中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：世界正進(jìn)入數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期。能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程遇到新挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)能源行業(yè)發(fā)展模式在經(jīng)濟(jì)數(shù)字化時(shí)代遭遇瓶頸，雖然能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，但全球氣候變化和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力依然并長(zhǎng)期存在。要構(gòu)筑清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型是必選項(xiàng)。
日前，數(shù)字能源產(chǎn)業(yè)智庫(kù)聯(lián)合發(fā)布的《數(shù)字能源十大趨勢(shì)白皮書(shū)》（以下簡(jiǎn)稱《白皮書(shū)》）指出，在電力生產(chǎn)中，采用傳統(tǒng)方式，存在著發(fā)電效率低、運(yùn)維效率低等問(wèn)題，能源數(shù)字化可有效提升電力生產(chǎn)效率、運(yùn)維效率和能源效率，助力碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
趨勢(shì)一：能源數(shù)字化
《白皮書(shū)》指出，傳統(tǒng)能源行業(yè)僅關(guān)注瓦特流，“發(fā)-輸-配-儲(chǔ)-用”節(jié)點(diǎn)之間彼此孤立，難以協(xié)同，導(dǎo)致電力生產(chǎn)效率低、能源效率低，且全鏈路存在大量“啞設(shè)備”，依靠人工維護(hù)，運(yùn)維效率低。能源數(shù)字化通過(guò)引入5G、AI、大數(shù)據(jù)等數(shù)字化技術(shù)，并將電力電子技術(shù)與數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新性地融合，在瓦特流基礎(chǔ)上加入比特流，用比特管理瓦特，實(shí)現(xiàn)全鏈路的互聯(lián)化、數(shù)字化和智能化協(xié)同，讓電力生產(chǎn)效率、運(yùn)維效率、能源效率最大化。
趨勢(shì)二：綠電無(wú)處不在
《白皮書(shū)》認(rèn)為，綠電無(wú)處不在包含以下幾個(gè)維度：
一是電力生產(chǎn)向綠色化、低碳化轉(zhuǎn)型。根據(jù)預(yù)測(cè)，光伏發(fā)電的占比將由2020年的3%，迅速增長(zhǎng)到2050年的24%，成為最大的發(fā)電能源。
二是在并網(wǎng)穩(wěn)定性要求下，光儲(chǔ)融合成為必然趨勢(shì)。預(yù)測(cè)到2025年，光伏電站光儲(chǔ)共生的比例將達(dá)到60%以上，讓光伏發(fā)電從“補(bǔ)充電”走向“主力電” “優(yōu)質(zhì)電”。
三是光伏發(fā)電進(jìn)入“平價(jià)上網(wǎng)”時(shí)代。
四是分布式光伏進(jìn)入千行百業(yè)、千家萬(wàn)戶，裝機(jī)占比穩(wěn)步提升。據(jù)預(yù)測(cè)，2025年分布式光伏將占全球新裝機(jī)容量40%以上，約47吉瓦/年。
五是隨著分布式光伏的廣泛應(yīng)用，主動(dòng)安全成為行業(yè)共識(shí)。在傳統(tǒng)方案下，光伏系統(tǒng)由于長(zhǎng)期使用，可能造成接頭松動(dòng)、線纜老化等問(wèn)題，進(jìn)而產(chǎn)生電弧。如果不及時(shí)處理，易造成火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)建筑和人身安全帶來(lái)隱患，因此主動(dòng)安全成為分布式光伏應(yīng)用的關(guān)鍵要素。
六是數(shù)字世界的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心、站點(diǎn)數(shù)量的激增，將帶來(lái)更高能耗挑戰(zhàn)。根據(jù)預(yù)測(cè)，全球數(shù)據(jù)中心能耗將從2020年的6700億度電，快速增長(zhǎng)至2025年的9500億度電，約占全球總用電量的3%；全球站點(diǎn)能耗將從2020年的2030億度電，快速增長(zhǎng)至2025年的6600億度電，約占全球總用電量的2%。
七是綠電助力ICT行業(yè)更加低碳，未來(lái)將實(shí)現(xiàn)零碳網(wǎng)絡(luò)和零碳數(shù)據(jù)中心。全球領(lǐng)先的運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)陸續(xù)提出了零碳網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略，將在站點(diǎn)、機(jī)房、數(shù)據(jù)中心等典型ICT場(chǎng)景規(guī)模部署光伏。
趨勢(shì)三：全鏈路高效
《白皮書(shū)》指出，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，以及功率器件、拓?fù)浼翱刂扑惴ǖ纳?jí)，電源部件已達(dá)到了極致高效。當(dāng)前業(yè)界逆變器轉(zhuǎn)換效率最高已達(dá)到99%，UPS模塊效率最高已達(dá)到97.5%，PSU整流模塊效率最高已達(dá)到98%，電動(dòng)車充電模塊效率最高已達(dá)到96.5%。模塊級(jí)的效率提升對(duì)于系統(tǒng)級(jí)的效率提升空間已經(jīng)有限。為了提升系統(tǒng)效率，需要對(duì)“發(fā)-輸-配-儲(chǔ)-用”全鏈路架構(gòu)進(jìn)行升級(jí)。
趨勢(shì)四：AI加持
《白皮書(shū)》指出，在傳統(tǒng)模式下，電力生產(chǎn)、設(shè)備運(yùn)維和能源使用高度依賴專家經(jīng)驗(yàn)和人工，效率低下。從傳統(tǒng)專家經(jīng)驗(yàn)和人工模式走向AI模式，將極大提升電力生產(chǎn)效率、運(yùn)維效率、能源效率，幫助運(yùn)營(yíng)增效，增強(qiáng)安全保障。
比如，傳統(tǒng)的百兆瓦級(jí)光伏電站通常需要20人長(zhǎng)期值守，發(fā)生故障時(shí)需要人工停電檢修，運(yùn)維低效、成本高昂。而采用融合AI算法的智能IV診斷，在日常巡檢中可實(shí)現(xiàn)一鍵遠(yuǎn)程100%組件健康檢查，精準(zhǔn)識(shí)別組串故障類型，定位故障組串位置，并提供修復(fù)建議，提升運(yùn)維效率，降低電量損失。
趨勢(shì)五：融合極簡(jiǎn)
《白皮書(shū)》指出，傳統(tǒng)能源基礎(chǔ)設(shè)施存在多系統(tǒng)、設(shè)備體積大、工程復(fù)雜等問(wèn)題，造成建設(shè)周期長(zhǎng)、建設(shè)和運(yùn)維成本高?？梢酝ㄟ^(guò)架構(gòu)融合、形態(tài)融合、工程產(chǎn)品化等極簡(jiǎn)部署，實(shí)現(xiàn)能源基礎(chǔ)設(shè)施占地更小、部署更快、租金更省、運(yùn)維更簡(jiǎn)單、成本更低。
趨勢(shì)六：能源網(wǎng)自動(dòng)駕駛
實(shí)現(xiàn)能源網(wǎng)自動(dòng)駕駛是企業(yè)的迫切需求。
《白皮書(shū)》指出，傳統(tǒng)能源設(shè)備維護(hù)多依靠人工，需要大量重復(fù)和復(fù)雜的操作，人工成本高。自動(dòng)駕駛能源網(wǎng)絡(luò)不僅可以代替人工，還可基于海量數(shù)據(jù)，提升預(yù)測(cè)和預(yù)防能力，并基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)提供差異化的服務(wù)。
比如，在數(shù)據(jù)中心，采用AI機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡檢、識(shí)別圖像聲音氣味、提供溫度云圖、進(jìn)行資產(chǎn)管理，信息實(shí)時(shí)上報(bào)、自動(dòng)生成巡檢報(bào)告等，讓數(shù)據(jù)中心巡檢進(jìn)入“無(wú)人”時(shí)代。在光伏發(fā)電站，采用AI技術(shù)的智能光伏IV診斷方案，2分鐘可完成百兆瓦級(jí)別光伏電站的全量掃描，10分鐘在線生成報(bào)告，實(shí)現(xiàn)光伏電站“無(wú)人”運(yùn)維和診斷。
趨勢(shì)七：綜合智慧能源
傳統(tǒng)能源系統(tǒng)將走向綜合智慧能源系統(tǒng)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)綠色低碳轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展，助力“零碳國(guó)家”建設(shè)，加速碳中和目標(biāo)達(dá)成。
《白皮書(shū)》指出，傳統(tǒng)能源的建設(shè)方式中，源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)獨(dú)立建設(shè)，缺乏統(tǒng)一管理和協(xié)同，造成能源效率低、用能成本高。綜合智慧能源運(yùn)用數(shù)字化的技術(shù)，將能源的發(fā)電、輸電、配電、用電各個(gè)環(huán)節(jié)，從傳統(tǒng)的煙囪式獨(dú)立系統(tǒng)架構(gòu)和孤島式管理，演進(jìn)至統(tǒng)一架構(gòu)、統(tǒng)一管理和綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)全鏈路的統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)和優(yōu)化，極大提升能源利用效率，降低用能成本。
趨勢(shì)八：智能儲(chǔ)能系統(tǒng)
全面鋰電化正在成為各行各業(yè)的儲(chǔ)能首選，普通鋰電將演進(jìn)為智能儲(chǔ)能系統(tǒng)，最大化儲(chǔ)能價(jià)值。
《白皮書(shū)》指出，智能儲(chǔ)能系統(tǒng)采用AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的自組網(wǎng)和云化智能管理。通過(guò)AI和大數(shù)據(jù)，使用更精準(zhǔn)的電化學(xué)模型，提升儲(chǔ)能管理精度，同時(shí)可對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)、壽命和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，保障系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和安全。其次，智能儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景更加豐富，如與電網(wǎng)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻調(diào)峰；與業(yè)務(wù)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰運(yùn)營(yíng)效率最大化。目前在我國(guó)浙江，通過(guò)智能儲(chǔ)能系統(tǒng)的AI自錯(cuò)峰，節(jié)省電費(fèi)近17%。
趨勢(shì)九：隨時(shí)隨地超級(jí)快充
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，電能的快速消耗與持久續(xù)航之間的矛盾，造成很多人都產(chǎn)生了“低電量焦慮”，隨時(shí)隨地超級(jí)快充需求日益增加。
《白皮書(shū)》指出，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新材料的成熟應(yīng)用，將加速充電功率提升和體積小型化。未來(lái)不管是消費(fèi)電子產(chǎn)品還是電動(dòng)汽車出行，都將實(shí)現(xiàn)10分鐘內(nèi)完成充電，且充電地點(diǎn)不再受限，真正做到一杯咖啡時(shí)間，隨時(shí)隨地充滿能量。值得一提的是，《白皮書(shū)》強(qiáng)調(diào)，電動(dòng)汽車要實(shí)現(xiàn)超級(jí)快充，高壓架構(gòu)是必然方向，需要從樁側(cè)到車側(cè)進(jìn)行更高電壓的電氣架構(gòu)級(jí)改革，真正做到充電像加油般迅速、便捷。
趨勢(shì)十：安全可信
能源產(chǎn)業(yè)向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，硬件和軟件的可靠性、安全性、隱私性、韌性等成為必須要求。
《白皮書(shū)》指出，在硬件端，除了硬件本身的高可靠設(shè)計(jì)及制造外，需加強(qiáng)預(yù)測(cè)性維護(hù)，由被動(dòng)變主動(dòng)，從器件、設(shè)備到系統(tǒng)三層級(jí)，進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)性維護(hù)，夯實(shí)可靠地基；在軟件端重點(diǎn)投入分層級(jí)防御，實(shí)現(xiàn)軟件的分層可控、分層防御，使軟件更加安全可信。
根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）《數(shù)字化和能源》預(yù)測(cè)，數(shù)字技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用將使油氣生產(chǎn)成本減少10%~20%，使全球油氣技術(shù)可采儲(chǔ)量提高5%。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)電的削減率從7%降至1.6%，從而到2040年避免3000萬(wàn)噸二氧化碳排放。與此同時(shí)，數(shù)字化還可以使碳捕獲和儲(chǔ)存等清潔能源技術(shù)受益。
業(yè)內(nèi)人士指出，目前我國(guó)傳統(tǒng)能源行業(yè)與高科技技術(shù)的融合更多的限于建立試驗(yàn)平臺(tái)、模擬實(shí)驗(yàn)室、超級(jí)計(jì)算，以及能源數(shù)據(jù)的電子化和互聯(lián)網(wǎng)化，在能源生產(chǎn)關(guān)系層次上沒(méi)有根本性改變，尤其在能源行業(yè)下游環(huán)節(jié)缺乏數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的支撐，能源數(shù)字化仍處于起步探索階段，我國(guó)應(yīng)以全球能源轉(zhuǎn)型為契機(jī)，加快向能源全面數(shù)字化和智能化邁進(jìn)。
