數字能源十大趨勢

    世界正進入數字經濟快速發展時期。能源轉型進程遇到新挑戰，傳統能源行業發展模式在經濟數字化時代遭遇瓶頸，雖然能源消費結構持續優化，但全球氣候變化和環境保護的雙重壓力依然并長期存在。要構筑清潔低碳、安全高效的現代能源體系，能源數字化轉型是必選項。

    日前，數字能源產業智庫聯合發布的《數字能源十大趨勢白皮書》（以下簡稱《白皮書》）指出，在電力生產中，采用傳統方式，存在著發電效率低、運維效率低等問題，能源數字化可有效提升電力生產效率、運維效率和能源效率，助力碳中和目標實現。

趨勢一：能源數字化

《白皮書》指出，傳統能源行業僅關注瓦特流，“發-輸-配-儲-用”節點之間彼此孤立，難以協同，導致電力生產效率低、能源效率低，且全鏈路存在大量“啞設備”，依靠人工維護，運維效率低。能源數字化通過引入5G、AI、大數據等數字化技術，并將電力電子技術與數字技術創新性地融合，在瓦特流基礎上加入比特流，用比特管理瓦特，實現全鏈路的互聯化、數字化和智能化協同，讓電力生產效率、運維效率、能源效率最大化。

趨勢二：綠電無處不在

《白皮書》認為，綠電無處不在包含以下幾個維度：

一是電力生產向綠色化、低碳化轉型。根據預測，光伏發電的占比將由2020年的3%，迅速增長到2050年的24%，成為最大的發電能源。

二是在并網穩定性要求下，光儲融合成為必然趨勢。預測到2025年，光伏電站光儲共生的比例將達到60%以上，讓光伏發電從“補充電”走向“主力電” “優質電”。

三是光伏發電進入“平價上網”時代。

四是分布式光伏進入千行百業、千家萬戶，裝機占比穩步提升。據預測，2025年分布式光伏將占全球新裝機容量40%以上，約47吉瓦/年。

五是隨著分布式光伏的廣泛應用，主動安全成為行業共識。在傳統方案下，光伏系統由于長期使用，可能造成接頭松動、線纜老化等問題，進而產生電弧。如果不及時處理，易造成火災風險，對建筑和人身安全帶來隱患，因此主動安全成為分布式光伏應用的關鍵要素。

六是數字世界的快速發展，數據中心、站點數量的激增，將帶來更高能耗挑戰。根據預測，全球數據中心能耗將從2020年的6700億度電，快速增長至2025年的9500億度電，約占全球總用電量的3%；全球站點能耗將從2020年的2030億度電，快速增長至2025年的6600億度電，約占全球總用電量的2%。

七是綠電助力ICT行業更加低碳，未來將實現零碳網絡和零碳數據中心。全球領先的運營商已經陸續提出了零碳網絡戰略，將在站點、機房、數據中心等典型ICT場景規模部署光伏。

趨勢三：全鏈路高效

《白皮書》指出，隨著電力電子技術的發展，以及功率器件、拓撲及控制算法的升級，電源部件已達到了極致高效。當前業界逆變器轉換效率最高已達到99%，UPS模塊效率最高已達到97.5%，PSU整流模塊效率最高已達到98%，電動車充電模塊效率最高已達到96.5%。模塊級的效率提升對于系統級的效率提升空間已經有限。為了提升系統效率，需要對“發-輸-配-儲-用”全鏈路架構進行升級。

趨勢四：AI加持

《白皮書》指出，在傳統模式下，電力生產、設備運維和能源使用高度依賴專家經驗和人工，效率低下。從傳統專家經驗和人工模式走向AI模式，將極大提升電力生產效率、運維效率、能源效率，幫助運營增效，增強安全保障。
比如，傳統的百兆瓦級光伏電站通常需要20人長期值守，發生故障時需要人工停電檢修，運維低效、成本高昂。而采用融合AI算法的智能IV診斷，在日常巡檢中可實現一鍵遠程100%組件健康檢查，精準識別組串故障類型，定位故障組串位置，并提供修復建議，提升運維效率，降低電量損失。

趨勢五：融合極簡

《白皮書》指出，傳統能源基礎設施存在多系統、設備體積大、工程復雜等問題，造成建設周期長、建設和運維成本高?？梢酝ㄟ^架構融合、形態融合、工程產品化等極簡部署，實現能源基礎設施占地更小、部署更快、租金更省、運維更簡單、成本更低。

趨勢六：能源網自動駕駛

實現能源網自動駕駛是企業的迫切需求。

《白皮書》指出，傳統能源設備維護多依靠人工，需要大量重復和復雜的操作，人工成本高。自動駕駛能源網絡不僅可以代替人工，還可基于海量數據，提升預測和預防能力，并基于數據驅動提供差異化的服務。
比如，在數據中心，采用AI機器人，可實現自動巡檢、識別圖像聲音氣味、提供溫度云圖、進行資產管理，信息實時上報、自動生成巡檢報告等，讓數據中心巡檢進入“無人”時代。在光伏發電站，采用AI技術的智能光伏IV診斷方案，2分鐘可完成百兆瓦級別光伏電站的全量掃描，10分鐘在線生成報告，實現光伏電站“無人”運維和診斷。

趨勢七：綜合智慧能源

傳統能源系統將走向綜合智慧能源系統，推動經濟綠色低碳轉型和可持續發展，助力“零碳國家”建設，加速碳中和目標達成。

《白皮書》指出，傳統能源的建設方式中，源-網-荷-儲獨立建設，缺乏統一管理和協同，造成能源效率低、用能成本高。綜合智慧能源運用數字化的技術，將能源的發電、輸電、配電、用電各個環節，從傳統的煙囪式獨立系統架構和孤島式管理，演進至統一架構、統一管理和綜合應用，實現全鏈路的統籌、協調和優化，極大提升能源利用效率，降低用能成本。

趨勢八：智能儲能系統

全面鋰電化正在成為各行各業的儲能首選，普通鋰電將演進為智能儲能系統，最大化儲能價值。

《白皮書》指出，智能儲能系統采用AI、大數據等技術，實現儲能系統的自組網和云化智能管理。通過AI和大數據，使用更精準的電化學模型，提升儲能管理精度，同時可對儲能系統進行狀態、壽命和風險預測，保障系統的可靠運行和安全。其次，智能儲能系統應用場景更加豐富，如與電網協同，實現調頻調峰；與業務協同，實現錯峰運營效率最大化。目前在我國浙江，通過智能儲能系統的AI自錯峰，節省電費近17%。

趨勢九：隨時隨地超級快充

移動互聯網時代，電能的快速消耗與持久續航之間的矛盾，造成很多人都產生了“低電量焦慮”，隨時隨地超級快充需求日益增加。

《白皮書》指出，隨著電力電子技術的發展，新技術、新材料的成熟應用，將加速充電功率提升和體積小型化。未來不管是消費電子產品還是電動汽車出行，都將實現10分鐘內完成充電，且充電地點不再受限，真正做到一杯咖啡時間，隨時隨地充滿能量。值得一提的是，《白皮書》強調，電動汽車要實現超級快充，高壓架構是必然方向，需要從樁側到車側進行更高電壓的電氣架構級改革，真正做到充電像加油般迅速、便捷。

趨勢十：安全可信

能源產業向網絡化、數字化、智能化轉型，硬件和軟件的可靠性、安全性、隱私性、韌性等成為必須要求。

《白皮書》指出，在硬件端，除了硬件本身的高可靠設計及制造外，需加強預測性維護，由被動變主動，從器件、設備到系統三層級，進行壽命預測性維護，夯實可靠地基；在軟件端重點投入分層級防御，實現軟件的分層可控、分層防御，使軟件更加安全可信。
根據國際能源署（IEA）《數字化和能源》預測，數字技術的大規模應用將使油氣生產成本減少10%~20%，使全球油氣技術可采儲量提高5%。僅在歐盟，增加存儲和數字化需求響應就可以在2040年將光伏發電和風力發電的削減率從7%降至1.6%，從而到2040年避免3000萬噸二氧化碳排放。與此同時，數字化還可以使碳捕獲和儲存等清潔能源技術受益。
業內人士指出，目前我國傳統能源行業與高科技技術的融合更多的限于建立試驗平臺、模擬實驗室、超級計算，以及能源數據的電子化和互聯網化，在能源生產關系層次上沒有根本性改變，尤其在能源行業下游環節缺乏數字化技術應用的支撐，能源數字化仍處于起步探索階段，我國應以全球能源轉型為契機，加快向能源全面數字化和智能化邁進。