能源数字化：“第六能源”作用突显

推动能源革命、实现“双碳目标”，亟需发挥能源数字化作为“第六能源”的作用，加快能源系统的数字化、智能化转型。

（来源：能源杂志 微信号energymagazine 文 | 吴琦 作者系无锡数字经济研究院执行院长）

随着移动互联网、AI、大数据、云计算、物联网等数字技术的迅速发展，数字经济正深刻改变着人类社会的生产和生活方式，成为全球经济发展的新动力，能源系统向低碳化、分散化和智能化转型已成为必然趋势。

近年来，人类在享受能源所带来的经济发展、社会进步等巨大利益的同时，也付出了惨重的资源和环境代价，能源开发利用过程中的深层次、结构性矛盾也日益凸显。

节能被称为“第五能源”，是指通过找出能源使用优化空间，使用节能技术达到减少能源浪费、实现节约能源和可持续发展目标的过程，有助于解决能源开发利用的问题，被视为与煤炭、石油、天然气和电力同等重要的“第五能源”。

而能源数字化对于能源供给的作用不仅体现在需求端的“节流”方面，更体现在利用各类前沿数字信息技术提高能源生产效率，通过供给端和需求端的“开源节流”，实现对能源的清洁、高效利用。随着能源使用的态度从无限制地开发和利用逐步转变为追求可持续发展，以及能源行业技术的进步和数字信息技术的发展，人类社会逐渐进入到更高维度的能源利用形态。能源数字化贯穿能源从开发生产、运输、回收利用的全生命周期，是更高维度的能源表现形态。也正因此，能源数字化可称为继煤炭、石油、天然气、电力、节能后的“第六能源”。

能源数字化是指基于能源大数据，利用数字技术和控制技术来引导能量的有序流动，实现从能源供给端到消费端的高效管理和精准匹配，满足不同区域、不同群体、不同体量的用能需求，进而构筑高效、清洁、经济的现代能源体系，提高能源系统的安全性、生产率、可获得性和可持续性。

能源数字化催生出新的能源产品形态，即数字能源。数字能源不是数字形式的能源，而是一种数字化的能源生态。能源数字化的价值主要体现在三个方面:一是平台价值，即利用数字化平台技术，使能源供需双方更快速匹配与互动，通过提高能源使用效率，增加能源供给；二是产品价值，即利用算法、算力、数据实现对能源供需的重构，开发出新的产品服务和交易品种；三是度量价值，能源数字化丰富了能源的计价方式，进一步拓展了能源的金融市场属性，使其成为一种新的度量方式。

数字经济与能源经济融合

人类利用能源的历史大致可以分为五个阶段：最初是以草木为燃料的“柴薪时代”，这标志着人类对于自然资源已经由被动接受转变为主动利用；而后，是以煤炭为燃料的“蒸汽机时代”，人类摆脱了生物质能转化为动能的低效率，正式进入工业时代；第三是以电力广泛应用为显著特点的第二次工业革命，电力开始用于为机器提供动力，成为补充和取代蒸汽动力的新能源。此外，第二次工业革命期间，以煤气和石油为染料的内燃机的发明和使用，也推动了石油开采业和化工业的产生。

进入20世纪后期，天然气以其低成本等优势，从石油时代初期的“废气”华丽转身，成为人类社会能源的重要组成部分；由于人类此前的能源活动几乎全部依赖于地球上不可再生资源，伴随着经济的高速发展和人口的快速膨胀，地球上的不可再生资源面临枯竭，人类社会逐步进入到寻找和利用可再生能源，以及利用计算机和自动化技术实现能源节约的时代，人类对于能源的利用已经突破了生物体的界限。而今，在数字化催生的能源新业态、新模式、新技术、新产品的推动下，人类对于能源的利用也已步入新的纪元，即能源数字化时代。

随着数字经济与实体经济的深度融合，传统能源企业的数字化转型已成必然趋势。能源生产系统的数字化能够帮助生产者准确判断能源需求者的类别和能量需求的时间和体量，以可控范围内最低的成本提供能源；能源运输和分配系统的数字化能够帮助能源运输者以最高的效率分配和运输能源，以此来提高能源利用率；能源消费系统的数字化可以为消费者提供个性化、多样化、定制化的能源消费方式。最终，能源系统通过数字化手段有效连接和共生融合，形成一个完整的能源数字化生态。

人工智能、大数据、云计算、区块链等数字技术在能源领域的应用非常广泛。彭博新能源财经数据显示，2017年能源数字化市场规模为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%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）。彭博预计到2025年，全球能源数字化市场规模将达到640亿美元。其中，电网自动化预计将占100亿美元，家庭用能系统的规模将达110亿美元。

数字化推动能源革命

在能源数字化过程中，能源企业借助人工智能、大数据、云计算、物联网等数字技术，优化管理流程，降低生产成本，提升能源生产、运输和使用效率，优化能源结构，保障能源供给，将极大加快能源革命进程。

首先，能源数字化通过提高传统能源的开采生产运输效率，降低开采成本和损耗，增加能源供给。

国际能源署（IEA）在《数字化与能源》报告中指出，数字技术的广泛使用可以使生产成本降低10％到20％。IEA预计，在全球范围内，技术上可开采的油气资源可以提高5％左右，页岩气将实现最大涨幅。

以壳牌公司2016年与惠普的合作为例，其将传感器数据通过光缆传输至专有服务器，把潜在油田数据与世界上其他油田数据作对比，来帮助地质学家对井位做出更加准确的判断，提高开采生产效率。

其次，能源数字化通过提升能源利用效率，节约能源投入，减少能源浪费，也间接增加了能源供给。

IEA分析称，数字化可以通过降低运营和维护成本，提高发电厂和电网效率，减少意外停电和故障时间，延长资产的使用寿命。仅在欧盟，增加存储和数字化需求响应就可以在2040年将光伏发电和风力发电的弃电率从7%降至1.6%。在清洁能源生产调度数字化领域，以朗新科技集团光伏云平台为例，通过数字化、智能化的手段，助力中国更多的中小光伏电站降低运维成本，大幅提高发电效率。

第三，能源数字化具有数字经济平台化、共享化的特点，可以实现能源供需的精准、实时匹配，助力能源市场化交易和市场化价格机制形成。

通过“云大物移智”等数字技术的应用，能源数字化平台化、共享化的特点，能实现能源供需全链条式、端到端的连接与协同，并在算法驱动下有效连接供需、精准匹配，提升了能源生产消费间的实时互动水平。如通过区块链技术可以打造分布式能源系统，使能源供应合同直接在其生产者和消费者之间传输，参与者可以把多余的电量进行流通，实现点对点的能源交易，完成去中心化的能量传输。

同时，区块链还可以高效完成不同电力系统内的实时信息采集与记录，综合多个市场之间的交易及价格信息，实时计算各地区和各类电力的边际价格，推动能源市场化交易和市场化价格机制形成。

最后，能源数字化通过实现新能源的预测和调峰调频，促进新能源并网消纳，助力新型电力系统的建设。

由于新能源的随机波动性强，高比例新能源并网将导致电网波动大幅增加，需要加快推进新型电力系统的建设。通过能源数字化建设，可以对电网海量数据优化、分析、调配、决策，实现能源高效管理。

同时，能源数字化的建设可以提升新能源基础数据的质量和预测建模的智能化水平，并以此建立起高精度、高可信度的新能源功率预测系统，提升电力系统适应新能源随机波动性的调度运行水平和风险防御能力，提高电力系统运行灵活性，助力推动形成新型电力系统。

应用场景及发展趋势

全球气候变化、能源枯竭正对人类社会的生存和发展构成重大威胁，越来越多的国家将“碳中和”上升为国家战略，中国也提出了“力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”的战略目标。推动能源革命、实现“双碳目标”，亟需发挥能源数字化作为“第六能源”的作用，加快能源系统的数字化、智能化转型。

横向来看，能源数字化主要表现在三个方面，即能源供给端的数字化、能源输送端的数字化以及能源需求端的数字化。

分布式电站和虚拟电厂是能源供给端重要发展方向。随着新能源的加速普及，分布式电站的建设和数字化转型将变得愈发重要。同时，虚拟电厂作为分布式能源安全、稳定加入智能电网的重要技术之一，既可以作为“正电厂”向系统供电，也可以作为“负电厂”消纳系统电力，起到灵活的削峰填谷等作用，可以有效整合各种分布式能源，协调智能电网与分布式电源间的矛盾，最终加速和完善分布式电站和智能电网的建设。

自我平衡的智慧能源网络是能源传输端的重点建设内容。随着大规模新能源的入网及电网对复杂性、即时性要求的不断提高，需要一个能够实现自我平衡的智慧能源网络（NET），来共同分担电网的灵活性、可靠性、安全性、可及性压力。未来，一个家庭可能作为一个NET节点，如何自我调节、自我平衡，如何在电网、调度、用户之间确保安全进行交互，如何让设备、电网、用户之间就利益提前设定进行交互，如何就电气冷热低碳低成本综合实时平衡进行控制，需要有新的办法来解决。能源物联网的建设能够打破能源孤岛，比如基于物联网的云计算技术可以对分布在不同地区的调度系统进行功能整合，实现系统结构的高度集成，从而构建出一个实时、全面、准确的电网调度平台，为智慧能源网络建设提供平台基础。

便捷多样的能源消费场景是能源消费端的主要趋势。当前，能源消费端电气化程度正不断加深，在数字化技术的赋能下，能源消费场景也实现了多样化。能源数字化平台能够支持企业园区等用电大户与电厂直接进行B2B电力交易，支持售电商以B2C模式向用户直接销售用电套餐，还将逐渐支持用户之间开展C2C以及用户与售电商C2B模式的等电能交易模式。电力消费不仅体现在生活生产用能端，也体现在交通运输端，其中以为新能源车提供充电运营服务的平台为典型代表。此外，电力企业还可以依托智能电表开展智能家居服务，通过智能电表和智能电视、智能音箱等其他智能设备的整合，使客户可以通过电脑或者手机对家庭用能进行管理。

纵向来看，能源数字化则体现在赋能数字生态建设和全社会数字化转型。

能源大数据助力数字政府建设。能源的基础保障属性决定了能源数字化具有强大的外部性，在赋能产业经济和区域经济数字化建设具有的得天独厚的作用，是打造全社会数字化、智能化生态的基础。能源数字化具有数据驱动的特点，以能源大数据为依据，各级政府可以高效开展能源运行监测、规划部署等工作，同时能够以能源数据为基础，洞悉本地区经济的发展情况，为科学决策提供数据支持。

能源数字化支撑数字生态建设。能源数字化转型离不开数字新基建的建设和发展。能源数字化除了横向带动产业链发展，还可以通过场景深化和联接，带动智慧交通、智能城市建设。以朗新科技集团新电途充电平台为例，平台一端连接城市充电桩形成一张“城市充电网”，一端连接城市电动汽车形成一张“城市车联网”，同时再连接“分布式+微电网”为主的城市能源网，形成一个多边互联、深度协同、实时联动的“绿色交通-数字能源互联网”，对智慧交通和智慧城市建设发挥积极作用。

能源数字化赋能双碳目标实现。以大数据、云计算、区块链等数字化技术特征的能源数字化能够在碳排放源认定、碳排放数据分析、监管预测等方面发挥重要作用。能源数字化可以为碳指标的分配提供数据等全方位的支持，这有利于改变以往落后的机械分配方式，从各地各产业实际情况、规划以及定位，制订科学灵活的分配机制，为碳排放权交易市场打下优质基础，助力双碳目标实现。

应用场景及发展趋势

全球气候变化、能源枯竭正对人类社会的生存和发展构成重大威胁，越来越多的国家将“碳中和”上升为国家战略，中国也提出了“力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”的战略目标。推动能源革命、实现“双碳目标”，亟需发挥能源数字化作为“第六能源”的作用，加快能源系统的数字化、智能化转型。横向来看，能源数字化主要表现在三个方面，即能源供给端的数字化、能源输送端的数字化以及能源需求端的数字化。