2016年2月，由國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，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(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)理念、先進(jìn)信息技術(shù)與能源產(chǎn)業(yè)的深度融合，推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新模式和新業(yè)態(tài)進(jìn)一步發(fā)展，為我國(guó)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(huì)強(qiáng)調(diào)，“十四五”期間應(yīng)加快推進(jìn)能源革命和能源數(shù)字化發(fā)展，推動(dòng)實(shí)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(dòng)能源電力行業(yè)的智慧化轉(zhuǎn)型將為我國(guó)能源革命縱深推進(jìn)與行穩(wěn)致遠(yuǎn)保駕護(hù)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(jī)波動(dòng)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(chǔ)與消費(fèi)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(jī)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(dòng)包括能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)等多環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)精益優(yōu)化與管理，實(shí)現(xiàn)能源電力系統(tǒng)的“智慧化”轉(zhuǎn)型升級(jí)。
智能高效。云計(jì)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(dòng)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(jìn)而在實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)能源電力系統(tǒng)、管網(wǎng)、設(shè)備多層級(jí)的在線監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)分析、智能優(yōu)化調(diào)控、狀態(tài)預(yù)警、智能診斷等功能，進(jìn)一步提升能源電力系統(tǒng)的運(yùn)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(dòng)實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)內(nèi)外多元主體的開(kāi)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?！霸拼笪镆浦擎湣钡痊F(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用可促進(jìn)能源電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)間的及時(shí)、準(zhǔn)確、高效交互，充分發(fā)揮橫向電熱水氣多能互補(bǔ)、縱向源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)協(xié)調(diào)的技術(shù)特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源電力系統(tǒng)的統(tǒng)籌管控與優(yōu)化，進(jìn)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(yuǎn)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(fèi)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(guó)能源電力行業(yè)的清潔低碳轉(zhuǎn)型。
智慧能源對(duì)能源革命的支撐作用
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面對(duì)我國(guó)能源電力發(fā)展的新挑戰(zhàn)，習(xí)近平總書(shū)記在2014年召開(kāi)的中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)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(fèi)、能源技術(shù)和能源體制四方面推進(jìn)能源革命，推動(dòng)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(jìn)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(guó)能源革命持續(xù)深化與能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型提供堅(jiān)實(shí)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(jìn)能源的生產(chǎn)和供應(yīng)模式發(fā)生顯著變化。我國(guó)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(dòng)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(fèi)革命
一方面，智慧能源發(fā)展模式下能源市場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)共享特征可賦予用戶更廣泛的消費(fèi)選擇權(quán)，新業(yè)態(tài)、新模式將不斷涌現(xiàn)，進(jìn)而催生出更加豐富多元的能源消費(fèi)類(lèi)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(duì)自身能效水平即時(shí)、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(jìn)而推動(dòng)能源的高質(zhì)與高效消費(fèi)。
智慧能源助力能源技術(shù)革命
智慧能源對(duì)能源電力系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備及平臺(tái)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(lái)深刻變革。同時(shí)，智慧能源信息-物理融合特性也將推動(dòng)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(dòng)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(kāi)辟全新的研究方向，從而推動(dòng)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(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)管理機(jī)制的創(chuàng)新，帶動(dòng)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(lèi)主體優(yōu)勢(shì)，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(jí)創(chuàng)造良好平臺(tái)，以共享經(jīng)濟(jì)、平臺(tái)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式創(chuàng)新能源系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的體制機(jī)制，進(jìn)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(chǎng)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(tái)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(jìn)而為促進(jìn)新能源消納、構(gòu)建安全高效電力市場(chǎng)、提升電力系統(tǒng)能效等問(wèn)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(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)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(diǎn)（見(jiàn)圖1）。
區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用可為智慧能源發(fā)展過(guò)程中的數(shù)據(jù)安全、多主體協(xié)同、信息融通等問(wèn)題提供全新技術(shù)解決方案，可為我國(guó)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(chǎng)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(diǎn)，一方面可簡(jiǎn)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)、實(shí)時(shí)、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(chǎng)提供可信保障，助力綠色能源認(rèn)證、綠色證書(shū)交易等新型商業(yè)模式發(fā)展，促進(jìn)能源電力領(lǐng)域的市場(chǎng)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(shí)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(bǔ)、縱向源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)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(dòng)實(shí)現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)多元主體間可信互聯(lián)、信息公開(kāi)與協(xié)同自治，進(jìn)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(chǎng)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(chǎng)中相關(guān)主體間各類(lèi)信息的自主交互和充分共享提供支撐，在保障電力市場(chǎng)信息透明、即時(shí)的同時(shí)，可輔助各交易主體實(shí)現(xiàn)分散化決策，提升用戶參與電力市場(chǎng)的便捷性和可操作性，加速推動(dòng)電力市場(chǎng)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(chǎng)監(jiān)管過(guò)程，促進(jìn)電力市場(chǎng)的監(jiān)管水平提升，保障市場(chǎng)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(lèi)型多、速度快、價(jià)值密度有限等特點(diǎn)，大數(shù)據(jù)技術(shù)是以海量數(shù)據(jù)集合為研究對(duì)象的一項(xiàng)綜合技術(shù)，是傳感技術(shù)、信息通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)與專(zhuān)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(jiàn)圖2）。
大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)對(duì)能源生產(chǎn)到消費(fèi)的全鏈條感知與分析，可為能源系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、消費(fèi)端能效提升、源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)協(xié)同提供重要支持。
系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)針對(duì)能源電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸、存儲(chǔ)、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(jìn)一步提升對(duì)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(cè)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(shí)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(yùn)行。
消費(fèi)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(jià)格、天氣、時(shí)間等因素間所隱含的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過(guò)構(gòu)建用戶用能種類(lèi)、用能時(shí)間、用能強(qiáng)度及用能彈性等模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)多元能源用戶的精準(zhǔn)畫(huà)像，為能源消費(fèi)端的能源消費(fèi)優(yōu)化方案制定、能源消費(fèi)服務(wù)定制及用戶側(cè)資源發(fā)掘提供理論指導(dǎo)，推動(dòng)能源消費(fèi)側(cè)用能成本降低、實(shí)現(xiàn)用能綜合化效率提升。
源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)協(xié)同。依托大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)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(chǔ)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(jī)理，進(jìn)而有效推動(dòng)源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)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(jì)性，支撐能源電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
云平臺(tái)技術(shù)
云平臺(tái)是依托存儲(chǔ)、交換以及虛擬化組件，通過(guò)關(guān)聯(lián)各類(lèi)數(shù)據(jù)、整合多種計(jì)算資源形成的邏輯統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心。云平臺(tái)具有虛擬化、高可靠性、高通用性、高可擴(kuò)展性、高速、靈活性等特征。與傳統(tǒng)的服務(wù)器相比，云平臺(tái)將物理資源虛擬化為虛擬機(jī)資源池，可通過(guò)靈活調(diào)用軟硬件資源為用戶提供各類(lèi)服務(wù)。
云平臺(tái)以客戶需求為向?qū)?，通過(guò)向用戶提供基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）三大類(lèi)服務(wù)，可助力實(shí)現(xiàn)用能服務(wù)精細(xì)化和終端設(shè)備監(jiān)控智能化（見(jiàn)圖3）。
用能服務(wù)精細(xì)化管理。云平臺(tái)利用其虛擬化資源管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶身份、用能信息等各類(lèi)數(shù)據(jù)信息統(tǒng)籌儲(chǔ)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(mén)、跨系統(tǒng)的信息協(xié)同共享資源，構(gòu)建具備管理動(dòng)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(shí)時(shí)在線的能源消費(fèi)服務(wù)，在對(duì)用戶開(kāi)展能效診斷、能效薄弱環(huán)節(jié)識(shí)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(shí)現(xiàn)基于能源大數(shù)據(jù)的能源服務(wù)精細(xì)化管理。
終端智能化監(jiān)控。依托云平臺(tái)開(kāi)放包容的技術(shù)特點(diǎn)，推動(dòng)多元主體及設(shè)備的廣泛接入，打破實(shí)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(dòng)構(gòu)建的特征庫(kù)、模型庫(kù)及算法庫(kù)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(duì)各類(lèi)終端實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與遙控、遙調(diào)，推動(dòng)能源電力系統(tǒng)的多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化。
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本文刊載于《中國(guó)電力企業(yè)管理》2020年10期，作者供職于華北電力大學(xué)
