本文來自：能源雜誌，作者：吳琦
推動能源革命、實現“雙碳目標”，亟需發揮能源數字化作為“第六能源”的作用，加快能源系統的數字化、智能化轉型。
隨着移動互聯網、AI、大數據、雲計算、物聯網等數字技術的迅速發展，數字經濟正深刻改變着人類社會的生產和生活方式，成為全球經濟發展的新動力，能源系統向低碳化、分散化和智能化轉型已成為必然趨勢。
近年來，人類在享受能源所帶來的經濟發展、社會進步等巨大利益的同時，也付出了慘重的資源和環境代價，能源開發利用過程中的深層次、結構性矛盾也日益凸顯。
節能被稱為“第五能源”，是指通過找出能源使用優化空間，使用節能技術達到減少能源浪費、實現節約能源和可持續發展目標的過程，有助於解決能源開發利用的問題，被視為與煤炭、石油、天然氣和電力同等重要的“第五能源”。
而能源數字化對於能源供給的作用不僅體現在需求端的“節流”方面，更體現在利用各類前沿數字信息技術提高能源生產效率，通過供給端和需求端的“開源節流”，實現對能源的清潔、高效利用。隨着能源使用的態度從無限制地開發和利用逐步轉變為追求可持續發展，以及能源行業技術的進步和數字信息技術的發展，人類社會逐漸進入到更高維度的能源利用形態。能源數字化貫穿能源從開發生產、運輸、回收利用的全生命週期，是更高維度的能源表現形態。也正因此，能源數字化可稱為繼煤炭、石油、天然氣、電力、節能後的“第六能源”。
能源數字化是指基於能源大數據，利用數字技術和控制技術來引導能量的有序流動，實現從能源供給端到消費端的高效管理和精準匹配，滿足不同區域、不同羣體、不同體量的用能需求，進而構築高效、清潔、經濟的現代能源體系，提高能源系統的安全性、生產率、可獲得性和可持續性。
能源數字化催生出新的能源產品形態，即數字能源。數字能源不是數字形式的能源，而是一種數字化的能源生態。能源數字化的價值主要體現在三個方面:一是平台價值，即利用數字化平台技術，使能源供需雙方更快速匹配與互動，通過提高能源使用效率，增加能源供給；二是產品價值，即利用算法、算力、數據實現對能源供需的重構，開發出新的產品服務和交易品種；三是度量價值，能源數字化豐富了能源的計價方式，進一步拓展了能源的金融市場屬性，使其成為一種新的度量方式。
數字經濟與能源經濟融合
人類利用能源的歷史大致可以分為五個階段：最初是以草木為燃料的“柴薪時代”，這標誌着人類對於自然資源已經由被動接受轉變為主動利用；而後，是以煤炭為燃料的“蒸汽機時代”，人類擺脱了生物質能轉化為動能的低效率，正式進入工業時代；第三是以電力廣泛應用為顯著特點的第二次工業革命，電力開始用於為機器提供動力，成為補充和取代蒸汽動力的新能源。此外，第二次工業革命期間，以煤氣和石油為染料的內燃機的發明和使用，也推動了石油開採業和化工業的產生。
進入20世紀後期，天然氣以其低成本等優勢，從石油時代初期的“廢氣”華麗轉身，成為人類社會能源的重要組成部分；由於人類此前的能源活動幾乎全部依賴於地球上不可再生資源，伴隨着經濟的高速發展和人口的快速膨脹，地球上的不可再生資源面臨枯竭，人類社會逐步進入到尋找和利用可再生能源，以及利用計算機和自動化技術實現能源節約的時代，人類對於能源的利用已經突破了生物體的界限。而今，在數字化催生的能源新業態、新模式、新技術、新產品的推動下，人類對於能源的利用也已步入新的紀元，即能源數字化時代。
隨着數字經濟與實體經濟的深度融合，傳統能源企業的數字化轉型已成必然趨勢。能源生產系統的數字化能夠幫助生產者準確判斷能源需求者的類別和能量需求的時間和體量，以可控範圍內最低的成本提供能源；能源運輸和分配系統的數字化能夠幫助能源運輸者以最高的效率分配和運輸能源，以此來提高能源利用率；能源消費系統的數字化可以為消費者提供個性化、多樣化、定製化的能源消費方式。最終，能源系統通過數字化手段有效連接和共生融合，形成一個完整的能源數字化生態。
人工智能、大數據、雲計算、區塊鏈等數字技術在能源領域的應用非常廣泛。彭博新能源財經數據顯示，2017年能源數字化市場規模為520億美元，約佔全球數字技術應用市場的44%。在這520億美元中，有46%用於化石能源電廠的運行管理（如傳感器、數字採集和解析以提高電廠效率），35%用於智能電錶（180億美元）。彭博預計到2025年，全球能源數字化市場規模將達到640億美元。其中，電網自動化預計將佔100億美元，家庭用能系統的規模將達110億美元。
數字化推動能源革命
在能源數字化過程中，能源企業藉助人工智能、大數據、雲計算、物聯網等數字技術，優化管理流程，降低生產成本，提升能源生產、運輸和使用效率，優化能源結構，保障能源供給，將極大加快能源革命進程。
首先，能源數字化通過提高傳統能源的開採生產運輸效率，降低開採成本和損耗，增加能源供給。
國際能源署（IEA）在《數字化與能源》報吿中指出，數字技術的廣泛使用可以使生產成本降低10％到20％。IEA預計，在全球範圍內，技術上可開採的油氣資源可以提高5％左右，頁巖氣將實現最大漲幅。
以殼牌公司2016年與惠普的合作為例，其將傳感器數據通過光纜傳輸至專有服務器，把潛在油田數據與世界上其他油田數據作對比，來幫助地質學家對井位做出更加準確的判斷，提高開採生產效率。
其次，能源數字化通過提升能源利用效率，節約能源投入，減少能源浪費，也間接增加了能源供給。
IEA分析稱，數字化可以通過降低運營和維護成本，提高發電廠和電網效率，減少意外停電和故障時間，延長資產的使用壽命。僅在歐盟，增加存儲和數字化需求響應就可以在2040年將光伏發電和風力發電的棄電率從7%降至1.6%。在清潔能源生產調度數字化領域，以朗新科技集團光伏雲平台為例，通過數字化、智能化的手段，助力中國更多的中小光伏電站降低運維成本，大幅提高發電效率。
第三，能源數字化具有數字經濟平台化、共享化的特點，可以實現能源供需的精準、實時匹配，助力能源市場化交易和市場化價格機制形成。
通過“雲大物移智”等數字技術的應用，能源數字化平台化、共享化的特點，能實現能源供需全鏈條式、端到端的連接與協同，並在算法驅動下有效連接供需、精準匹配，提升了能源生產消費間的實時互動水平。如通過區塊鏈技術可以打造分佈式能源系統，使能源供應合同直接在其生產者和消費者之間傳輸，參與者可以把多餘的電量進行流通，實現點對點的能源交易，完成去中心化的能量傳輸。
同時，區塊鏈還可以高效完成不同電力系統內的實時信息採集與記錄，綜合多個市場之間的交易及價格信息，實時計算各地區和各類電力的邊際價格，推動能源市場化交易和市場化價格機制形成。
最後，能源數字化通過實現新能源的預測和調峯調頻，促進新能源併網消納，助力新型電力系統的建設。
由於新能源的隨機波動性強，高比例新能源併網將導致電網波動大幅增加，需要加快推進新型電力系統的建設。通過能源數字化建設，可以對電網海量數據優化、分析、調配、決策，實現能源高效管理。
同時，能源數字化的建設可以提升新能源基礎數據的質量和預測建模的智能化水平，並以此建立起高精度、高可信度的新能源功率預測系統，提升電力系統適應新能源隨機波動性的調度運行水平和風險防禦能力，提高電力系統運行靈活性，助力推動形成新型電力系統。
應用場景及發展趨勢
全球氣候變化、能源枯竭正對人類社會的生存和發展構成重大威脅，越來越多的國家將“碳中和”上升為國家戰略，中國也提出了“力爭2030年前實現碳達峯、2060年前實現碳中和”的戰略目標。推動能源革命、實現“雙碳目標”，亟需發揮能源數字化作為“第六能源”的作用，加快能源系統的數字化、智能化轉型。
橫向來看，能源數字化主要表現在三個方面，即能源供給端的數字化、能源輸送端的數字化以及能源需求端的數字化。
分佈式電站和虛擬電廠是能源供給端重要發展方向。隨着新能源的加速普及，分佈式電站的建設和數字化轉型將變得愈發重要。同時，虛擬電廠作為分佈式能源安全、穩定加入智能電網的重要技術之一，既可以作為“正電廠”向系統供電，也可以作為“負電廠”消納系統電力，起到靈活的削峯填谷等作用，可以有效整合各種分佈式能源，協調智能電網與分佈式電源間的矛盾，最終加速和完善分佈式電站和智能電網的建設。
自我平衡的智慧能源網絡是能源傳輸端的重點建設內容。隨着大規模新能源的入網及電網對複雜性、即時性要求的不斷提高，需要一個能夠實現自我平衡的智慧能源網絡（NET），來共同分擔電網的靈活性、可靠性、安全性、可及性壓力。未來，一個家庭可能作為一個NET節點，如何自我調節、自我平衡，如何在電網、調度、用户之間確保安全進行交互，如何讓設備、電網、用户之間就利益提前設定進行交互，如何就電氣冷熱低碳低成本綜合實時平衡進行控制，需要有新的辦法來解決。能源物聯網的建設能夠打破能源孤島，比如基於物聯網的雲計算技術可以對分佈在不同地區的調度系統進行功能整合，實現系統結構的高度集成，從而構建出一個實時、全面、準確的電網調度平台，為智慧能源網絡建設提供平台基礎。
便捷多樣的能源消費場景是能源消費端的主要趨勢。當前，能源消費端電氣化程度正不斷加深，在數字化技術的賦能下，能源消費場景也實現了多樣化。能源數字化平台能夠支持企業園區等用電大户與電廠直接進行B2B電力交易，支持售電商以B2C模式向用户直接銷售用電套餐，還將逐漸支持用户之間開展C2C以及用户與售電商C2B模式的等電能交易模式。電力消費不僅體現在生活生產用能端，也體現在交通運輸端，其中以為新能源車提供充電運營服務的平台為典型代表。此外，電力企業還可以依託智能電錶開展智能家居服務，通過智能電錶和智能電視、智能音箱等其他智能設備的整合，使客户可以通過電腦或者手機對家庭用能進行管理。
縱向來看，能源數字化則體現在賦能數字生態建設和全社會數字化轉型。
能源大數據助力數字政府建設。能源的基礎保障屬性決定了能源數字化具有強大的外部性，在賦能產業經濟和區域經濟數字化建設具有的得天獨厚的作用，是打造全社會數字化、智能化生態的基礎。能源數字化具有數據驅動的特點，以能源大數據為依據，各級政府可以高效開展能源運行監測、規劃部署等工作，同時能夠以能源數據為基礎，洞悉本地區經濟的發展情況，為科學決策提供數據支持。
能源數字化支撐數字生態建設。能源數字化轉型離不開數字新基建的建設和發展。能源數字化除了橫向帶動產業鏈發展，還可以通過場景深化和聯接，帶動智慧交通、智能城市建設。以朗新科技集團新電途充電平台為例，平台一端連接城市充電樁形成一張“城市充電網”，一端連接城市電動汽車形成一張“城市車聯網”，同時再連接“分佈式+微電網”為主的城市能源網，形成一個多邊互聯、深度協同、實時聯動的“綠色交通-數字能源互聯網”，對智慧交通和智慧城市建設發揮積極作用。
能源數字化賦能雙碳目標實現。以大數據、雲計算、區塊鏈等數字化技術特徵的能源數字化能夠在碳排放源認定、碳排放數據分析、監管預測等方面發揮重要作用。能源數字化可以為碳指標的分配提供數據等全方位的支持，這有利於改變以往落後的機械分配方式，從各地各產業實際情況、規劃以及定位，制訂科學靈活的分配機制，為碳排放權交易市場打下優質基礎，助力雙碳目標實現。
應用場景及發展趨勢
全球氣候變化、能源枯竭正對人類社會的生存和發展構成重大威脅，越來越多的國家將“碳中和”上升為國家戰略，中國也提出了“力爭2030年前實現碳達峯、2060年前實現碳中和”的戰略目標。推動能源革命、實現“雙碳目標”，亟需發揮能源數字化作為“第六能源”的作用，加快能源系統的數字化、智能化轉型。橫向來看，能源數字化主要表現在三個方面，即能源供給端的數字化、能源輸送端的數字化以及能源需求端的數字化。
