2016年2月，由國家發(fā)展改革委、國家能源局、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》，其中指出在全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，需要加強互聯(lián)網(wǎng)理念、先進信息技術(shù)與能源產(chǎn)業(yè)的深度融合，推動能源互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新模式和新業(yè)態(tài)進一步發(fā)展，為我國能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向。2020年10月，黨的十九屆五中全會強調(diào)，“十四五”期間應(yīng)加快推進能源革命和能源數(shù)字化發(fā)展，推動實現(xiàn)能源資源配置更加合理、能源利用效率大幅提高、主要污染物排放總量持續(xù)減少的目標(biāo)。深化現(xiàn)代信息技術(shù)與能源電力領(lǐng)域的融合，推動能源電力行業(yè)的智慧化轉(zhuǎn)型將為我國能源革命縱深推進與行穩(wěn)致遠保駕護航。
智慧能源內(nèi)涵與特征
智慧能源的內(nèi)涵
從狹義上看，智慧能源是指以現(xiàn)代通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的，致力于能源利用效率提高的環(huán)境友好型能源發(fā)展模式。廣義上看，智慧能源是能源產(chǎn)業(yè)、能源裝備產(chǎn)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代通信產(chǎn)業(yè)等多元產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的概括，其不僅涵蓋傳統(tǒng)化石能源的智慧生產(chǎn)，也包括隨機波動新能源的安全并網(wǎng)；不僅涵蓋能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、傳輸、存儲與消費等環(huán)節(jié)，也包括能源周邊產(chǎn)業(yè)、能源電力技術(shù)體系及能源政策機制的發(fā)展與變革。
智慧能源的特征
依托智能高效、廣泛互聯(lián)、清潔低碳的顯著特征，智慧能源發(fā)展模式可推動包括能源生產(chǎn)、傳輸、消費等多環(huán)節(jié)的動態(tài)精益優(yōu)化與管理，實現(xiàn)能源電力系統(tǒng)的“智慧化”轉(zhuǎn)型升級。
智能高效。云計算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等現(xiàn)代信息技術(shù)在能源領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，將推動智慧生產(chǎn)管控系統(tǒng)、多能協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)、用能管理系統(tǒng)等智慧能源系統(tǒng)的落地與應(yīng)用，進而在實現(xiàn)對能源電力系統(tǒng)多環(huán)節(jié)、多主體、多設(shè)備全面感知的基礎(chǔ)上，依托數(shù)據(jù)驅(qū)動技術(shù)實現(xiàn)對能源電力系統(tǒng)、管網(wǎng)、設(shè)備多層級的在線監(jiān)測、實時分析、智能優(yōu)化調(diào)控、狀態(tài)預(yù)警、智能診斷等功能，進一步提升能源電力系統(tǒng)的運行效率。
廣泛互聯(lián)。依托互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，推動實現(xiàn)能源系統(tǒng)內(nèi)外多元主體的開放接入、廣泛互聯(lián)，有效貫通與整合不同主體間的信息流、業(yè)務(wù)流、能量流，打造互惠共贏的能源生態(tài)圈，為新業(yè)態(tài)與新模式的打造、更大范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置提供有利前提。
清潔低碳。“云大物移智鏈”等現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用可促進能源電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)間的及時、準(zhǔn)確、高效交互，充分發(fā)揮橫向電熱水氣多能互補、縱向源-網(wǎng)-荷-儲協(xié)調(diào)的技術(shù)特性，實現(xiàn)對能源電力系統(tǒng)的統(tǒng)籌管控與優(yōu)化，進而為大規(guī)模集中式可再生能源及分布式可再生能源的安全生產(chǎn)、遠距離傳輸和高效消納提供支撐，有效提升可再生能源在生產(chǎn)和消費端占比、降低二氧化碳及其他污染物排放，顯著提升能源利用效率，加速我國能源電力行業(yè)的清潔低碳轉(zhuǎn)型。
智慧能源對能源革命的支撐作用
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面對我國能源電力發(fā)展的新挑戰(zhàn)，習(xí)近平總書記在2014年召開的中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議中提出了能源革命的戰(zhàn)略思想，要求從能源供給、能源消費、能源技術(shù)和能源體制四方面推進能源革命，推動能源電力行業(yè)綠色發(fā)展，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。在智慧能源的發(fā)展模式下，“云大物移智鏈”等先進信息技術(shù)在能源電力行業(yè)的應(yīng)用將加速信息技術(shù)與能源電力產(chǎn)業(yè)的深度融合，引導(dǎo)能源電力行業(yè)向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展，為我國能源革命持續(xù)深化與能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型提供堅實支撐。
智慧能源助力能源供給革命
一方面，智慧能源的發(fā)展將促進能源的生產(chǎn)和供應(yīng)模式發(fā)生顯著變化。我國能源供應(yīng)模式將從單一化供應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣?yīng)，包括供應(yīng)主體的多元化、能源產(chǎn)品的多元化和業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)的多元化等。另一方面，智慧能源將推動智慧電廠、智能電網(wǎng)等新業(yè)態(tài)的發(fā)展，提供更安全、智能的能源生產(chǎn)和傳輸服務(wù)，有效改善能源生產(chǎn)和供應(yīng)模式、提高能源系統(tǒng)中新能源的生產(chǎn)和供應(yīng)比例。
智慧能源助力能源消費革命
一方面，智慧能源發(fā)展模式下能源市場信息的實時共享特征可賦予用戶更廣泛的消費選擇權(quán)，新業(yè)態(tài)、新模式將不斷涌現(xiàn)，進而催生出更加豐富多元的能源消費類型；另一方面，“云大物移智鏈”等現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用能夠在支撐用戶對自身能效水平即時、全面感知的基礎(chǔ)上，為用戶的綜合能效分析、用能決策及多環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)管控優(yōu)化提供輔助支持，進而推動能源的高質(zhì)與高效消費。
智慧能源助力能源技術(shù)革命
智慧能源對能源電力系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備及平臺的智能化、精確化和標(biāo)準(zhǔn)化要求將為原有的能源技術(shù)、信息管理技術(shù)帶來深刻變革。同時，智慧能源信息-物理融合特性也將推動能源領(lǐng)域的技術(shù)框架和互聯(lián)網(wǎng)、通信領(lǐng)域的技術(shù)體系緊密融合，帶動諸如能源大數(shù)據(jù)、能源區(qū)塊鏈、5G能源信息網(wǎng)等一批新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為能源技術(shù)開辟全新的研究方向，從而推動能源技術(shù)革命。
智慧能源助力能源體制革命
建設(shè)智慧能源體系，可助力實現(xiàn)能源系統(tǒng)運營管理機制的創(chuàng)新，帶動能源產(chǎn)業(yè)上下游及周邊產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，打造智慧能源生態(tài)圈。建設(shè)智慧能源生態(tài)圈可充分發(fā)揮能源企業(yè)、裝備制造企業(yè)、科研院所等各類主體優(yōu)勢，打通服務(wù)流、信息流、資金流，提升資源要素配置效率，為能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型升級創(chuàng)造良好平臺，以共享經(jīng)濟、平臺經(jīng)濟的發(fā)展模式創(chuàng)新能源系統(tǒng)運營的體制機制，進而支撐能源體制革命。
智慧能源關(guān)鍵技術(shù)及典型應(yīng)用場景
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智慧能源以現(xiàn)代信息技術(shù)為核心工具，借助區(qū)塊鏈技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云平臺技術(shù)等新興信息技術(shù)構(gòu)建能源發(fā)展的智慧環(huán)境，形成能源發(fā)展的新模式和新范式，進而為促進新能源消納、構(gòu)建安全高效電力市場、提升電力系統(tǒng)能效等問題提供全新解決方案。
區(qū)塊鏈技術(shù)
區(qū)塊鏈技術(shù)是分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)時代的創(chuàng)新應(yīng)用，具有去中心化、信息共享、記錄不可逆、參與者匿名和信息可追溯等技術(shù)特點（見圖1）。
區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用可為智慧能源發(fā)展過程中的數(shù)據(jù)安全、多主體協(xié)同、信息融通等問題提供全新技術(shù)解決方案，可為我國棄風(fēng)棄光現(xiàn)象的緩解、綜合能源服務(wù)的發(fā)展及電力市場智能化交易體系的構(gòu)建提供全新可能。
支撐高比例新能源消納緩解棄風(fēng)棄光。依托區(qū)塊鏈技術(shù)去中心化、信息共享、信息可追溯等技術(shù)特點，一方面可簡化新能源電力交易流程，降低分布式新能源電力交易成本，有效支撐多元主體間點對點、實時、自主微平衡交易；另一方面區(qū)塊鏈技術(shù)分布式記賬技術(shù)可為能源產(chǎn)品、能源金融等產(chǎn)品交易市場提供可信保障，助力綠色能源認證、綠色證書交易等新型商業(yè)模式發(fā)展，促進能源電力領(lǐng)域的市場主體創(chuàng)新能源生產(chǎn)與服務(wù)模式，支撐高比例新能源高效消納。
發(fā)展綜合能源服務(wù)。依托區(qū)塊鏈技術(shù)“多鏈”技術(shù)特性，可實現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)、石油網(wǎng)絡(luò)、天然氣網(wǎng)絡(luò)等異質(zhì)能系統(tǒng)中的多元主體及其設(shè)備廣泛互聯(lián)，在構(gòu)建形成橫向多能互補、縱向源-網(wǎng)-荷-儲協(xié)調(diào)、能源信息高度融合的綜合能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，推動實現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)多元主體間可信互聯(lián)、信息公開與協(xié)同自治，進而顯著提升綜合能源服務(wù)的可追溯性和安全性。
助力電力市場智能化交易體系構(gòu)建。利用區(qū)塊鏈技術(shù)的信息共享、記錄不可逆和不可篡改等特性，可為電力市場中相關(guān)主體間各類信息的自主交互和充分共享提供支撐，在保障電力市場信息透明、即時的同時，可輔助各交易主體實現(xiàn)分散化決策，提升用戶參與電力市場的便捷性和可操作性，加速推動電力市場中合同形成、合同執(zhí)行、核算結(jié)算等環(huán)節(jié)的智能化轉(zhuǎn)型。此外，依托區(qū)塊鏈技術(shù)參與者匿名、信息可追溯的技術(shù)特性可有效規(guī)范電力市場監(jiān)管過程，促進電力市場的監(jiān)管水平提升，保障市場交易的公平性與安全性。
大數(shù)據(jù)技術(shù)
能源大數(shù)據(jù)具有規(guī)模大、類型多、速度快、價值密度有限等特點，大數(shù)據(jù)技術(shù)是以海量數(shù)據(jù)集合為研究對象的一項綜合技術(shù)，是傳感技術(shù)、信息通信技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)與專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)的綜合，是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析技術(shù)的繼承和發(fā)展（見圖2）。
大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可實現(xiàn)對能源生產(chǎn)到消費的全鏈條感知與分析，可為能源系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、消費端能效提升、源-網(wǎng)-荷-儲協(xié)同提供重要支持。
系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)針對能源電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行采集、傳輸、存儲、融合操作，可有效整合能源電力系統(tǒng)中多元異構(gòu)數(shù)據(jù)，構(gòu)建能源電力系統(tǒng)數(shù)字孿生模型，進一步提升對新能源出力、能源網(wǎng)絡(luò)潮流分布、用戶用能行為的感知與預(yù)測能力，為電熱冷等異質(zhì)能調(diào)度、交易及綜合需求響應(yīng)實施等提供重要決策輔助，保障異質(zhì)能系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定與高效運行。
消費端能效提升。依托大數(shù)據(jù)技術(shù)挖掘用戶用能行為與能源價格、天氣、時間等因素間所隱含的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過構(gòu)建用戶用能種類、用能時間、用能強度及用能彈性等模型，實現(xiàn)對多元能源用戶的精準(zhǔn)畫像，為能源消費端的能源消費優(yōu)化方案制定、能源消費服務(wù)定制及用戶側(cè)資源發(fā)掘提供理論指導(dǎo)，推動能源消費側(cè)用能成本降低、實現(xiàn)用能綜合化效率提升。
源-網(wǎng)-荷-儲協(xié)同。依托大數(shù)據(jù)技術(shù)對能源電力系統(tǒng)中積累的海量數(shù)據(jù)的分析可精準(zhǔn)洞悉源-網(wǎng)-荷-儲間能源流、業(yè)務(wù)流、信息流的流向與交互模式，揭示系統(tǒng)中多元主體間的“三流”交互機理，進而有效推動源-網(wǎng)-荷-儲協(xié)調(diào)優(yōu)化，提升異質(zhì)能網(wǎng)絡(luò)的可靠性與經(jīng)濟性，支撐能源電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
云平臺技術(shù)
云平臺是依托存儲、交換以及虛擬化組件，通過關(guān)聯(lián)各類數(shù)據(jù)、整合多種計算資源形成的邏輯統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心。云平臺具有虛擬化、高可靠性、高通用性、高可擴展性、高速、靈活性等特征。與傳統(tǒng)的服務(wù)器相比，云平臺將物理資源虛擬化為虛擬機資源池，可通過靈活調(diào)用軟硬件資源為用戶提供各類服務(wù)。
云平臺以客戶需求為向?qū)?，通過向用戶提供基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺即服務(wù)（PaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）三大類服務(wù)，可助力實現(xiàn)用能服務(wù)精細化和終端設(shè)備監(jiān)控智能化（見圖3）。
用能服務(wù)精細化管理。云平臺利用其虛擬化資源管理技術(shù)實現(xiàn)對用戶身份、用能信息等各類數(shù)據(jù)信息統(tǒng)籌儲存與管理，并將數(shù)據(jù)信息抽象化關(guān)聯(lián)形成跨應(yīng)用、跨部門、跨系統(tǒng)的信息協(xié)同共享資源，構(gòu)建具備管理動態(tài)化、數(shù)據(jù)可視化等特征的智慧能源管理系統(tǒng)，為用戶提供實時在線的能源消費服務(wù)，在對用戶開展能效診斷、能效薄弱環(huán)節(jié)識別的基礎(chǔ)上，定制相應(yīng)的節(jié)能技改、能源合同管理等服務(wù)方案，實現(xiàn)基于能源大數(shù)據(jù)的能源服務(wù)精細化管理。
終端智能化監(jiān)控。依托云平臺開放包容的技術(shù)特點，推動多元主體及設(shè)備的廣泛接入，打破實體結(jié)構(gòu)間的技術(shù)壁壘與體制壁壘，在此基礎(chǔ)上，以數(shù)據(jù)驅(qū)動構(gòu)建的特征庫、模型庫及算法庫為依據(jù)，圍繞“兩高三低”目標(biāo)，即能源系統(tǒng)終端用能效率提高、供能可靠性提高以及用戶用能成本降低、碳排放降低和其他污染物排放降低，對各類終端實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測與遙控、遙調(diào)，推動能源電力系統(tǒng)的多目標(biāo)動態(tài)優(yōu)化。
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本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2020年10期，作者供職于華北電力大學(xué)
