深度 全球能源数字化技术发展趋势及应用趋势

  当前，新一轮科技革命和产业革命加速兴起，“大云物智移链”等数字化技术与能源产业有机相融，成为引领能源产业变革、实现创新驱动发展的源动力。目前，世界各国纷纷采取一定的措施，推动数字化进程，将大数据分析及机器学习、区块链、分布式能源管理和云计算等数字技术，应用到能源生产、输送、交易、消费及监管等所有的环节。能源和资源数字化后，将得以智能化分配，并明确如何能够在合适的时间、合适的地点以最低的成本提供能源，效率得到大幅提升。

  （来源：微信公众号“能源研究俱乐部”  ID：nyqbyj  作者：能源情报研究中心 邱丽静）

  根据IEA《数字化和能源》预测，数字技术的大规模应用将使油气生产所带来的成本减少10%～20%，使全球油气技术可采储量提高5%，页岩气有望获得最大收益。仅在欧盟，增加存储和数字化需求响应就可以在2040年将太阳能光伏发电和风力发电的弃电率从7%降至1.6%，从而到2040年避免3000万吨二氧化碳排放。与此同时，数字化还可以使碳捕获和储存等特定的清洁能源技术受益。

  2018年全球能源数字化技术涵盖了油气勘探开发、加工、运输、储存，能源分配，废物利用、能源贸易等环节，这些技术达到了优化生产、提高能源供应可靠性和提升能源安全性的目的。

  数字化可以管理更复杂的能源系统，有助于开发各种新技术。数字化是能源的发展的新趋势，未来规模更大。根据彭博新能源财经（BNEF）的数据，数字技术在能源领域应用广泛，2017年的市场规模达到520亿美元，约占全球数字技术应用市场的44%。在这520亿美元中，有46%（240亿美元）用于化石能源电厂的运行管理（如传感器、数字采集和解析以提高电厂效率），35%用于智能电表（180亿美元）。从现在起到2025年，能源数字技术的智能化会出现重大转变，预计到2025年，全球能源领域的数字化市场规模将增长到640亿美元，该数字技术应用包括大数据、机器学习/人工智能、云计算、区块链等。其中，电网自动化预计将占100亿美元，家庭用能系统的规模也将达到110亿美元，超过风电光伏运行以及间歇性接入60亿美元的市场规模。

  随着大数据和AI、区块链、物联网和信息通信等技术在能源领域的深入应用，全球能源领域的科学技术创新不断涌现，实践应用变得更多元化，本文精选了国外能源数字化技术的典型应用及案例，供参考。

  大数据与人工智能能轻松实现能源流的智能分析与管理，通过收集大量有关天气、环境、大气条件以及新能源电站和电网运作情况的数据建立预测模型，解决能源流的预测和管理问题，确保供需始终处于均衡状态，以便实时匹配空间和时间的需求变化。在欧美国家，一些大数据公司已将电力企业大量、庞杂、无序的智能仪表数据与天气数据、建筑物信息等结合起来，经过深度分析挖掘后，实现商业智能分析，从而辅助管理人员进行决策，对生产业务进行智能调控。德国E.ON电力公司基于大数据技术实现实时用电查询，除了能够监测电网状态和测量用户用电，还可将历史24个月电表数据存储并加密保护，提供实时用电消费计算及实时查询。英国国家电网公司完成了基于大数据技术测量设备资产信息、设备正常运行数据、天气信息、腐蚀速率等相关信息，并实现资产战略管理。加拿大BCHydro公司基于大数据的用户行为分析，实现了实时用电消费计算及呈现，客户用电模式分析及呈现，用电断供通知以及迅速恢复，窃电检测及节能管理。

  目前，具备信息物理系统的智能装备、智慧工厂等人机一体化智能系统正在引领能源领域制造方式的变革。其中，通过智慧电厂的建设可以建立现代能源电力系统，实现安全、高效、绿色、低碳的发电，其特点表现为生产的全部过程可以自主优化，相关系统能够采集、分析、判断和规划自身行为，智能地在线动态优化配置设备及其参数。例如以色列初创公司Raycatch利用人工智能技术进行太阳能发电厂的管理与运营。该公司推出了基于AI的诊断和优化解决方案，可获取并分析太阳能发电厂所有的生产数据，并对日常管理来优化和指导。该公司目前在全世界内管理着约1吉瓦的光伏项目，覆盖35000个逆变器和400万块控制面板，客户包括Enlight、ARAVA POWER、EDF、通用电气等大型公司。

  区块链技术作为一种新的数据库技术，可增加能源互联网中多利益主体的相互信任，其去中心化、公开、透明等特性与能源互联网的理念相符，并且在能源领域获得了慢慢的变多的关注。根据美国能源咨询公司Indigo Advisory的统计数据，在能源领域使用区块链技术的案例总数已超过100个，其中40%为分布式发电，20%为电网管理和电动汽车充电，另外10%为能源基础设施和物联网设备的连接。分布式能源共享模式是目前区块链在能源行业的主要应用场景，区块链的去中心化和分布式特点，可以大幅度降低电力的交易成本，提升交易效率，同时为社区、城市及别的地方的能源交易奠定基础。

  瑞典国营电力公司大瀑布电力（VattenFall）投资了荷兰阿姆斯特丹的初创公司（PowerPeers），在当地构建数字化、互动式的能源区块链平台，PowerPeers不但可以通过连接荷兰数家太阳能、风力与水力发电企业，让社区的住户自由选择电力供给渠道，组成自己的能源社区；同时能让社区的住户分享或交易他们多余的太阳能电力。也就是说，PowerPeers的区块链平台并不只是让住户直接进行电力的交易，还能够强化使用者之间的交流，透过PowerPeers，消费者能轻松的邀请他人来使用自己生产的电力，消费者能自由的选择要购买哪些人的电力，同时他自己也能成为一个生产者。

  另外一个是基于区块链ECO的充电桩共享经济模式，这种模式能够解决多家充电公司支付协议复杂、支付方式不统一、充电桩相对稀缺、充电费用计量不精准等问题。该区块链的组成节点包括多个运营商运营的充电桩、交易买卖平台、运营商节点和充电车辆。例如德国能源巨头Innogy和物联网平台企业Slock.it合作推出基于区块链的电动汽车点对点充电项目。用户无需与电力公司签订任何供电合同，只需在智能手机上安装Share&Charge APP，并完成用户验证，即可在Innogy广布欧洲的充电桩上进行充电，电价由后台程序自动根据当时与当地的电网负荷情况实时确定。由于采用了区块链技术，整个充电和电价优化过程是完全可追溯和可查询的，因此极大地降低了信任成本。要充电时，从APP中找到附近可用的充电站，按照智能合约中的价格付款给充电站主人。不过，这种收费方式目前还没有正真获得普及，即使在德国，以太坊钱包只是一部分人的选择。

  据华为预测，到2025年，物联网设备的数量将接近1000亿个，每小时将有200万个传感器被部署；且55%的物联网应用将集中在工商业领域，如智能电网、人机一体化智能系统、智慧城市等。

  当前物联网在能源行业的应用大多分布在在智能电网、智能家居、智慧能源管理系统、智能合约（智能电表）和智慧能源环保等方面。而智能电表是物联网流行的应用之一，能轻松实现远程抄表、监测，提升利用效率，减少能源损耗等。能节约经营成本，能快速、准确地收集电力消耗的数据。

  欧盟委员会提出，到2020年，欧洲80%的家庭一定得安装智能电表。美国、德国等发达国家正在积极安装智能电表，是因为智能电表的部署将改善向消费的人提供的公用事业服务，同时也将帮助政府实现能效目标并减少碳排放。“德国高科技策略”2006年颁布并实施，然而这一政策一直更新变化。德国智能基础设施的大规模发展始于2016年，当时采用的德国能源数字化法案，其最大的目的是向分布式数字电网过渡。2014年，德国联邦经济和能源部计算出，使用智能电网可以将该国的电力传输成本降低40%。

  日本东京电力公司委托瑞士电表厂商Landis+Gyr架设的智能电网已是目前全世界顶级规模的公用事业物联网工程，这项电网工程预定于2020年完工。负责架设东京电力公司智能电网工程的Landis+Gyr目前已完成1000万套智能电表与装置的安装。当电网部署完成后，将涵盖超过2700万套电表以及其他物联网装置。这套电网系统使用了Landis+Gyr的IPv6多重技术网络，并透过RFMesh、G3PLC以及蜂巢式网络通讯技术所提供的Wi-SUN联机，连接公用事业及消费者装置。目前东京电力公司智能电网每天可传输5.13亿笔读取数据，并且还在向13亿笔的目标迈进，而这所有的信息都会通过Landis+Gyr的前端（head-end）系统和电网数据管理解决方案进行处理。

  虚拟电厂是一种通过先进信息通信技术和软件系统，实现DG、储能系统、可控负荷、电动汽车等DER的聚合和协调优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统，在欧美国家已经相当的成熟。

  基于虚拟电厂的理论研究，国外相继开展了一系列虚拟电厂工程示范项目。2005～2009年，在欧盟第6框架计划下，由来自欧盟8个国家的20个研究机构和组织合作实施和开展了FENIX项目，旨在将大量的分布式电源聚合成虚拟电厂并使未来欧盟的供电系统具有更高的稳定性、安全性和可持续性。

  在解决由新能源的分散性所带来的发电量不可控的问题上，利用信息技术能将分散的新能源发电单元协调组织起来，形成一个大型的虚拟电场。德国初创公司Next Kraftwerke运营着一个集中控制的“虚拟发电厂”，目前已经接入4000多个新能源发电单元，总体发电功率已达到2.7吉瓦，相当于几个核电站。其运行模式是在每个发电单元上安装一个叫作“Next Box”的通信和控制组件，Next Box通过一个专门的加密GPRS（通用分组无线服务）信道与中央服务器相连，一方面将发电单元的实时数据传送到中央服务器，另一方面接收服务器的控制指令，这样就可以对电网以及电力市场进行实时响应。2017年Next公司三分之一的股份被荷兰公用事业公司Eneco收购。Eneco公司正在为虚拟发电厂开发家用电池网络，采用CrowdNett家用电池产品平台，此平台可当作一个基于云计算的虚拟电厂管理系统，该系统能将其太阳能优化器和逆变器机群变成分布式能源控制平台的节点。

  近年来，移动互联网、大数据、云计算、物联网等数字信息技术获得迅猛发展，能源数字技术成为引领能源产业变革、实现创新驱动发展的源动力，综观国际能源数字化格局，能源将逐步向低碳化、清洁化、分散化和智能化转型。对此，欧盟、美国、日本都提出了高比例发展非化石能源的战略目标，全力发展低碳能源领域的新材料、新工艺、新技术，特别是与信息技术与数字技术的深层次地融合，抢占未来能源科技的战略制高点。例如在欧盟科研创新资助计划“地平线年度支出方案中，“低碳和适应气候平均状态随时间的变化的未来”领域将获33亿欧元预算，按年度工作规划，可再次生产的能源、能效建筑、电动运输和储存方案4个清洁能源领域的项目将获22亿欧元拨款。英国投入2800万英镑资助可再次生产的能源创新、低碳工业创新、核能创新等能源创新项目，作为能源创新计划(2016～2021年)的一部分。

  随着数字化技术与能源行业的高度融合，能源发展也日趋分散化和智能化。智能化发展可以基于海量大数据分析和人工智能为能源行业提供技术、经验和有价值的信息，大幅度提高能源各领域的效率、减少相关成本，提高能源行业的竞争力。例如，在石油勘探领域智能机器人的应用，将解禁全球之前大量无法开采或者高成本开采的油气田，全球能源可开采量将发生巨大变化。同时，智能化电网系统的应用发展将能轻松实现对电力系统实时监测、分析、分配和决策等，实现电力分配、使用的效率最大化。

  此外，分布式能源具有利用效率高、环境负面影响小、经济效益好以及功能可靠性高等特点，是未来能源发展的重要方向，将在电力系统转型发展中发挥重要的作用。特别是发展移动（或固定）分布式的低碳能源网络，如建筑、人、车、包等既是能源的消耗者，又可成为能源的生产者，与集中式的智能能源网（集成电、热、冷、水、气象网）结合并互动，以大数据等信息技术管理，实现横向的多能互补与纵向的“源—网—荷—储—用”优化结合，提供多样化的电能服务并提高能源利用的综合效率。

  [6]Цифровизация энергетики:международ ный опыт и взгляд в будущее[EB/OL].

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  “新型电力系统的建设对实现能源互联、提高能源利用效率和减少能源浪费具备极其重大意义。”湖北省政协委员，省总商会副会长，长江电气总裁金海建议更好地推动新型电网与智能配电设备的融合发展，实现能源互联与造福社会。智能配电设备、智慧能源系统是现代智慧能源建设的重要组成部分之一，可以在一定程度上完成对电力

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  2023年，中国风电行业续写着高水平发展的新篇章，在产业高质量发展、产业链供应链建设、技术创新等方面都取得了可圈可点的成绩。奋发图强的过程中，全体风能人的坚韧与刚毅，耕耘与辛劳，锐意与梦想，在工作中尽意挥洒，凝结成行业最精彩的记忆。在持续奋进的过程中，有很多人、很多事令人难忘，值得纪念。为

  上海交通大学智慧能源数字化平台和虚拟电厂运营平台中标公告一、项目编号：STC23A467（招标文件编号：STC23A467）二、项目名称：上海交通大学智慧能源数字化平台和虚拟电厂运营平台三、中标（成交）信息供应商名称：北京清大科越股份有限公司供应商地址：北京市朝阳区望京东园四区11号楼18层1801-1中标

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  新年伊始，甘肃电投集团铆足干劲保供应、增效益、稳增长，1月份甘肃电投集团完成发电量40.82亿千瓦时，创单月发电量历史上最新的记录，同比增长31.21%；完成工业总产值12.79亿元，同比增长21.12%；实现营业收入13.01亿元，同比增长8.42%；完成供热量473.91万吉焦，圆满实现2024年首月“开门红”。进入2024年，

  2月19日，湖南省委副书记、省长、省政府党组书记毛伟明主持召开省政府党组会议。会议要求，着力解决缺煤无油少气等困难，推进新型能源体系建设，快速推进“宁电入湘”、湘粤背靠背联网工程等重点电力通道建设，力争今年全省电力装机达到7500万千瓦左右。

  北极星电力网整理了25个省份2023年电力装机数据，包括电力总装机、火电装机、水电装机、风电装机、光伏装机、核电装机，整理如下：

  近日，江西省发展改革委江西省统计局公布2024年江西省重点用能单位名单。其中，年综合能源消费量超过10000吨（含）标准煤的重点用能单位428家，年综合能源消费量在5000吨（含）至10000吨（不含）标准煤的重点用能单位281家。江西省发展改革委江西省统计局关于公布2024年江西省重点用能单位名单的通知各

  2024年上海市重大工程清单正式公布，这中间还包括：外高桥一厂扩容量替代项目、上海LNG站线扩建、漕泾综合能源中心二期工程、上海石化热电机组清洁提效改造工程、金山海上风电场一期等8项能源保障项目。详情如下：2024年市重大工程计划安排正式项目191项，其中科技产业类76项，社会民生类23项，生态文明建

  1月份，灞桥热电厂抓住寒潮维持的时间长、电网负荷高等有利时机，保持机组“火力全开”，发电量、供热量环比分别增长15.34%、9%，企业纯收入能力大幅度的提高，实现首月“开门红”。该厂全面贯彻落实安全生产一号文精神，扎实践行“生产为基、经营为主”的理念，保持安全生产平稳局面；全面做好省间、省内现货

  近日，湖北等多地降雪、冻雨叠加，为电力供应、安全生产带来极大挑战。2月8日，国家电投召开湖北地区雨雪冰冻天气应对连线会议。国家电投党组成员、副总经理徐树彪出席会议并讲话。会议指出国家电投党组深入贯彻落实习关于安全生产重要指示精神，贯彻落实中央办公厅、国务院办公厅《关于

  截至1月31日，宝二发电公司月发电量同比增加180%，完成调度交易计划120%，经营效益同比增利超5200万元，发电量、经营效益双双实现“开门红”。该公司坚决落实集团公司工作会议精神，以效益为中心，着力打好经营“翻身仗”。该公司下大力抓好发电市场营销，从始至终坚持“电量为王”思想，积极面对电力市场

  2月4日上午，湖南洞口经济开发区管理委员会与华能湖南能源销售有限责任公司战略合作框架协议签约仪式在洞口县经开区举行。本次签约，双方秉持“优势互补、互惠互利、开放合作、一起发展”的合作原则，在智慧能源领域深化合作空间，推动双方高水平质量的发展。此次战略合作协议的签署，对双方发挥各自平台优势

  2月7日，华能湖南分公司岳阳电厂与岳阳林纸正式签订新文化纸项目供热合作协议。根据协议，岳阳电厂将为岳纸新文化纸项目提供年最大80万吨的低压蒸汽。电厂供热产业高质量发展取得新突破，绿色低碳转型步伐不断加快。