1.2 數字經濟與能源變革

隨著能源革命和數字革命不斷推進，二者逐漸呈現相互融合的發展趨勢，能源互聯網正是二者深度融合的產物，并已成為推動我國能源轉型、提高能源利用效率、實現節能減排和可持續發展的重要途徑。

1.2.1 能源互聯網

能源互聯網（energy internet）可理解為是綜合運用先進的電力電子技術、信息技術和智能管理技術，將大量由分布式能量采集裝置、分布式能量儲存裝置和各種類型負載構成的新型電力網絡、石油網絡、天然氣網絡等能源節點互聯起來，以實現能量雙向流動的對等交換與共享網絡。本節將回顧國內外能源互聯網發展歷程以及概念來簡要介紹能源互聯網。

1．發展歷程

20世紀80年代，理查德·巴克敏斯特·富勒（Richard Buckminster Fuller）提出了世界電能網絡（World Electrical Energy Grid）的構想。1986年，彼特·梅森（Peter Meisen）創立了全球能源網絡學會（Global Energy Network Institute,GENI）。在此時互聯網主要指的是物理網，還沒有引入互聯網理念和技術，此時互聯網處于起步階段，還需向能源互聯網學習。

《經濟學人》（The Economist）于2004年發表了《構建能源互聯網》（Building the Energy Internet）。在該文中，提出要借鑒互聯網自愈和即插即用的特點，建設能源互聯網，將傳統電網轉變為智能、響應和自愈的數字網絡，支持分布式發電和儲能設備的接入，減少大停電及其影響。

2008年，美國國家科學基金資助FREEDM（Future Renewable Electric Energy Delivery and Management Systems）項目，成立了FREEDM研究中心，順勢提出建設能源互聯網的觀點。同年德國聯邦經濟技術部與環境部發起電子能源（E-Energy）項目，歷時4年，實施了能源互聯網的6個示范項目。

2011年，里夫金出版《第三次工業革命》，提出能源互聯網是第三次工業革命的核心之一，使得能源互聯網被更多人關注，產生了較大影響。國家發展改革委給出了能源互聯網的定義：能源互聯網是“互聯網+”智慧能源，一種互聯網與能源生產、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源產業發展新形態。能源互聯網將改變傳統的電、熱（冷）、煤、油、氣等能源“平行流動”的狀況，實現在生產、輸送、存儲、消費等各個環節的耦合，使得不同形式能源在諸多環節可相互轉化，實現多流網絡的協同運行。2014年，里夫金出版《零邊際成本社會》，進一步闡述了能源互聯網的作用。隨后，這一概念在中國得到重視并廣泛傳播。2014年，中國首先提出了能源生產與消費革命的長期戰略，并以電力系統為核心，試圖主導全球能源互聯網的布局。能源互聯網用先進的傳感器、控制和軟件應用程序，將能源生產端、能源傳輸端、能源消費端等數以億計的設備、機器、系統連接起來，形成了能源互聯網的“物聯基礎”。大數據分析、機器學習和預測是能源互聯網實現生命體特征的重要技術支撐：能源互聯網通過整合運行數據、天氣數據、氣象數據、電網數據、電力市場數據等，進行大數據分析、負荷預測、發電預測、機器學習，打通并優化能源生產和能源消費端的運作效率，需求和供給將可以進行實時動態調整。

隨之，能源互聯網也在國內得到了更多的關注。2015年9月26日，習近平總書記在紐約聯合國發展峰會，發表題為《謀共同永續發展 做合作共贏伙伴》的重要講話。在講話中，習近平總書記宣布中國倡議探討構建全球能源互聯網，推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求。

2016年2月，國家發展改革委、國家能源局、工業和信息化部聯合制定的《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》（以下簡稱《意見》）發布。《意見》提出，能源互聯網建設近中期將分為兩個階段推進，先期開展試點示范，后續進行推廣應用，并明確了十大重點任務。《意見》明確了能源互聯網建設目標：2016—2018年，著力推進能源互聯網試點示范工作，建成一批不同類型、不同規模的試點示范項目。2019—2025年，著力推進能源互聯網多元化、規模化發展，初步建成能源互聯網產業體系，成為經濟增長重要驅動力。［1］

2016年12月，為落實《意見》和國務院第138次常務會議的部署，有效促進能源和信息深度融合，推動能源領域結構性改革，國家能源局以《國家能源局關于組織實施“互聯網+”智慧能源（能源互聯網）示范項目的通知》（國能科技〔2016〕200號）公開組織申報“互聯網+”智慧能源（能源互聯網）示范項目。

從實際發展情況來看，我國能源互聯網行業快速發展，中國能源互聯網行業市場規模一直在不斷增長。《2023國家能源互聯網發展年度報告》顯示，2022年能源互聯網企業數量突破20萬家，增長率超過70%。另外， 2022年世界互聯網大會烏鎮峰會舉行“攜手構建網絡空間命運共同體”實踐案例發布展示活動，全球能源互聯網發展合作組織現場展示了其自主研發投運的全球能源電力發展合作數字化平臺——“能聯全球”平臺，賦能全球能源電力基礎設施建設與全球能源互聯網落地實施。接下來，將會穩健推動能源互聯網的建設，優化國內能源資源配置，實現電網的合理布局，加快能源互聯網示范項目建設，積極研究提出配套政策措施，為能源互聯網新模式、新業態預留充足發展空間。

2．概念定義

能源是現代社會賴以生存和發展的基礎。為了應對能源危機，各國積極研究新能源技術，特別是太陽能、風能、生物能等可再生能源。可再生能源具有取之不竭、清潔環保等特點，受到世界各國的高度重視。但由于可再生能源存在地理上分散、生產不連續、高隨機性、高波動性和不可控等特點，傳統電力網絡的集中統一管理方式難以適應可再生能源大規模利用的要求。對于可再生能源的有效利用方式是分布式的“就地收集，就地存儲，就地使用”。［2］但對于該電網難以從根本上改變對上一級電網的影響，也難以最大化地利用可再生能源。面對該問題只有實現可再生資源的信息共享，借助信息流控制能量流，高效地實現可再生能源的傳輸和共享，才能有效地充分利用可再生資源。

能源互聯網是信息技術與能源系統生產、傳輸、使用和存儲各個環節融合的新一代能源技術，是數字革命與能源革命深度融合的產物，能源互聯網是一項“顛覆性技術”，目標是促進能源更好互聯互通和開放共享。在碳達峰、碳中和目標下，我國能源發展要提升能效、降低碳排、保障安全，亟須通過建設能源互聯網為能源系統進行數字化、智慧化賦能。能源互聯網的使命是構建綠色低碳、安全高效、開放共享的能源生態，突破能源共享生態中的各種壁壘，包括技術壁壘、商業壁壘、市場壁壘，以及體制、機制壁壘，在發展能源互聯網時，要以互聯網思維改造能源系統。能源互聯網通過實現能量流、信息流、價值流和碳排流的“四流融合”，推動能源數字化和智慧化轉型。在應用方面，以省級、城市級能源互聯網為例，通過能源大數據平臺建設，可以實現煤炭、電網、氣網、電動汽車、企業能耗等用能數據匯聚，支撐智慧能源大腦建設，實現能源數據匯聚融合、共享交換和挖掘分析。相比較其他智能電網、分布式電網、微電網等，能源互聯網在概念、技術和方法上有一定的獨特之處，同時能源互聯網為解決可再生能源的利用率問題提供了可行的技術方案。所以，研究能源互聯網的特征和內涵，探究實現能源互聯網中的各項技術，促進能源互聯網的發展，能夠使傳統電網向能源互聯網逐漸演進，最大程度實現資源的配置。

總體看來，能源互聯網能夠最大程度利用我國能源行業技術積累和創新成果，具備聯通多品類低碳能源生產網絡、暢通多時空尺度能源傳輸網絡、貫通電熱氣冷能源供應網絡等諸多優勢，是智慧能源體系的重要組成部分。

1.2.2 能源互聯網與新基建

新基建是我國立足當前、著眼未來的重大戰略部署。數字新基建十大重點建設任務是主動適應能源革命與數字革命融合發展趨勢的具體體現。未來我國將以能源物聯網（電力物聯網）作為數字化基礎，以智能化為主要目標，提高能源基礎設施的靈活性、適應性、實時交互、動態優化及協調控制水平，構建能源互聯網。通常情況下，新基建分為狹義和廣義，狹義的新基建主要是指數字基礎設施，包含5G基站建設、大數據中心等。廣義的新基建主要是指融合基礎設施，其中包含新能源汽車充電樁、水利重大工程等。總的來說，新基建就是利用新一代信息技術對基礎設施進行數字化改造，融合基礎設施，服務于智慧能源體系，進一步推進數字經濟時代。

新基建的一個典型代表就是能源互聯網，目前新基建逐漸得到社會和國家的關注和重視，并寫入了2020年政府工作報告。高效實施新基建能夠有效地加速能源行業的變革，電力系統對一個國家來說，是保證國民經濟運行、國家能源安全的核心基礎設施，有利于實現能源的清潔化和可再生化。2016年，國家發展改革委、國家能源局印發《能源生產和消費革命戰略（2016—2030）》推進能源生產和消費革命，預計2025年我國資源富集地區新能源裝機占比將超過50%，新能源發電占比將超過30%,2050年新能源發電占比預計達50%。然而，我國的新能源發電卻呈現出局部高密度并網的發展態勢，高滲透率新能源改變了輸配電網的潮流和電壓分布，并開始出現功率倒送、電壓過高等現象，新能源的迅速發展給電力系統安全穩定運行帶來了重大挑戰。在新基建的建設過程中，5G、人工智能、互聯網等先進的技術，將在更廣闊的領域、更深程度上與能源產業融合，成為發展我國清潔能源產業、保障國家能源安全的關鍵。2018年12月19日，中央經濟工作會議將5G、人工智能、工業互聯網、物聯網等領域的建設定義為新型基礎設施建設，即新基建，這是官方首次提出這一概念。2019年政府工作報告要求加強新一代信息基礎設施建設。2020年2月3日至3月4日，僅中央層面至少五次部署與新基建相關的任務，主要涉及七大領域：5G基站建設、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心、人工智能和工業互聯網。2020年政府工作報告提出，重點支持“兩新一重”建設：“兩新”為新型基礎設施建設和新型城鎮化建設；“一重”為交通、水利等重大工程建設。

在新基建產業浪潮即將來臨之際，在“十四五”新基建規劃下，深入推進智慧能源新基建的“一體兩翼三能”研發，產業平臺的建設邏輯如圖1.2所示：能源互聯網利用區塊鏈平臺連同技術平臺和前臺業務應用之間的信息斷層和管理斷層，在保證業務連續性的同時實現業務的創新，提升業務快速迭代和管理效能，還可以通過引入互聯網企業戰略合作，實現優勢互補，提升融合創新能力，構建互利共贏的能源互聯網生態系統。

能源互聯與數字新基建是黨的十九大對能源發展做出的一項重大決策部署。未來中國將形成清潔低碳、安全高效的能源體系，與全球低碳發展和能源轉型趨勢相呼應，與中國經濟社會發展目標相適應，是能源發展的最終戰略目標，是貫徹“四個革命、一個合作”能源安全新戰略，是踐行新發展理念，服務美麗中國、數字中國、網絡強國建設的過程，是推動我國能源電力產業基礎高級化、產業鏈現代化的落地形式，是構建合作共贏產業生態、促進產業鏈水平提升的需要。在全球疫情結束、世界經濟低迷的特殊時期，聚焦能源行業面臨的機遇與挑戰，積極探索實現可持續發展的路徑與方案，共同推動能源互聯網的落地實踐，極大增強了疫后經濟重振的信心。

1.2.3 新基建下的電力企業

新基建是一項著眼轉型、兼顧長遠的經濟拉動政策。新基建契合中國經濟高質量發展的方向，其中包含的科技創新、5G、大數據等內容均是面向未來社會發展需求的新技術，有利于發展新產業，創造新需求。從短期來看，新基建有利于擴大需求、穩定就業、穩定增長。從長期來看，新基建能夠提高生產效率，釋放經濟增長潛力，提高民生水平。我國經濟發展正處于供給側結構性改革的關鍵階段，重點是減少無效和低端供給，擴大有效和中高端供給。［3］與銀行、鐵路、航空、通信這些老基建專業行業相比，電力行業在這種模式轉換上面臨巨大挑戰。傳統電力企業應當及時審視自身實際情況，在薄弱的地方先建立護城河，充分認識到新基建之后必然會出現的各種趨勢和后果，及時應對，避免陷入老模式的基建狂歡，錯失行業革新和自身發展機會。

新基建強調“重創新”“補短板”，能源電力加快與新基建的高端技術融合，形成全新的產業生態建設。借助新基建，電子行業信息化、數字化、智慧化發展迅速，推進產業水平和產業結構進入更高層級的發展階段，為建設新的經濟模式打下夯實基礎。同時，借助數字系統，電力系統從傳統轉變到現代，從整個發展歷程來看，變化是顯而易見的。早期，從我國電力消費彈性和能耗強度來看，兩者均呈現增長的趨勢，重工業在經濟增長的占比較高。與此相應的能源經濟發展模式也呈現粗放的特點，具體體現在集中式生產、遠距離運輸、粗放式消費等方面。電力消費增長主要體現在高耗能產業，負荷特性相比較為穩定。

面臨百年未有之大變局，經濟發展進入新常態，高能耗產業的傳統經濟增長逐漸減弱，新興產業、服務業和居民生活用電逐漸上升，用電負荷結構和特征已經發生了改變，負荷波動隨機性逐漸增強。電動汽車、分布式微網、儲能等新型負荷在系統內的占比增加，能源系統運行方式由大規模、集中式、單向響應轉向小規模、分布式、多向互動。隨著能源互聯網規模的增加，傳統電力行業效率逐漸下降，傳統電力企業面臨的難題也將增加，不僅要平衡負荷的波動，還要平衡新能源帶來的波動。

電網與新基建的鏈接，始于供電服務，但不止于服務，在能源技術的快速更迭環境下，電力企業應立足于主業，做好新一代的通信技術、數字技術與電力系統的融合。雖然目前我國的某些電力技術已經超過發達國家，達到國際先進水平，但后期的電力企業的技術創新難以有現成的經驗和成功的范式可供借鑒，還需多思考如何將新的信息技術、數字技術與電網物理系統融合，加快推進智慧電網關鍵技術研究攻關，促進人工智能與業務發展的深度融合，推進基建智慧工程全面落地，實現向新基建管控模式的轉變。總之，就是要通過新基建平臺滿足企業各類需求，把電網上下游的產業鏈聯動起來，形成一個生態圈，并對電力企業提出更高的要求，指出明確的實施路徑，促進電力企業與數字技術融合發展。

在這一背景下，新基建不斷升溫，智慧電廠作為推動電廠升級的排頭兵，正逐步從概念走向現實。

（1）我國電力企業已經實現了從“人防”到“技防”的智慧變革，其邏輯如圖1.3所示。由于電廠面積大、人員數量多、設備結構復雜，且部分工作危險性較高，如何加強安全管控，降低安全事故發生概率，是傳統電廠要解決的關鍵問題所在。現代的智慧電廠解決方案，可以結合電廠實際業務需求，將先進的人工智能、AI、三維虛擬、物聯網、區塊鏈等前沿技術與傳統電力企業安全生產有效融合，搭建感知層、智能分析層、數據輸出層、應用層四級應用。各級應用層層傳遞、環環相扣，完成對人員位置、重點設備及敏感區域的精準定位和監控，解決發電企業安全生產管理過程中，現場人員位置及工作狀態無法把控、危險區域防護不嚴等問題，達到數據全面感知、風險智能預警、過程規范管控等目的，實現從“人防”到“技防”的智慧變革，筑牢電廠安全防線。

（2）利用“輕騎兵”¹助力快速搭建三維虛擬電廠，在傳遞信息的過程中，三維圖像的效率大于圖片和文字。對于電廠來說，通過對廠區進行三維轉換，將電廠全生命周期的信息及數據（設備運行參數、兩票信息、違章信息、檢修位置等）同三維模型相結合，搭建虛擬電廠，通過屏幕即可看到每一位現場工作人員的實時定位，每一臺設備的實時三維圖像，甚至每一個零件的詳細信息，使信息集成度更高，體驗方式更直觀。

在數字新基建的推動下，建設智慧電廠成為電力企業提升綜合競爭力的必然選擇。期待未來有更多信息化企業投身其中，共同探索如何構建智能、安全、高效、綠色的智慧電廠，為實現中國工業4.0和“兩新一重”建設的宏偉目標貢獻力量。以橫山煤電企業為例，智慧電廠的實現，參考“‘輕騎兵’低代碼開發平臺”，平臺內置豐富的3D（3-dimension，三維）場景及業務組件，通過對組件的“拖、拉、拽”等可視化操作，即可根據智慧電廠的實際建設需求，快速搭建3D場景和應用程序，降低開發成本和開發門檻、提高開發效率和運維質量。

1在此處“輕騎兵”主要指三維圖像的效率、三維轉換，使用三維轉化技術不僅可以將真實環境形象逼真地展現于眼前，更可以將生產實際業務無縫融合于平臺中，實現企業智能化、精細化管理。