世界正進入數(shù)字經(jīng)濟快速發(fā)展時期。能源轉(zhuǎn)型進程遇到新挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)能源行業(yè)發(fā)展模式在經(jīng)濟數(shù)字化時代遭遇瓶頸，雖然能源消費結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，但全球氣候變化和環(huán)境保護的雙重壓力依然并長期存在。要構(gòu)筑清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型是必選項。

    日前，數(shù)字能源產(chǎn)業(yè)智庫聯(lián)合發(fā)布的《數(shù)字能源十大趨勢白皮書》（以下簡稱《白皮書》）指出，在電力生產(chǎn)中，采用傳統(tǒng)方式，存在著發(fā)電效率低、運維效率低等問題，能源數(shù)字化可有效提升電力生產(chǎn)效率、運維效率和能源效率，助力碳中和目標實現(xiàn)。

趨勢一：能源數(shù)字化

《白皮書》指出，傳統(tǒng)能源行業(yè)僅關(guān)注瓦特流，“發(fā)-輸-配-儲-用”節(jié)點之間彼此孤立，難以協(xié)同，導(dǎo)致電力生產(chǎn)效率低、能源效率低，且全鏈路存在大量“啞設(shè)備”，依靠人工維護，運維效率低。能源數(shù)字化通過引入5G、AI、大數(shù)據(jù)等數(shù)字化技術(shù)，并將電力電子技術(shù)與數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新性地融合，在瓦特流基礎(chǔ)上加入比特流，用比特管理瓦特，實現(xiàn)全鏈路的互聯(lián)化、數(shù)字化和智能化協(xié)同，讓電力生產(chǎn)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(chǎn)向綠色化、低碳化轉(zhuǎn)型。根據(jù)預(yù)測，光伏發(fā)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(fā)電能源。

二是在并網(wǎng)穩(wěn)定性要求下，光儲融合成為必然趨勢。預(yù)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(fā)電從“補充電”走向“主力電” “優(yōu)質(zhì)電”。

三是光伏發(fā)電進入“平價上網(wǎng)”時代。

四是分布式光伏進入千行百業(yè)、千家萬戶，裝機占比穩(wěn)步提升。據(jù)預(yù)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(yīng)用，主動安全成為行業(yè)共識。在傳統(tǒng)方案下，光伏系統(tǒng)由于長期使用，可能造成接頭松動、線纜老化等問題，進而產(chǎn)生電弧。如果不及時處理，易造成火災(zāi)風(fēng)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(yīng)用的關(guān)鍵要素。

六是數(shù)字世界的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心、站點數(shù)量的激增，將帶來更高能耗挑戰(zhàn)。根據(jù)預(yù)測，全球數(shù)據(jù)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(yè)更加低碳，未來將實現(xiàn)零碳網(wǎng)絡(luò)和零碳數(shù)據(jù)中心。全球領(lǐng)先的運營商已經(jīng)陸續(xù)提出了零碳網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略，將在站點、機房、數(shù)據(jù)中心等典型ICT場景規(guī)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(shù)的發(fā)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(yè)界逆變器轉(zhuǎn)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(tǒng)級的效率提升空間已經(jīng)有限。為了提升系統(tǒng)效率，需要對“發(fā)-輸-配-儲-用”全鏈路架構(gòu)進行升級。

趨勢四：AI加持

《白皮書》指出，在傳統(tǒng)模式下，電力生產(chǎn)、設(shè)備運維和能源使用高度依賴專家經(jīng)驗和人工，效率低下。從傳統(tǒng)專家經(jīng)驗和人工模式走向AI模式，將極大提升電力生產(chǎn)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(tǒng)的百兆瓦級光伏電站通常需要20人長期值守，發(fā)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(xiàn)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(fù)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(tǒng)能源基礎(chǔ)設(shè)施存在多系統(tǒng)、設(shè)備體積大、工程復(fù)雜等問題，造成建設(shè)周期長、建設(shè)和運維成本高?？梢酝ㄟ^架構(gòu)融合、形態(tài)融合、工程產(chǎn)品化等極簡部署，實現(xiàn)能源基礎(chǔ)設(shè)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(wǎng)自動駕駛

實現(xiàn)能源網(wǎng)自動駕駛是企業(yè)的迫切需求。

《白皮書》指出，傳統(tǒng)能源設(shè)備維護多依靠人工，需要大量重復(fù)和復(fù)雜的操作，人工成本高。自動駕駛能源網(wǎng)絡(luò)不僅可以代替人工，還可基于海量數(shù)據(jù)，提升預(yù)測和預(yù)防能力，并基于數(shù)據(jù)驅(qū)動提供差異化的服務(wù)。
比如，在數(shù)據(jù)中心，采用AI機器人，可實現(xiàn)自動巡檢、識別圖像聲音氣味、提供溫度云圖、進行資產(chǎn)管理，信息實時上報、自動生成巡檢報告等，讓數(shù)據(jù)中心巡檢進入“無人”時代。在光伏發(fā)電站，采用AI技術(shù)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(xiàn)光伏電站“無人”運維和診斷。

趨勢七：綜合智慧能源

傳統(tǒng)能源系統(tǒng)將走向綜合智慧能源系統(tǒng)，推動經(jīng)濟綠色低碳轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展，助力“零碳國家”建設(shè)，加速碳中和目標達成。

《白皮書》指出，傳統(tǒng)能源的建設(shè)方式中，源-網(wǎng)-荷-儲獨立建設(shè)，缺乏統(tǒng)一管理和協(xié)同，造成能源效率低、用能成本高。綜合智慧能源運用數(shù)字化的技術(shù)，將能源的發(fā)電、輸電、配電、用電各個環(huán)節(jié)，從傳統(tǒng)的煙囪式獨立系統(tǒng)架構(gòu)和孤島式管理，演進至統(tǒng)一架構(gòu)、統(tǒng)一管理和綜合應(yīng)用，實現(xiàn)全鏈路的統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)和優(yōu)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(tǒng)

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

《白皮書》指出，智能儲能系統(tǒng)采用AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的自組網(wǎng)和云化智能管理。通過AI和大數(shù)據(jù)，使用更精準的電化學(xué)模型，提升儲能管理精度，同時可對儲能系統(tǒng)進行狀態(tài)、壽命和風(fēng)險預(yù)測，保障系統(tǒng)的可靠運行和安全。其次，智能儲能系統(tǒng)應(yīng)用場景更加豐富，如與電網(wǎng)協(xié)同，實現(xiàn)調(diào)頻調(diào)峰；與業(yè)務(wù)協(xié)同，實現(xiàn)錯峰運營效率最大化。目前在我國浙江，通過智能儲能系統(tǒng)的AI自錯峰，節(jié)省電費近17%。

趨勢九：隨時隨地超級快充

移動互聯(lián)網(wǎng)時代，電能的快速消耗與持久續(xù)航之間的矛盾，造成很多人都產(chǎn)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(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新材料的成熟應(yīng)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(chǎn)品還是電動汽車出行，都將實現(xiàn)10分鐘內(nèi)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(diào)，電動汽車要實現(xiàn)超級快充，高壓架構(gòu)是必然方向，需要從樁側(cè)到車側(cè)進行更高電壓的電氣架構(gòu)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(chǎn)業(yè)向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)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(shè)計及制造外，需加強預(yù)測性維護，由被動變主動，從器件、設(shè)備到系統(tǒng)三層級，進行壽命預(yù)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(xiàn)軟件的分層可控、分層防御，使軟件更加安全可信。
根據(jù)國際能源署（IEA）《數(shù)字化和能源》預(yù)測，數(shù)字技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用將使油氣生產(chǎn)成本減少10%~20%，使全球油氣技術(shù)可采儲量提高5%。僅在歐盟，增加存儲和數(shù)字化需求響應(yīng)就可以在2040年將光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)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(shù)字化還可以使碳捕獲和儲存等清潔能源技術(shù)受益。
業(yè)內(nèi)人士指出，目前我國傳統(tǒng)能源行業(yè)與高科技技術(shù)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(shù)據(jù)的電子化和互聯(lián)網(wǎng)化，在能源生產(chǎn)關(guān)系層次上沒有根本性改變，尤其在能源行業(yè)下游環(huán)節(jié)缺乏數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的支撐，能源數(shù)字化仍處于起步探索階段，我國應(yīng)以全球能源轉(zhuǎn)型為契機，加快向能源全面數(shù)字化和智能化邁進。