【城市能源数据创新】新基建对能源电力系统影响分析

编者按：国网（苏州）城市能源研究院数据研究中心围绕城市能源数据中心建设、人工智能大数据技术应用、城市能源数据辅助决策、智慧城市和智慧能源4个主要方向，从理论、政策、发展规划等领域开展研究，提供城市能源数据从理论研究、分析工具、到落地应用的全套解决方案。本专栏将围绕城市能源数据中心建设关键问题，从理论研究、模型方法和经验实践等方面展开，结合相关成果和研究思考与读者进行交流分享。

文章导读：4月20日，国家发改委首次明确了新型基础设施的范围，包括信息、融合和创新基础设施。新型基础设施建设不仅包含智慧能源基础设施等直接和能源电力系统相关的内容，在其他领域的基础设施建设也会间接影响能源电力系统的发展。本文首先对2020-2022年新型基础设施建设规模进行预测，然后进行了新型基础设施建设对能源系统影响分析，包括能源电力消费总量变化、结构优化和时空特征变化以及能源基础设施智慧化水平提升等方面。

新基建对能源电力系统影响分析

执笔人：王林钰、朱迪、周佳伟

国网（苏州）城市能源研究院

     4月20日，国家发改委明确了近一年来屡次引起热烈关注的新型基础设施建设的概念和范围，之后，上海率先、其他省市纷纷跟进发布了本地的新型基础设施建设的发展规划和重点项目计划。新型基础设施建设不仅包含智慧能源基础设施等直接和能源电力系统相关的内容，在其他领域的基础设施建设也会间接影响能源电力系统的发展。

一、2020—2022年新型基础设施建设规模

      新型基础设施主要包括信息基础设施、融合基础设施、创新基础设施三个方面内容。信息基础设施以5G基础实施建设为主，在今年开始的未来三年内投资规模呈现快速爆发增长到增速趋缓、总量增加的过程；其他信息基础设施建设包括物联网、工业物联网、人工智能、云计算、数据中心等，在三年内呈现投资逐年增长的趋势。2020-2022年涉及的通信网络基础设施、新技术基础设施、算力基础设施等相应的建设规模分别约在6690、9550、11220亿元；融合基础设施主要包括智能交通基础设施和智慧能源基础设施，其中智慧能源基础设施在已经具有较大投资规模基础上，继续持续增长，2020-2022年投资规模分别约在1042、1146、1235亿元左右；创新基础设施界限相对比较宽泛，涉及内容较多，估算三年内建设规模逐年增加，预计约在140、200、220亿元左右。

二、新型基础设施建设对能源系统影响分析

      信息基础设施建设和融合基础设施建设的双向作用带动能源电力消费总量变化和结构优化。

      一是新型基础设施的部署和应用会带来新的以电为主的能源消费增长。信息基础设施建设将带动5G基站、物联网、工业互联网、数据中心等的大量部署和应用，这些新的用能设施具有功耗大、长期稳定运行、以电力支撑等特征；新能源汽车以及充电桩等基础设施的发展，也会减少化石能源消耗，同时带来电力消费的增加。据测算，2020—2022年部署的5G基站、物联网设备以及数据中心等在稳定运行后，电能消耗逐年提高，三年累计分别新增消耗963.6-1620.6 、1121.2-2242.4 、2130.2 亿千瓦时电能，充电桩建设及电动汽车的持续推广，三年期间逐年累计额外增加电力消费295.4亿千瓦时 ；相当于在2019年全社会用电基础上提高1-1.3%、2-2.8%、 3.3-4.1%；同时，因为新型基础设施以用电为主，预计将使得2022年终端电力消费占比比2019年提高0.8-1%。二是信息化、数字化发展会提升用能企业的能效水平，降低能源消费量。信息基础设施和融合基础设施大量部署，使得工业、建筑、交通领域的能源互联网应用从范围到深度都得到快速发展，基于大数据和人工智能技术的能效管理得到广泛应用，三年期间在大型公共建筑和工业企业中率先得到应用，按照目前设施部署规模、能源消费比例、能效提升空间测算，将会使全社会能效提升1%左右，并进一步优化能源消费结构。综合计算，新型基础设施建设将会带动用电量增加2050-3473亿千瓦时，电能占终端能源消费比重提升0.5-0.7%。

表1  新基建2020-2022年规模预测

表2 新基建2020-2022年电能消耗量预测

      新型用能设备的大量接入带来能源电力消费时空特征的变化，进而影响基础设施的规划和运营。

      一是新型基础设施建设会带来大量稳定电力基础负荷。5G设备、数据中心等一般都是24小时稳定运行且耗电量大，这些设备或中心会对所接入的配电系统带来长期稳定的负荷，对配电网规划的需求预测带来明显的增加。二是新型基础设施建设会带来更多灵活且随机接入的负荷。充电桩等基础设施的持续建设以及电动汽车的继续推广，带来大量随机且地点不固定的负荷，使得区域电网的负荷波动性增加，且峰值预测更加困难，不稳定负荷的比例增加对本地电网规划带来更多挑战。三是新型基础设施建设会带来广泛分布的负荷点。从空间上来说，为满足通信需要，5G设施及物联网设备会根据用户需求广泛的分布，不同于传统基础设施建设后形成的集中的负荷分布，新型基础设施的负荷分布更加随机、更加分散。从运行特征上来说，也可以与分布式电源形成更好的匹配。

      融合基础设施建设提升能源基础设施的智慧化水平，有助于资产效率和便捷服务能力提升。

      一是新型基础设施建设具有比较明确的数字经济指向，与能源基础设施的融合会加速智慧能源建设。通过引入5G技术，综合利用数据中心、人工智能平台、工业互联网、区块链等创新技术，加强能源电力数据的共建共享，推动能源电力体系更高层次的信息化和数字化，进而实现智慧能源。二是新型基础设施建设提高能源信息传输速度和算力，为非友好资源的高效消纳提供技术支撑，并提高能源基础设施资产利用率。快速实时的信息通信网络在能源系统中广泛应用，能够提高需求响应水平，实时快速的对非友好的资源的出力特征进行跟踪分析和决策，为电网消纳广泛存在的分布式资源提供技术支撑；同时，新基建对更加需求响应的技术支撑更强，也有有效缓建仅为支撑尖峰负荷而存在的能源基础设施，提高资产利用效率。三是新型基础设施建设辅助提升智慧能源服务广度和深度，提供便捷快速的能源服务。新型基础设施建设使无处不在的能源服务能力成为可能，使智慧能源服务的内容更多、范围更广，智慧便捷快速的能源服务成为普遍服务能力的重要体现。

专家介绍

王林钰，博士，国网（苏州）城市能源研究院数据中心主任，高级研究员。长期从事城市能源战略、城市能源数据管理、能源大数据应用等方面的研究，作为项目负责人完成多项国家能源局、国家电网公司科技项目，主笔完成专著两本，获得发明专利授权7项，发表期刊、会议文章数十篇。

朱迪，硕士，国网（苏州）城市能源研究院数据中心研究员。主要从事城市能源大数据分析和挖掘、能源区块链和智慧能源系统等方面研究。参与国家电网公司级、省公司级管理咨询项目共5项，参与出版专著编写1本。

周佳伟，硕士，国网（苏州）城市能源研究院数据中心研究员。主要从事智慧能源、数据管理、大数据应用等方面研究。先后参与国家电网公司科技项目、国网江苏省电力公司科技项目、国家电网管理咨询项目等10多项。发表EI论文共2篇，获得发明专利授权1项，参与出版专著编写3本。

团队简介：城市能源院坐落于江苏省苏州市高新区科技城，由国家电网有限公司和苏州市人民政府联合出资组建，2017年8月正式挂牌成立，是中国首个城市能源研究院。目前已获得国家科技型中小企业、省级研发机构认定、省高新技术企业入库。

      城市能源院作为国家电网公司建设“具有中国特色国际领先的能源互联网企业”的重要单元，紧紧围绕国家电网公司党组部署的“高端智库、技术研发、市场示范、产业孵化、国际合作”五大职能定位，充分发挥“高端智库平台、产业孵化平台、国际合作平台”三大平台优势，通过不断推进跨界发展、创新发展、协同发展，为服务国网公司战略落地实施作出独特贡献。坚持在国际合作的背景下，城市能源院以建设“高端智库驱动型的能源产业创新孵化平台”为核心，成为城市能源变革整体解决方案的战略倡导者、规划引领者、实践推动者。

      城市能源院自成立以来，积极探索实践“四个革命、一个合作”能源战略思想在城市全面落地，承担中国科学院、国家能源局、国家科技部、国家自然科学基金项目等多项国家级重大课题。牵头编制《苏州建设国际能源变革发展典范城市创建方案》。支撑国网公司综合能源服务顶层设计研究和国网江苏电力综合能源服务业务发展战略研究。联合德国能源署、国网欧研院开展同里新能源小镇综合能源系统规划。“城市能源优化利用实验室”获得国家电网公司培育类实验室命名。与东南大学共建创新联合体，设立研究生工作站获省教育厅批复；与苏州大学合作课题被省科技厅推荐为江苏省产学研合作成功案例。出资参股国网江苏电力设计咨询有限公司，提升建设城市能源革命整体解决方案核心能力。承接苏州广电传媒广场智慧管控平台建设项目，促成苏州广电大楼获得省内首个LEED铂金级认证。成功承办“第三届国际能源变革论坛—城市和区域能源转型分论坛”，发布首份《中国城市能源报告》，与中国能源报合作创办首个《中国城市能源周刊》，打造“城市能源”高端论坛，持续提升社会影响力和品牌美誉度。

 往期回顾 

编辑：杨彪

审核：许晓艳

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