孙艺新、王智敏 | 能源电力系统数字化转型若干问题思考

能源电力系统数字化转型
若干问题思考

孙艺新  王智敏
国网能源院
能源数字经济研究所

在落实“双碳”目标与构建新型电力系统的双重驱动下，关于能源革命的系统性、全局性、复杂性、紧迫性被摆在前所未有的高度，未来能源的供给模式、消费模式迎来全新的重塑与变革，在传统发展方式仍存在路径依赖的情况下，运用何种路线方法破解发展难题已成为重大命题。如今，数字经济正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。数字化的高创新性、强渗透性、广覆盖性为能源行业创新发展注入了新动力，从能源电力数字化转型视角探寻能源行业变革与经营发展的难题具有很强的理论与现实意义。

本文探讨的能源电力系统，主要是以电力系统为主体的能源系统，关注的重点问题有三个方面：一是数字化在能源电力系统变革中扮演着什么角色，又如何承担起这样的角色；二是能源电力系统实现数字化转型需要具备的重要条件是什么；三是能源央企如何在能源革命与数字革命相融并进中推动企业高质量发展。

一、从三个层次认识并推动能源电力系统的数字化转型

当前，随着数字化渗透与创新作用不断增强，其在能源电力系统中扮演的角色不再是信息互联互通与数字化支撑作用，而是要深入嵌入到能源电力系统的生产、运营与经营决策中，实现与能源系统、经济社会系统的更广泛的互动，重塑能源电力系统的创新发展边界。

（一）数字化推动源网荷储协同互动以及效率效益提升

能源电力系统作为人造复杂系统，内在的能量流、电力流、信息流对各个环节、各个组件的控制难度与复杂度要求越来越高。数字化发展基本方向要更加聚焦能源电力系统各环节的优化与效率提升，而不能仅以信息通信等底层连接感知为工作重点。

在供给侧，集中式与分布式并举是当前能源发展的基本原则，新能源发展将由量变向质变发展，数字化将在风光水火互济中发挥重要作用；在用户侧，随着发用电一体的“产消者”、具有双向互动功能的电动汽车等用能主体的加入，运用数字化技术提升对电力系统各类用能资源时空调节的能力尤为关键；在电网侧，以大电网为主导、多种电网形态相融并存的格局下，也需要数字化技术提升感知、监测与控制能力，构建可观测、可描述、可控制的数字透明电网；对系统整体，电力系统的运行机理和平衡模式将发生深刻变化，各种能源利用与就地消纳需要依赖开放透明的市场机制，对于在尖峰时刻的社会资源参与系统平衡、储能资源的规模化利用都将需要数字化与市场化的有机结合。

数字化转型重点举措：在电力一次系统中加强互联互通，实现源网荷储高效能联动以及多能互补，其中关键是发挥出市场主体的活力，因地制宜加强不同类型能源之间的互济互补，从而在发电端就建立具有经济性、互济性的能量管理模式。在电力二次系统中加强互联互通，打通新能源场站、灵活需求侧资源、主力火电机组以及电网之间的信息通信壁垒，以物联设施、SCADA、EMS等系统层面的连接与交互，增强电力系统各个环节的相互协同与透明高效。

（二）数字化推动能源系统与经济社会系统的互动与互驱发展

党的十九届五中全会以来，建设现代能源体系被纳入到现代产业体系的整体布局中，能源系统与产业系统的关系将由“保障供能型”转变为“互驱发展型”。

能源系统与交通系统、通信系统、建筑系统、工业制造系统等各个产业门类高度耦合，不同基础设施之间依托数字化技术与数据连接实现深层次的交互与交叉赋能。其典型特征就是电力与算力的相互融合成为发展能源数字经济的底座。仅从量上考虑，2020年全球发电量中，有5%左右用于计算能力的消耗，2030年这一比例有可能提高到15%至25%，其中数据中心具有“高耗能”与“高价值”的双重属性，需要持续可靠的电力保障；同时在不远的将来，算力资源对电力规划布局优化也将产生直接影响，或作为参与电力系统平衡的灵活资源，在电力中长期市场交易中贡献独特价值。

数字化转型重点举措：瞄准电力系统与经济社会系统的互动与互驱关系，利用能源云平台和能源大数据平台，将电力系统与工业制造系统、交通系统、楼宇系统、工业园区、居民社区等用能、用电的主体充分连接，实现电能与氢能、电能与热能、电能与各种终端及储能单元的互联互通与梯次利用，从而在更大范围创造资源的跨时间、跨地域分配，有效降低全社会的用能成本。

（三）数字化推动能源与自然的和谐发展

电力系统进入了“靠天吃饭”的时代，呈现出“随风、跟云、逐光、激水”的特性，以光伏、风电为代表的新能源发电，对气象条件高度敏感，这种变化极大地加深了电力供需在空间与时间上的极度不平衡，迫切需要提升电网在更大范围、更高频度、更深层次开展资源优化配置，其中最为关键的就是全社会逐步掌握对微观气象条件、新能源出力、电力供需平衡等问题的精准预测能力，并作出超前响应与谋划。

数字化转型重点举措：在对当前电力系统中相关控制系统、信息系统建设以及数字技术和数据要素应用现状进行全面梳理基础上，因地制宜应用电力北斗、5G、物联感知技术与装置，在电力数据与气象、水文、地理信息等数据的融合贯通下，加强对大自然的精准感知与分析预测，引领社会资源参与电力系统供需平衡，并对新能源发电资源合理规划布局，实现人类活动与大自然生态系统的有效协同。

二、以“一硬一软”夯实能源电力数字化转型的基础条件

推动能源电力数字化转型，从其得以有效运行的条件看，需要软硬两个方面的支撑，即：相匹配的基础设施建设与市场机制设计。

（一）新型基础设施为能源电力数字化转型提供强大动力

打造能源数字化转型所需的新型基础设施，关键在于能够将传统能源生产力与新型数字生产力进行全面融合。在电力、算力的融合方面，以云平台为基础架构融入以5G、北斗、工业互联网、数据中心等为代表的信息基础设施已经成为电力、石油、管网等能源领域的数字化底座，这些数字技术与能源基础设施进一步融合，支撑传统能源基础设施转型升级，推进能源生产和消费方式更加智能化；在生产要素的融合方面，能源资源等传统生产要素与数据、知识等新型生产要素实现融合与自由流动，中台化的运营模式使得能源行业配置资源的模式发生变化，既是数据要素的配置模式，也是对一线人力资源、技术资源的重新组织，并使能源系统整体的资源配置效率明显提升；在数字技术融合方面，能源大数据、能源人工智能已经深度融入到发电、配电、调控、油气勘探、设备运维等不同场景，以数字孪生、区块链为代表的新技术将为能源电力数字化转型构筑新一层创新基础设施平台，为建立可信互信、模拟仿真、协同创新的协作模式提供便利条件。

目前的典型案例是数据中心与变电站融合后形成共享型综合能源枢纽，将传统变电节点转变为具备源网荷储等特征的能量双向流动的能源信息枢纽，满足能源灵活互动、状态全面感知、信息高效处理、业务实时智能等关键需求，支撑拓宽能源服务渠道、创建能源共享互济新业态。

（二）新型能源市场与产品服务为能源电力数字化转型开辟新空间

能源电力数字化转型不仅是对能源产业进行数字化、智能化升级，还需要从数字经济出发，开发新产品，服务新市场，激发能源数字产业新活力。在新服务方面，重要公共服务就是数字平台服务，例如能源大数据中心、新能源云，这些数字平台最重要的功能是为政府、能源大企业、中小企业、用户等提供信息互联互通、价值协同共创的平台生态网络，从而对全社会降低用能成本、提高办事效率、支撑政府治理等发挥重要功能；在新产品方面，能源电力数字化转型过程中将涌现出一些能源数字产品，本质上是由“算法、算力、数据、知识”构成的解决能效、能源预测等具体问题的产品与服务。例如正在由国网能源研究院开发的“调用社会资源参与尖峰时刻平衡交易的用能权凭证”产品，其基本理念是利用市场化的价格信号与激励手段，以及数字化的透明化高效率手段，为解决电力供需矛盾贡献增量价值。在新市场拓展方面，随着电力市场的现货交易、中长期交易产品不断丰富，对碳市场、数据市场、金融市场的交汇将是能源数字新产品与新服务充分发挥价值的舞台。其中，电力市场能够为能源数据市场提供价值密度高、分秒级实时准确、全方位真实可靠和全生态独占性链接的电力数据，同时电力市场和碳交易市场的高度耦合可进一步加速市场主体的参与活力，还将吸引来自能源数据市场、能源金融市场等多种主体的共同参与，为电力大数据进行清洗、分析和挖掘，为低碳数字产品和减碳特色服务提供金融保险、定价等衍生服务。

三、抓“四个重点”推动能源央企在数字化转型中的积极作为

能源电力数字化转型实施落地的主力军是能源央企，由于其数字化转型过程中不仅要充分贯彻落实国家战略布局与行业发展需求，更要深刻理解数字化转型的根本动因与内在逻辑。因此，相对于一般企业关注于数字化转型“是什么”“怎么转”等问题，能源央企更需要充分认识理解“为什么转”以及“在什么层次上转”。实践表明，其一，数字经济快速发展，电力市场化改革加快推进，市场竞争因素成为能源央企数字化转型的第一驱动，转型动因由政策驱动向市场驱动转变。其二，将数字化落实在企业战略层面，带动运营、技术、人才、制度共同推进的全面转型才是能源央企高质量发展的基本路径。

（一）以战略引领推动高质量发展

能源央企数字化转型战略从企业发展全局出发，以推动高质量发展为主题，以改革创新为根本动力，以数字技术创新、产业数字化和数字产业化为主攻方向，主要包括体制机制、传统产业、数字技术、数字生态等战略环节。其中，国家电网公司制定发布《数字化转型发展战略纲要》，将数字化转型作为企业战略体系的重要组成部分。南方电网公司发布《数字电网推动构建以新能源为主体的新型电力系统白皮书》，对数字化驱动的新型业务形态给予的期待程度较高。在此基础上，能源央企还需要进一步提升使命责任，从能源电力系统数字化转型的目标出发，从电力算力融合、电力调控与交易服务、电力设备与新能源设备运维等方面，为全社会提供更加低成本、高效益、可持续的数字基础设施与公共服务。

（二）协同推进企业运营、技术、人才的数字化转型

能源央企数字化转型要坚持系统观念，多维度、全要素发力，促进能源企业运营效益效率提升，激发各类市场主体创新活力。能源央企普遍具有资产规模与组织规模大、安全与效率重视程度高、业务环节复杂等特点，下一步在推动数字化转型过程中要更加注重协同性，统筹平衡好“企业级”转型与各单位、各部门“专业级”发展的关系，帮助能源央企优化组织模式与管理机制；积极打造“可观测、可描述、可控制”的透明化企业运营模式，在更大范围内破解资源跨时空调节、信息不对称与信用不易传递等难题，助力电力市场与碳市场深度耦合与协同发展；将数字化技术与基层业务紧密结合，为用户与基层一线提供高品质数字服务，激发组织柔性与队伍活力。这里实现协同推进的关键是建立专业部门之间、总部机关与基层单位之间的信任机制、激励机制、响应机制，研发适用管理数字化、业务数字化的服务工具，使广大员工切实分享到数字化发展红利。

（三）以打通数据壁垒、畅通数据要素价值链作为当前阶段重点

能源央企将数据要素的流通、共享、分析、应用等配置问题作为数字化转型的阶段性重点问题，经过近两年的中台建设、物联平台建设、云平台建设以及数据资产化管理机制建设，各大能源央企均已经逐步打造并贯通数据生产、数据分配、数据流通、数据消费四个环节，形成了以中台为架构的数据开放与共享体系。下一步重点将中台数据能力、服务能力向外输出，形成数据采集、存储、传输、应用的逻辑关系，并以清单和图册形式呈现，展现能源数据“有什么”；同步从采集、传输、存储、利用等不同环节提出适应新型电力系统建设需求的数字技术解决方案，解决有数据后“怎么用”。

（四）积极向经济社会输出能源电力数据价值

开创数据要素畅通与服务经济社会发展的新局面。在服务产业经济方面，能源央企在新基建中要做好区域空间、产业协同、新兴市场三大布局，推动现代能源服务体系、能源数字产业集群加快升级。在服务区域经济方面，可依托电力大数据分析区域经济、城市群发展情况、城乡融合发展等，为国家制定有效的区域发展政策提供崭新视角。随着能源大数据中心在全国范围内建设，能源数据对区域高质量协同发展的赋能效应将更加显著。

孙艺新 博士 国网能源院能源数字经济研究所副所长。主要研究方向：能源数字经济创新与企业数字化转型研究、能源大数据分析及相关研究咨询、能源区块链、能源人工智能技术与应用研究等。出版个人专著《大型企业运营分析体系建设》《电网企业运营分析体系与预警技术》，主编《能源大数据时代》，其他主持与参与编写专著超过6部。先后被聘为国家电网公司专业领军人才、国家电网公司优秀工程技术专家，国家电网公司运营监测（控）顶层设计专家、国家电网公司高级兼职培训师。

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王智敏 博士 国网能源院能源数字经济研究所数据创新研究室主任。长期从事数据管理、大数据应用、电网规划、能源电力发展规划、能源管理系统、电力市场、新能源方面的研究。主持课题研究30余项，发表SCI检索期刊、中文核心期刊、EI检索论文20余篇；获得专利和软件著作权10余项。

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国网能源院能源数字经济研究所

     国网能源院能源数字经济研究所专注能源大数据、企业数据管理与数据创新、融媒体与品牌宣传研究，深度支撑政府部门和国网公司决策，高质量完成了三十余项能源数字经济相关重大课题研究任务，配合制定了《国家电网公司数据管理办法》《国家电网公司大数据建设方案》等多份文件，出版《国内外能源电力企业数字化转型分析报告》《能源大数据时代》《大型企业运营分析体系建设与实践》《电网企业运营分析体系与预警技术》等多部著作，多次获得中国管理科学学会管理科学奖、国家电网公司科技进步奖等省部级奖项，多次举办能源数字经济论坛，为众多业界交流合作提供了平台，获得广泛响应。

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编辑：杨彪

审核：方彤

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