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推動(dòng)能源革命、實(shí)現(xiàn)“雙碳目標(biāo)”，亟需發(fā)揮能源數(shù)字化作為“第六能源”的作用，加快能源系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。

文 | 吳琦

作者系無(wú)錫數(shù)字經(jīng)濟(jì)研究院執(zhí)行院長(zhǎng)

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、AI、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字經(jīng)濟(jì)正深刻改變著人類社會(huì)的生產(chǎn)和生活方式，成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力，能源系統(tǒng)向低碳化、分散化和智能化轉(zhuǎn)型已成為必然趨勢(shì)。

近年來(lái)，人類在享受能源所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步等巨大利益的同時(shí)，也付出了慘重的資源和環(huán)境代價(jià)，能源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中的深層次、結(jié)構(gòu)性矛盾也日益凸顯。

節(jié)能被稱為“第五能源”，是指通過(guò)找出能源使用優(yōu)化空間，使用節(jié)能技術(shù)達(dá)到減少能源浪費(fèi)、實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的過(guò)程，有助于解決能源開(kāi)發(fā)利用的問(wèn)題，被視為與煤炭、石油、天然氣和電力同等重要的“第五能源”。

而能源數(shù)字化對(duì)于能源供給的作用不僅體現(xiàn)在需求端的“節(jié)流”方面，更體現(xiàn)在利用各類前沿?cái)?shù)字信息技術(shù)提高能源生產(chǎn)效率，通過(guò)供給端和需求端的“開(kāi)源節(jié)流”，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的清潔、高效利用。隨著能源使用的態(tài)度從無(wú)限制地開(kāi)發(fā)和利用逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樽非罂沙掷m(xù)發(fā)展，以及能源行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展，人類社會(huì)逐漸進(jìn)入到更高維度的能源利用形態(tài)。能源數(shù)字化貫穿能源從開(kāi)發(fā)生產(chǎn)、運(yùn)輸、回收利用的全生命周期，是更高維度的能源表現(xiàn)形態(tài)。也正因此，能源數(shù)字化可稱為繼煤炭、石油、天然氣、電力、節(jié)能后的“第六能源”。

能源數(shù)字化是指基于能源大數(shù)據(jù)，利用數(shù)字技術(shù)和控制技術(shù)來(lái)引導(dǎo)能量的有序流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)從能源供給端到消費(fèi)端的高效管理和精準(zhǔn)匹配，滿足不同區(qū)域、不同群體、不同體量的用能需求，進(jìn)而構(gòu)筑高效、清潔、經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代能源體系，提高能源系統(tǒng)的安全性、生產(chǎn)率、可獲得性和可持續(xù)性。

能源數(shù)字化催生出新的能源產(chǎn)品形態(tài)，即數(shù)字能源。數(shù)字能源不是數(shù)字形式的能源，而是一種數(shù)字化的能源生態(tài)。能源數(shù)字化的價(jià)值主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:一是平臺(tái)價(jià)值，即利用數(shù)字化平臺(tái)技術(shù)，使能源供需雙方更快速匹配與互動(dòng)，通過(guò)提高能源使用效率，增加能源供給；二是產(chǎn)品價(jià)值，即利用算法、算力、數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)能源供需的重構(gòu)，開(kāi)發(fā)出新的產(chǎn)品服務(wù)和交易品種；三是度量?jī)r(jià)值，能源數(shù)字化豐富了能源的計(jì)價(jià)方式，進(jìn)一步拓展了能源的金融市場(chǎng)屬性，使其成為一種新的度量方式。

數(shù)字經(jīng)濟(jì)與能源經(jīng)濟(jì)融合

人類利用能源的歷史大致可以分為五個(gè)階段：最初是以草木為燃料的“柴薪時(shí)代”，這標(biāo)志著人類對(duì)于自然資源已經(jīng)由被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)利用；而后，是以煤炭為燃料的“蒸汽機(jī)時(shí)代”，人類擺脫了生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的低效率，正式進(jìn)入工業(yè)時(shí)代；第三是以電力廣泛應(yīng)用為顯著特點(diǎn)的第二次工業(yè)革命，電力開(kāi)始用于為機(jī)器提供動(dòng)力，成為補(bǔ)充和取代蒸汽動(dòng)力的新能源。此外，第二次工業(yè)革命期間，以煤氣和石油為染料的內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明和使用，也推動(dòng)了石油開(kāi)采業(yè)和化工業(yè)的產(chǎn)生。

進(jìn)入20世紀(jì)后期，天然氣以其低成本等優(yōu)勢(shì)，從石油時(shí)代初期的“廢氣”華麗轉(zhuǎn)身，成為人類社會(huì)能源的重要組成部分；由于人類此前的能源活動(dòng)幾乎全部依賴于地球上不可再生資源，伴隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人口的快速膨脹，地球上的不可再生資源面臨枯竭，人類社會(huì)逐步進(jìn)入到尋找和利用可再生能源，以及利用計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約的時(shí)代，人類對(duì)于能源的利用已經(jīng)突破了生物體的界限。而今，在數(shù)字化催生的能源新業(yè)態(tài)、新模式、新技術(shù)、新產(chǎn)品的推動(dòng)下，人類對(duì)于能源的利用也已步入新的紀(jì)元，即能源數(shù)字化時(shí)代。

隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深度融合，傳統(tǒng)能源企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成必然趨勢(shì)。能源生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)字化能夠幫助生產(chǎn)者準(zhǔn)確判斷能源需求者的類別和能量需求的時(shí)間和體量，以可控范圍內(nèi)最低的成本提供能源；能源運(yùn)輸和分配系統(tǒng)的數(shù)字化能夠幫助能源運(yùn)輸者以最高的效率分配和運(yùn)輸能源，以此來(lái)提高能源利用率；能源消費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)字化可以為消費(fèi)者提供個(gè)性化、多樣化、定制化的能源消費(fèi)方式。最終，能源系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字化手段有效連接和共生融合，形成一個(gè)完整的能源數(shù)字化生態(tài)。

人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等數(shù)字技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。彭博新能源財(cái)經(jīng)數(shù)據(jù)顯示，2017年能源數(shù)字化市場(chǎng)規(guī)模為520億美元，約占全球數(shù)字技術(shù)應(yīng)用市場(chǎng)的44%。在這520億美元中，有46%用于化石能源電廠的運(yùn)行管理（如傳感器、數(shù)字采集和解析以提高電廠效率），35%用于智能電表（180億美元）。彭博預(yù)計(jì)到2025年，全球能源數(shù)字化市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到640億美元。其中，電網(wǎng)自動(dòng)化預(yù)計(jì)將占100億美元，家庭用能系統(tǒng)的規(guī)模將達(dá)110億美元。

數(shù)字化推動(dòng)能源革命

在能源數(shù)字化過(guò)程中，能源企業(yè)借助人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術(shù)，優(yōu)化管理流程，降低生產(chǎn)成本，提升能源生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用效率，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，保障能源供給，將極大加快能源革命進(jìn)程。

首先，能源數(shù)字化通過(guò)提高傳統(tǒng)能源的開(kāi)采生產(chǎn)運(yùn)輸效率，降低開(kāi)采成本和損耗，增加能源供給。

國(guó)際能源署（IEA）在《數(shù)字化與能源》報(bào)告中指出，數(shù)字技術(shù)的廣泛使用可以使生產(chǎn)成本降低10％到20％。IEA預(yù)計(jì)，在全球范圍內(nèi)，技術(shù)上可開(kāi)采的油氣資源可以提高5％左右，頁(yè)巖氣將實(shí)現(xiàn)最大漲幅。

以殼牌公司2016年與惠普的合作為例，其將傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)光纜傳輸至專有服務(wù)器，把潛在油田數(shù)據(jù)與世界上其他油田數(shù)據(jù)作對(duì)比，來(lái)幫助地質(zhì)學(xué)家對(duì)井位做出更加準(zhǔn)確的判斷，提高開(kāi)采生產(chǎn)效率。

其次，能源數(shù)字化通過(guò)提升能源利用效率，節(jié)約能源投入，減少能源浪費(fèi)，也間接增加了能源供給。

IEA分析稱，數(shù)字化可以通過(guò)降低運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本，提高發(fā)電廠和電網(wǎng)效率，減少意外停電和故障時(shí)間，延長(zhǎng)資產(chǎn)的使用壽命。僅在歐盟，增加存儲(chǔ)和數(shù)字化需求響應(yīng)就可以在2040年將光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的棄電率從7%降至1.6%。在清潔能源生產(chǎn)調(diào)度數(shù)字化領(lǐng)域，以朗新科技集團(tuán)光伏云平臺(tái)為例，通過(guò)數(shù)字化、智能化的手段，助力中國(guó)更多的中小光伏電站降低運(yùn)維成本，大幅提高發(fā)電效率。

第三，能源數(shù)字化具有數(shù)字經(jīng)濟(jì)平臺(tái)化、共享化的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)能源供需的精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)匹配，助力能源市場(chǎng)化交易和市場(chǎng)化價(jià)格機(jī)制形成。

通過(guò)“云大物移智”等數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，能源數(shù)字化平臺(tái)化、共享化的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)能源供需全鏈條式、端到端的連接與協(xié)同，并在算法驅(qū)動(dòng)下有效連接供需、精準(zhǔn)匹配，提升了能源生產(chǎn)消費(fèi)間的實(shí)時(shí)互動(dòng)水平。如通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)可以打造分布式能源系統(tǒng)，使能源供應(yīng)合同直接在其生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間傳輸，參與者可以把多余的電量進(jìn)行流通，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的能源交易，完成去中心化的能量傳輸。

同時(shí)，區(qū)塊鏈還可以高效完成不同電力系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)時(shí)信息采集與記錄，綜合多個(gè)市場(chǎng)之間的交易及價(jià)格信息，實(shí)時(shí)計(jì)算各地區(qū)和各類電力的邊際價(jià)格，推動(dòng)能源市場(chǎng)化交易和市場(chǎng)化價(jià)格機(jī)制形成。

最后，能源數(shù)字化通過(guò)實(shí)現(xiàn)新能源的預(yù)測(cè)和調(diào)峰調(diào)頻，促進(jìn)新能源并網(wǎng)消納，助力新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。

由于新能源的隨機(jī)波動(dòng)性強(qiáng)，高比例新能源并網(wǎng)將導(dǎo)致電網(wǎng)波動(dòng)大幅增加，需要加快推進(jìn)新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。通過(guò)能源數(shù)字化建設(shè)，可以對(duì)電網(wǎng)海量數(shù)據(jù)優(yōu)化、分析、調(diào)配、決策，實(shí)現(xiàn)能源高效管理。

同時(shí)，能源數(shù)字化的建設(shè)可以提升新能源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和預(yù)測(cè)建模的智能化水平，并以此建立起高精度、高可信度的新能源功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，提升電力系統(tǒng)適應(yīng)新能源隨機(jī)波動(dòng)性的調(diào)度運(yùn)行水平和風(fēng)險(xiǎn)防御能力，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行靈活性，助力推動(dòng)形成新型電力系統(tǒng)。

應(yīng)用場(chǎng)景及發(fā)展趨勢(shì)

全球氣候變化、能源枯竭正對(duì)人類社會(huì)的生存和發(fā)展構(gòu)成重大威脅，越來(lái)越多的國(guó)家將“碳中和”上升為國(guó)家戰(zhàn)略，中國(guó)也提出了“力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)。推動(dòng)能源革命、實(shí)現(xiàn)“雙碳目標(biāo)”，亟需發(fā)揮能源數(shù)字化作為“第六能源”的作用，加快能源系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。

橫向來(lái)看，能源數(shù)字化主要表現(xiàn)在三個(gè)方面，即能源供給端的數(shù)字化、能源輸送端的數(shù)字化以及能源需求端的數(shù)字化。

分布式電站和虛擬電廠是能源供給端重要發(fā)展方向。隨著新能源的加速普及，分布式電站的建設(shè)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型將變得愈發(fā)重要。同時(shí)，虛擬電廠作為分布式能源安全、穩(wěn)定加入智能電網(wǎng)的重要技術(shù)之一，既可以作為“正電廠”向系統(tǒng)供電，也可以作為“負(fù)電廠”消納系統(tǒng)電力，起到靈活的削峰填谷等作用，可以有效整合各種分布式能源，協(xié)調(diào)智能電網(wǎng)與分布式電源間的矛盾，最終加速和完善分布式電站和智能電網(wǎng)的建設(shè)。

自我平衡的智慧能源網(wǎng)絡(luò)是能源傳輸端的重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容。隨著大規(guī)模新能源的入網(wǎng)及電網(wǎng)對(duì)復(fù)雜性、即時(shí)性要求的不斷提高，需要一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我平衡的智慧能源網(wǎng)絡(luò)（NET），來(lái)共同分擔(dān)電網(wǎng)的靈活性、可靠性、安全性、可及性壓力。未來(lái)，一個(gè)家庭可能作為一個(gè)NET節(jié)點(diǎn)，如何自我調(diào)節(jié)、自我平衡，如何在電網(wǎng)、調(diào)度、用戶之間確保安全進(jìn)行交互，如何讓設(shè)備、電網(wǎng)、用戶之間就利益提前設(shè)定進(jìn)行交互，如何就電氣冷熱低碳低成本綜合實(shí)時(shí)平衡進(jìn)行控制，需要有新的辦法來(lái)解決。能源物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)能夠打破能源孤島，比如基于物聯(lián)網(wǎng)的云計(jì)算技術(shù)可以對(duì)分布在不同地區(qū)的調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行功能整合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度集成，從而構(gòu)建出一個(gè)實(shí)時(shí)、全面、準(zhǔn)確的電網(wǎng)調(diào)度平臺(tái)，為智慧能源網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供平臺(tái)基礎(chǔ)。

便捷多樣的能源消費(fèi)場(chǎng)景是能源消費(fèi)端的主要趨勢(shì)。當(dāng)前，能源消費(fèi)端電氣化程度正不斷加深，在數(shù)字化技術(shù)的賦能下，能源消費(fèi)場(chǎng)景也實(shí)現(xiàn)了多樣化。能源數(shù)字化平臺(tái)能夠支持企業(yè)園區(qū)等用電大戶與電廠直接進(jìn)行B2B電力交易，支持售電商以B2C模式向用戶直接銷售用電套餐，還將逐漸支持用戶之間開(kāi)展C2C以及用戶與售電商C2B模式的等電能交易模式。電力消費(fèi)不僅體現(xiàn)在生活生產(chǎn)用能端，也體現(xiàn)在交通運(yùn)輸端，其中以為新能源車提供充電運(yùn)營(yíng)服務(wù)的平臺(tái)為典型代表。此外，電力企業(yè)還可以依托智能電表開(kāi)展智能家居服務(wù)，通過(guò)智能電表和智能電視、智能音箱等其他智能設(shè)備的整合，使客戶可以通過(guò)電腦或者手機(jī)對(duì)家庭用能進(jìn)行管理。

縱向來(lái)看，能源數(shù)字化則體現(xiàn)在賦能數(shù)字生態(tài)建設(shè)和全社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

能源大數(shù)據(jù)助力數(shù)字政府建設(shè)。能源的基礎(chǔ)保障屬性決定了能源數(shù)字化具有強(qiáng)大的外部性，在賦能產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)數(shù)字化建設(shè)具有的得天獨(dú)厚的作用，是打造全社會(huì)數(shù)字化、智能化生態(tài)的基礎(chǔ)。能源數(shù)字化具有數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，以能源大數(shù)據(jù)為依據(jù)，各級(jí)政府可以高效開(kāi)展能源運(yùn)行監(jiān)測(cè)、規(guī)劃部署等工作，同時(shí)能夠以能源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，洞悉本地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況，為科學(xué)決策提供數(shù)據(jù)支持。

能源數(shù)字化支撐數(shù)字生態(tài)建設(shè)。能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型離不開(kāi)數(shù)字新基建的建設(shè)和發(fā)展。能源數(shù)字化除了橫向帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，還可以通過(guò)場(chǎng)景深化和聯(lián)接，帶動(dòng)智慧交通、智能城市建設(shè)。以朗新科技集團(tuán)新電途充電平臺(tái)為例，平臺(tái)一端連接城市充電樁形成一張“城市充電網(wǎng)”，一端連接城市電動(dòng)汽車形成一張“城市車聯(lián)網(wǎng)”，同時(shí)再連接“分布式+微電網(wǎng)”為主的城市能源網(wǎng)，形成一個(gè)多邊互聯(lián)、深度協(xié)同、實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)的“綠色交通-數(shù)字能源互聯(lián)網(wǎng)”，對(duì)智慧交通和智慧城市建設(shè)發(fā)揮積極作用。

能源數(shù)字化賦能雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等數(shù)字化技術(shù)特征的能源數(shù)字化能夠在碳排放源認(rèn)定、碳排放數(shù)據(jù)分析、監(jiān)管預(yù)測(cè)等方面發(fā)揮重要作用。能源數(shù)字化可以為碳指標(biāo)的分配提供數(shù)據(jù)等全方位的支持，這有利于改變以往落后的機(jī)械分配方式，從各地各產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況、規(guī)劃以及定位，制訂科學(xué)靈活的分配機(jī)制，為碳排放權(quán)交易市場(chǎng)打下優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)，助力雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

全球氣候變化、能源枯竭正對(duì)人類社會(huì)的生存和發(fā)展構(gòu)成重大威脅，越來(lái)越多的國(guó)家將“碳中和”上升為國(guó)家戰(zhàn)略，中國(guó)也提出了“力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)。推動(dòng)能源革命、實(shí)現(xiàn)“雙碳目標(biāo)”，亟需發(fā)揮能源數(shù)字化作為“第六能源”的作用，加快能源系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。橫向來(lái)看，能源數(shù)字化主要表現(xiàn)在三個(gè)方面，即能源供給端的數(shù)字化、能源輸送端的數(shù)字化以及能源需求端的數(shù)字化。

原標(biāo)題： 能源數(shù)字化：“第六能源”作用突顯