時掌控能源生態圈內的市場端供需關系，深度挖掘需求側習慣與市場變化規律，指導供給側生產定向，大范圍優化資源配置，降低工商業成本，在國家要求降低電力能源環節和輸配電價格的背景下，大幅提升優質能源的輸配量。

（三）智慧能源運營

聚焦于企業生產活動、企業管理、市場營銷領域。通過對企業生產、管理和經營活動的數字化，提高業務層的工作效率和質量，提升管理層對所轄業務領域的管控能力，提升數據對決策的支持能力。

通過構建數字孿生電力能源，實現電力能源系統的量值傳遞、狀態感知、在線監測、行為跟蹤，達到電力能源全環節感知，對電力能源全景及生產全過程數據進行全面采集和深度挖掘[2]，為公司各業務部門提供全面的數據和決策依據；同時，為市場端管理決策與生產端管理決策的匹配提供支撐。

三、能源電力數字化轉型的路徑

（一）深度經營“互聯網+能源生態圈”，贏得未來競爭先機

深度經營能源生態圈電商。深入研究電力市場化交易機制改革的相關要求，分析各類能源生態參與者（主要包括政府、科研機構、能源產業鏈上下游各類企業及用戶等）同時作為生產者和消費者的多元化交易需求，設計能源生態電商平臺系統，交易內容包括但不限于發電資源、多源化電力能源、儲能服務、輸配電服務、科研成果、能源衍生產品、數據分析服務（如電價預測服務）等；充分發揮電商平臺“供給側選擇多樣化、用戶話語權高，需求側感知群體化、供方定位準確”等優勢，跨省、跨區域吸引平臺用戶；整合“網對網”“網對點”“點對網”“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；深度挖掘需求側習慣與市場變化規律，實現面向不同類型用戶的用電計劃交互與管理，指導供給側生產定向。

促進綠色清潔能源及新能源優先性數字化交易。充分發揮電商平臺“導向性優惠政策易于落地”等優勢，促進綠色清潔能源及新能源的優先交易與消納，有效降低清潔能源棄電現象。通過能源生態電商平臺實現用戶由發電企業直接購電、用戶與發電企業依據規則協商供電方式和價格機制的“工廠電”模式；結合云南等地水電等清潔能源優勢，支持跨省、跨區域“點對網”“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、建材行業用電“大戶”，以及工業產業園區、經濟技術開發區、高附加值新興企業、各地明確的優勢特色企業、條件允許地區的商業企業，落實用戶用電“話語權”。

（二）推進“互聯網+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、下游全鏈條各環節關鍵要素數據，包括但不限于：供（能源供應）、售（售電）、發（發電）、儲（儲能）、配（輸配電）、消（用電）等。率先形成“互聯網+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整合。智慧能源供應整合分為“不穩定發電能源（如光伏、風電、水電等）整合”與“穩定發電能源（如火電、核電等）整合”。其中：不穩定發電能源整合以綠色清潔能源、新能源為主，應用移動物聯網設備主動采集影響出力效能的季節、氣候、自然條件等因素，整合第三方自然氣象數據，依據發電設施分布情況規劃分布式云計算資源，結合大數據與人工智能技術對出力影響因素與出力效能之間的關系進行分析、預測，預判產能；針對穩定發電能源，通過智慧供應鏈管理相關系統的建設，實現能源供應管理整合。

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

推進分布式智慧儲能整合。探索分布式儲能管理系統，整合各類集中式、分布式儲能設施，主導或參與各類儲能設施物聯網感知設備標準的制定，采用統一標準采集儲能量數據，并與發電量、分類定向售電量及輸配量數據形成綜合大數據分析，精準掌控細分行業市場電能銷售、生產、存儲、消納全鏈條信息；主導或參與離網移動儲能設備及其物聯網感知技術標準的制定，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模式的普及奠定標準化技術基礎。

形成能源價值鏈一體化運營。在價值鏈“售、配、消”等環節中，使能源價值鏈智慧管理平臺與能源生態電商平臺以及新能源汽車智能換電站、智能充電車等新業態、新技術平臺形成共生一體化運營關系，由上述平臺采集并整合數據至能源價值鏈管理平臺。

（三）實現能源互聯網，持續提升生態價值鏈整合服務能力

實現電力能源網絡與現代云計算互聯網運行模式的融合，將所有能源設備（包括集中和分布式的生產、儲能、輸配、用能等設備及輸電線路）的運行屬性及電能本身屬性描述為可量化認知的數字模型并實現互聯，使能源及數字信息在網絡中同步傳播，形成“數字雙胞胎”運行模式，實現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節[3]。

實現能源 IP 管理。主導或參與能源互聯網標準、協議的制定；應用物聯網及移動物聯網感知技術，研究各類能源設備（包括但不限于生產、儲能、輸配設備及部分用能設備）的入網技術標準與模式；建立 IP 地址智能分配機制，為入網能源設備自動分配能源互聯網 IP地址，實現企業設備 IP 化管理。

實現分布式能源云存儲。探索區域能源互聯網，通過數字化管理平臺劃區域整合并管理分布式綜合能源發電及儲能設施，例如將大量建筑物或基礎設施（包括但不限于社區、工業園等）產出的可再生能源整合成微型虛擬發電廠，采用氫存儲等技術存儲間歇式能源，構建微電力能源，形成類似信息互聯網云存儲的分布式能源云存儲。

實現分布式能源云共享與智慧路由。進一步聯通區域能源互聯網，構建廣域能源互聯網，跨區域共享云存儲中未被消納的能源或由電力能源企業統一調度至需求側，形成綜合能源在電源及空間層面的多元互補和一體化調節；探索能源互聯網智慧路由技術，結合能源互聯網交易及統一調節，通過人工智能算法選擇最優路由將綜合能源從分布供給側統一調度并輸配至需求側。

實現能源智慧自適應。通過能源互聯網，實現用電端的每一個家用電器根據能耗曲線設置最佳的開關時間并可隨時進行遠程遙控；建筑物能耗實時依據會議等活動的類型、人數和實時電價進行動態調整；城市的整體能源消耗和二氧化碳排放實時依據天氣和時間變化進行需求側編排以實現最優適配。

探索國際能源互聯。探索通過跨國能源電商平臺進行電力能源競價與交易，將能源互聯網運營標準及模式率先推廣至周邊國家乃至國際。通過大數據，分析周邊國家用能需求動態及行業用能特點，為電力能源企業國際化企業戰略及國家“一帶一路”發展提供數字化平臺支撐及數字決策依據。

結語

當前中國的能源電力體制遭遇了巨大的挑戰和機遇。本文明確了能源電力行業數字化轉型的驅動力，并對其未來轉型的核心方向予以了論述。在此基礎上，結合當前設計情況提出了能源電力數字化轉型的路徑。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合各地方實際情況提出切實可行的電力數字化轉型措施，進而為“碳中和”的實現提供一定的支持。