观察 | 数字化赋智能源发展

数字化赋智能源发展

随着《国家能源局关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》的出台，能源行业数字化智能化转型进入一个全新阶段。

围绕既定目标，冷静迎接发展机遇与转型挑战，我国能源数字化智能化转型在行业各领域和各环节呈现遍地开花的强劲势头，并对全国统一电力市场体系建设、能源绿色低碳转型以及能源行业生产运行方式优化发挥出关键的驱动力和赋智作用。在能源行业转型发展史上，必将开启一个属于“数字”的全新时代。

（来源：中国电业与能源  作者：刘光林）

01 能源数字化转型探索全面开花

建设数字中国是数字时代推进中国式现代化的重要引擎，是构筑国家竞争新优势的有力支撑。而促进能源行业数字化智能化转型，对于落实能源安全新战略、建设新型能源体系、推动能源高质量发展的意义同样不言而喻。

如今，“智慧”“智能”等词汇，已经与能源各领域、各环节深度捆绑，智慧电厂、智能电网、智慧矿山、智慧油井、智能管网等理念开始从各企业的PPT变成一个个实体项目；说到行业和企业的运转，智慧生产、智能调度、智慧管理、智能检修、智慧营销等概念也是扑面而来。前不久，国家能源局综合司与工业和信息化部办公厅联合发布《2022年度能源领域5G应用典型案例汇编》（简称《典型案例》），从电厂、电网、煤炭、油气、综合能源、制造及建造6个方向推出33个典型5G应用案例，这些案例从横向到纵向基本涵盖了能源系统的方方面面，而应用5G等新一代通信技术被看作向数字化转型的一个重要抓手。

在电力数字化领域，目标是构筑覆盖电力源网荷储全链条的数据汇聚与共享中台。国内电网企业深入研究数字化转型关键问题，成立专门研究机构，理清发展思路，完善顶层设计，扎实推进数字电网建设，并打造数字化平台，支撑企业高质量发展和新型电力系统建设。传统发电企业在节能减排、安全生产，以及设备检修维护方面深度应用数字技术，实现实时监控、智慧运行；新能源发电企业则重点运用数字化手段开展资产运维、出力预测和电力交易策略调整等等。入选《典型案例》的上海石洞口第二电厂，基于边缘计算的智慧电厂借助5G技术，实现两类主流煤场无人堆取和精确堆取，每年节约人力成本和燃料费用400万元和600余万元。同样入选《典型案例》的云南元谋物茂发电厂实施的“5G+光伏电站”方案，依托智能化手段实现发电量提升2.1%，运维效率提高46.7%。

在煤炭数字化领域，需要实现探矿和原煤采掘、运输、洗选，以及安全生产保障、生态环境保护修复、生产运行管理等全过程智能化运行。多年来，国内煤炭企业创造了特厚煤层智能综采等一批重大科技创新成果，大型煤企陆续开展煤矿数字化建设，生产由机械化、自动化迈向信息化、智能化，少人、无人开采已成为煤矿智能化发展的重要方向。目前，全国煤矿智能化建设试点加快实施，23处已完成验收。煤炭大省山西累计建成39座智能化煤矿、993处采掘工作面。

在油气数字化领域，需要建设勘探、开发、储运、炼化、营销一体化的数字化管理系统。当前国内油气企业主要围绕作业现场智能化、生产运营一体化、贸易销售平台化、研究设计协同化等方向，推动数字技术与生产经营管理深度融合。中国石油长庆油田经过十多年的探索，构建了“中心站+无人值守站”运行管理模式，建成了国内最大规模的油气生产物联网系统。其中，长庆油田第一采油厂建成厂级2.0平台和14个作业区SCADA系统，让现场问题直达移动终端，指令直接下达到岗位，用信息化手段指导生产。

如今，各大能源央企纷纷融入数字化、智能化发展理念，制定了各自的数字化转型战略。如国家电网有限公司以数据资源治理运营、数字技术的融合创新、数字生态合作共赢三大要素为驱动，开展数字化转型的重点布局；国家电投集团规划到2025年基本建成综合智慧能源生态体系，到2035年全面建成“数字国家电投”；中国石化加强专业人才培养，大力推进数据治理，建设多级数据资源中心和统一的数据中台、数据服务平台，等等。

业内普遍认为，当前我国能源领域还处于数字化转型发展的初级阶段，距能源系统运行与管理模式全面标准化、深度数字化和高度智能化还有很长的距离，但国内在能源各领域各环节开展了大量的实践和探索，已是不争的事实。

然而，能源数字化转型并非指“一城一池”的数字化，而是全领域、全地域、全环节、全链条的数字化打通和智能化实现。比如单就大数据来说，孤立的数据是难以产生很大价值的，就像每人手中都有一截水管，但这一截水管很难派上大用场。当成千上万人将各自手中的水管连接到一起后，就可以从很远的地方把水引过来，这样大家才有水喝。数据的价值就在于此——汇集、海量、共享，而数字化的一个本质特征就是互联互通。

《数字中国建设整体布局规划》提出，到2025年，基本形成横向打通、纵向贯通、协调有力的一体化推进格局，数字中国建设取得重要进展。可见，在数字时代“打通”“贯通”“一体化推进”的重要性。

“我们要把能源供给和能源消费结合起来，就需要源网荷储各个环节进行互联互通，要达到资源和效率配置最优，就要在每个层面、每个环节、每个动作上，靠我们数字化和智能化的技术作为支撑。”在2023碳中和·零碳中国峰会上，华为数字能源技术有限公司智能光伏营销总监郭琪谈及发展数字能源产业时介绍，“现在整个能源互联网已经初步形成。面向未来，需要通过AI的使能推进新一轮科技和产业变革。”

02 数字化为能源发展赋能

4月12日，国务院新闻办公室举行“权威部门话开局”主题新闻发布会，国家能源局党组书记、局长章建华表示，推动能源创新链、产业链、资金链、人才链、数据链深度融合，推进能源数字化智能化发展，实现能源产业价值链向高端化、现代化迈进。

在第六届数字中国建设峰会“智慧能源”分论坛上，工业和信息化部信息技术发展司副司长江明涛表示，能源关系国计民生、国民经济命脉，能源产业规模大、链条长、覆盖面广、创新活跃、带动效应强。“坚持走中国特色新型工业化道路，推动能源行业数字化转型意义重大。”

电力行业作为国民经济发展的重要支柱，具备较好的数字化基础条件。随着新一轮能源革命和数字经济加速兴起，我国持续发力新型电力系统构建，加快能源产业结构调整，并针对行业数字化转型进行了系列探索与尝试，也取得了一定的成效。

数字技术为构建统一能源大市场赋能。

2022年底，广东电力交易中心数字化售电平台上线，深受用户的欢迎。仅3个多月，就有3.6万余户电力用户与158家售电公司通过这一平台签订了2023年的零售合同。

数字技术可以让能源系统连点成线、织线成网，实现各环节的横向打通、纵向贯通、协调有力；而市场则是在更大范围内让供需双方自由选择交易对象，当前我国正在加速建设全国统一电力市场体系。可以说数字技术为市场化发展提供了天然支撑，而市场的建设落地也为数字化转型发展提供了一个完美的应用场景。

在数字化售电平台上线后，广东约有四成的电力用户不再依赖电网企业代购电，而是选择直接参与市场交易，最大原因就是交易成本大幅降低和交易便利度大大提升，以至于不必配备专业的交易人员。

数字技术还为电力交易提供了更多的应用场景，比如涵盖发电、用户和灵活性调节资源的交易辅助决策系统，可以让管理者、决策者、执行者甚至监督者更精准地感知和把控交易态势，为相关方的市场化反应提供决策支撑。

未来，随着多能互补、能源互联网等更多的新业态、新模式悉数落地，数字化、智能化转型将会对更广阔的能源大市场发挥赋能作用。

同时，数字化还为发展新能源提供助力。

生态环境部应对气候变化司司长李高在2023碳中和·零碳中国峰会上表示，当今对全球发展具有决定意义的转型有两个：一个是数字化转型，另一个是绿色低碳转型。

很明显，无论是数字化转型还是绿色低碳转型，最佳实践对象非能源行业莫属。当全球步入数字化时代，数字技术当仁不让地成为驱动能源行业绿色低碳转型发展的主导技术。

以数字化赋能风电为例，明阳智慧能源市场与方案部的宁江民，在上述峰会上介绍，最初的技术只能对风机做到简单控制，后来发展为自控制，目前用得最多的是基于模型的控制。“每个风机的传感器超过一千个，这个数量让风机更加智能地适应所处环境和工作状态与运行模式。”随着技术不断进步，未来会更多地应用大数据和人工智能，使风电等新能源组成的系统更加智能。

作为未来新能源发展主体的风电、光伏等可再生能源，其能量密度偏低、容量可信度不高等先天缺陷，需要源网荷储的高效互动和灵活性调节技术参与来实现协调一致。

通过对光伏和储能系统进行变革性创新，华为推出了智能光储发电机。光储发电机把能量流和信息流进行深度融合，并配上了电压原型控制算法，可以达到三个目的：实现快速调频调压，响应电网对于频率和电压的要求；配合储能设备做到能量可储可控；通过电压原型控制算法，可以实现转动惯量的等效输出。郭琪介绍，通过双向互动系统可以支撑光伏成为主力能源，使光伏从现在跟随电网变成主动支撑电网再到增强电网。

随着新型能源体系加速建设，数字技术将实现与能源和电力技术深度融合，综合运用大云物移智链等信息化手段，提前预判新能源波动，统筹协调源网荷储资源，保持能源系统与电力系统的供需相对稳定，并预判能源和电力系统运行潜在风险，实现新型能源体系的清洁低碳、安全高效运行。

另外，引入数字技术可大幅提升能源系统运行效率。

在能源运行领域引入大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能、区块链等数字化技术，使之与传统电力、新能源发电、煤炭、油气、储能、氢能等能源产业深度融合，能够促进未来能源供需方式、产业形态等方面发生深刻变革，极大提升能源生产、运行和维护效率。

3月30日，国网福建超高压公司运维员工通过调控系统“一键顺控”操作，完成了大园变电站500千伏Ⅱ段母线送电流程。“一键顺控”是综合应用自动控制、状态自动识别、智能判断等数字化技术，将传统人工模式转变为自动操作模式，采用“一键顺控”技术后，可以实现操作票自动生成、操作步骤一键启动、防误主站系统校核、设备状态自动判别、操作过程按顺序执行等功能。目前，国网福建省电力有限公司110千伏及以上变电站“一键顺控”覆盖率已达95%以上，设备操作时长由“小时级”变为“分钟级”。

“一键顺控”将变电站倒闸由“人工逐项操作”转变为“计算机远程自动操作”，不仅全面提升了操作效率，还可以降低操作风险并提高应急处置能力。

“一键顺控”只是数字化技术提升能源系统运行效率的冰山一角。将实体运行过程映射到虚拟空间的数字孪生技术，可以帮助能源系统实现精细化管理，从而实现效率提升、能耗降低。比如，利用数字孪生技术对风机进行精细化管理和优化调度，可以大幅提高风电场生产效率和可靠性。而上文提到的华为推出的智能光储发电系统，通过实现电力电子技术与数字技术融合、光储融合、能量流与信息流融合，可支撑50%高比例新能源并网消纳，并能极大提升新型清洁能源基地的运行效率。

03 扬数字之帆迎接转型挑战

“能源电力行业数字化转型面临的外部环境日益复杂，能源电力企业数字化转型的目标不断延展、重心发生变化、动力出现调整，机遇、挑战和风险并存。”国网能源研究院副总工程师兼能源数字经济研究所所长郑厚清，在阐述《国内外能源电力企业数字化转型分析报告（2022）》的观点时表示。

同面对其他新鲜事物一样，能源行业向着一个新的方向转型、步入一个新兴领域、跨进一个全新时代，机遇总会伴随着挑战。

“数字化转型给了我国能源行业一个换道超车的机会，一个由传统能源向新能源、由传统技术向数字技术双重转型超越的机会。”一位业内人士这样表述。

然而，对于能源数字化转型的实施主体能源企业来说，由于规模体量大，自身承担的社会责任和经济责任重，犹如大船掉头，转型并不容易。

能源数字化转型面对的一个突出问题就是数据壁垒问题。既然能源数字化转型的实施者是能源企业，那么能源数据就必然因为分属不同的企业而出现数据孤岛问题，数据被阻隔在各个拥有者手中，很容易形成数据壁垒。

清华大学能源互联网创新研究院副院长高峰在有关报道中表示，数据壁垒的存在既是意识问题，更是机制问题，还是技术问题。数据的所有权、使用权的权属不明晰，收益分配与风险责任不匹配，需要从机制设计与技术保障全方位来解决。

没有能源的互联互补互通，就不可能形成数据融合，所以打破数据壁垒首先要打破物理的断点和堵点。

高峰还认为，目前尽管多种能源已实现在示范项目中的打通，但更广泛层面的打通方式仍待考量。

另外，数据安全问题也需要引起足够重视，在筑牢能源安全防线的同时，数字安全防线一样不能放松。

在数字化、智能化时代，数据将作为能源系统的核心生产要素，数据网络设施也将成为新型的能源基础设施。届时，数据被访问的频次之高、访问者的群体之巨，以及数据本身数量之大、彼此关系之密切，再加上数据接口之多、之复杂，实在令人难以想象。可以这样说，未来能源数据的敞口程度甚至不亚于暴露在外界的物理层面的能源基础设施，能源数据安全形势将会十分严峻，能源网络安全将成为能源安全的重要一环和关键领域。

在国家电网有限公司，“网络安全保障能力”是其着力打造完整能力体系的重要能力之一。在第六届数字中国建设峰会“智慧能源”分论坛上，国家电网有限公司数字化工作部主任魏晓菁介绍，该公司着力构建以企业中台为核心的数字化架构，形成覆盖“一基础、三核心、两保障”的完整能力体系，即基础设施支撑能力、通用技术服务能力、数据价值创造能力、业务应用构建能力、网络安全保障能力、运行服务保障能力，服务公司各专业数字化转型发展。

进行能源数字化转型，必须高度重视数据安全问题，数字安全必须纳入能源安全保障体系统筹抓、强力抓，做到有组织领导、有制度保障、有机制支撑。

锚定更智慧、更绿色、更安全的转型方向，坚定不移推动数字化转型，能源行业服务国计民生的能力定会进一步提升，支撑国民经济的基础定会更加牢固。扬起数字风帆的能源巨轮定能行稳致远。