能源數字經濟助推能源經濟產生新業態和新模式

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能源數字經濟助推能源經濟產生新業態和新模式

北極星火力發電網訊:在能源革命和數字革命將深度融合的時代,能源數字經濟把新的活力註入到現有的能源體系中,改變各類企業在市場中的定位,進一步發揮能源企業“民生”屬性,為能源業態創新給予新動能,共享能源體系發展帶來的綜合效益。

來源:微信公眾號”中國電力“ID:ELECTRIC-POWER

執筆人:陳睿欣、鄭厚清

(國網能源研究院能源數字經濟研究所)

當前能源革命和數字革命深度融合是大勢所趨,能源系統日益呈現數字化、智能化屬性。在以新能源、可再生能源生產為代表的清潔能源迅猛發展和“雲大物移智鏈”等新一代數字技術與能源行業日益融合發展背景下,需要關註到能源系統的生產關系將逐漸發生變化。能源數字經濟將推動能源消費者向產消者轉變,系統不確定性顯著增加,有必要分析在這樣的背景下,如何充分發揮能源革命和數字技術在觀念認知、技術革新、關系重塑方面的作用,推動能源系統的形態和市場交易形式發生改變,進而實現能源企業業態及模式創新。

一、能源系統在數字經濟沖擊下不確定性顯著增加

(一)能源系統中的參與主體愈加多元

傳統能源系統以能源的供需平衡為主要約束,生產側為主導的是大型的火力發電廠、水電廠、風電場等。在消費側,各種社會生產、生活等行為成為能源消費的主體。但在數字經濟時代,由於數字技術的發展和廣泛應用,傳統認為不具備成熟條件,或者未能想到的能源形態逐漸湧現。分佈式的新能源、氫能、頁巖氣、儲能的大力發展,極大的改變瞭傳統能源生產格局,電氣化、低碳化、清潔化成為主要發展趨勢。在能源消費側,用戶用能形式愈加多元,電動汽車普及率提高,傢用電器類型多樣,用戶的用能需求也不再僅僅滿足於基本使用,而對能源價格、能源穩定性、能源的清潔化水平有瞭更高要求。

(二)先進的信息交互手段推動產生能源產消者

得益於能源系統的數字化轉型,供需兩側的信息可以及時傳遞,能源系統的運行可以通過實時監控到的設備狀態進行有效調控。在可再生能源技術可行性和先進數字技術成熟應用的基礎上,能源“產消者”逐漸從虛擬走向現實。能源“產消者”是指能源消費者也可以同時是能源的生產者。“扁平化”能源系統,將引導電力、天然氣用戶自主參與調峰、錯峰,發展分佈式能源、虛擬電廠,將用戶由傳統的受能者轉變為主動參與能源供需平衡的供能者。以往的單向信息流動,需要向雙向互動拓展,系統的響應速度和穩定性都面臨較大挑戰。能源系統的運行方式,也將由集中式大能源網的形態向集中式與分佈式可獨立、可互動的形式變革。

(三)多主體的多維互動為能源系統的安全穩定帶來挑戰

隨著能源系統中的主體類型多樣,交互效率和頻率提高,系統的傳統運行模式和管理方式都將產生顛覆性的變化,因此產生瞭以下幾個方面的不確定因素。

系統控制策略的不確定性。由於源荷雙側的隨機性變化,以及多樣的交互方式,對系統的運行控制造成瞭一定挑戰。一是要及時響應終端用戶的多類型需求,比如電動汽車反送電、負荷需求響應等。二是要面對高比例可再生能源接入對系統造成的穩定運行壓力,精準實現負荷匹配。三是要調動系統中各類負荷潛力,組織參與調峰調頻等輔助服務交易,對控制策略設計的合理性、經濟性、有效性都提出瞭較高要求。

系統設備元件的不確定性。隨著系統中數字終端、傳感器等信息化設備的接入,在傳統能源生產、傳輸、控制等各級設備基礎上,增加瞭更多元件變量造成的系統不穩定因素。一方面,信息化設備和智能化技術的加入,增加瞭系統運行的復雜性,同時也對人員操作的精準、科學提出瞭更高的要求。

共享開放產生的安全不確定性。現代能源系統是與數字經濟技術充分融合的智能系統,因此開放協同的互聯網思維也將逐漸改變傳統能系統條塊分割、各自為政的問題。各能源子類中的數據逐漸開放、各系統的運行狀態將進行充分共享。但這同時也帶來能源系統的信息安全問題。能源數據與社會生產生活狀態緊密相關,數據泄露將造成嚴重的用戶隱私和社會公共混亂等問題。因此在當前建設的現代能源系統當中,要充分考慮能源系統的信息安全問題,進行有效的評估,並利用合理的手段進行防范。

二、能源系統和數字技術融合創造虛實互動的平行能源世界

物理能源系統產生的諸多不確定性,是因為改變瞭以往能源系統運行中信息不對稱情況,但仍是依靠物理世界的人為操作進行運行。平行能源世界中,智能化的機器人、高性能計算機等,將成為和現實世界緊密配合的虛擬主體。這樣一來,傳統的生產關系、生產角色會發生變化。

(一)新型能源基礎設施構建學習型能源網

一是數據采集等基礎設施建設將實現能源系統數字化。在能源系統生產、傳輸、配置、利用的全過程所涉及的設備和管網上,加裝傳感器、數據采集終端等,通過通訊網絡、數字處理平臺形成可供系統使用的數據資源。

二是算法算力資源部署將推動能源系統智能化。傳統的能源網絡在融合瞭傳感設備、感應裝置的基礎上,通過利用人工智能、雲計算、復雜程序、區塊鏈等工具庫開展移動應用、數據整合、預測算法、集成運算等功能,建設各能源用戶端的學習、思維、交流能力及其之間相互連接的網絡。學習型能源網以用戶為主,實現人、機、網合一,能源消費不僅是用戶主體與能源來源客體的互動,也是用戶借助智能能源工具庫實現新的智慧能源互動,解決各種能源生產、供應、消費、風險管理運行問題。

三是智能機器的應用推動未來能源系統實現虛實互動。在能源系統具備瞭基本的數據采集、傳輸、處理等基礎設備以及高性能的運算分析資源基礎上,逐步建立和物理能源世界相對應的數字孿生世界。利用機器人、智能設備處理現實能源系統中不定性、多樣性、復雜性的問題,實現“小數據”導成“大數據”,再把“大數據”煉成“小智能”,賦予能源系統操作者真正的智能。這樣一來,就形成一個人機結合、虛實一體的平行能源世界。智能機器人將成為平行世界中的能源系統工作者,與現實中的操作人員形成智能化互動、精準化預測和科學化決策,真正實現能源系統中的多主體、多要素有序高效運轉。

(二)能源數字交易體系推動還原能源商品屬性

市場各主體通過能源數字交易平臺實現可靠交易。借助於數字經濟技術,傳統能源由於其獨特的資源屬性而存在的行業交易壁壘將逐漸被打破,信息將實現有效流通,能源將回歸一般商品的屬性。能源數字交易平臺通過提供實時流動的供需信息,也將各主體的操作行為透明地展現在平臺上,有效解決交易市場中信息不對稱問題,實現快速發現價格並自動觸發交易。同時利用先進數字智能技術,解決智力不對稱問題。在交易平臺中,通過能源數據的共享,實現高精度的能源價格預測;通過區塊鏈加密技術,保障能源交易過程的可靠可信;通過人工智能、深度學習等基於海量數據的智能算法,為交易雙方提供個性化、多樣化的交易策略選擇。

三、能源數字經濟推動業態及模式創新

(一)企業在市場中的定位將產生變化

交易成本經濟學認為,由於物質資產具有不同程度的專用性,以及物質資產的所有者之間存在信息不對稱等原因,使得不同所有者之間的交易存在著機會主義的風險,而企業能夠通過內部組織和內部協調等方式來減少這一缺陷。在信息不對稱的時代,企業成為保障社會可重復博弈的有效載體,但是數字經濟時代,隨著區塊鏈等相關技術的發展應用,市場中的交易行為以及企業生產環節的安全控制,都可以依托技術進行保障,社會聲譽機制建設的主要主體角色也將逐漸由企業轉變為各類組織或者獨立個體。企業傳統的功能將逐漸弱化,未來市場中,各類平臺將承擔起資源有效調配、推進合作與共贏、敏捷創新的角色。

(二)數字能源成為能源業態創新新動能

數字能源依據其虛擬化、平臺化、生態化的特征,使得能源能夠進行跨越時間和空間的控制、管理和交易,最大化地保障價值向需要它的方向流動。平臺的構建,將推動能源生產消費環節的多主體按照有效規則參與市場活動。能源系統將由單一能源發展模式向綜合能源發展模式轉變,集中式能源系統向集中式與分佈式相協調轉變。能源經濟產業體系,將通過數字能源的運轉,實現“能源+綠色產業鏈”發展模式,各類主體能夠共同參與並實現能源資源的高效調配,依靠多產業融合實現價值增長,共享現代能源體系發展帶來的綜合效益。

(三)進一步發揮能源企業“民生”屬性

開放的市場環境以及先進的數字智能技術,將能源數據的行業節點作用充分發揮,通過數據進一步洞察用戶的用能需求,以及行業的發展趨勢。進而結合金融、交通、公共服務等領域,設計更符合用戶用能習慣、滿足多樣化用能需求的產品服務。同時在農村等經濟條件較為落後的地區,發揮能源數字經濟作用,創新商業模式、創新產業業態,提供均等化的能源服務,縮減“數字鴻溝”,讓數字經濟發展的紅利進一步向普通大眾的生活中滲透。

四、結論

能源數字經濟不是簡單的數字技術為能源系統賦能,而是將一種新的發展理念、新的要素組成方式、新的市場交易規則引入現有的能源體系中。由此對能源系統的運行模式和治理體系都帶來瞭挑戰。而這樣的挑戰,將推進能源系統更貼近民生,能源市場中將湧現更多的新業態、新模式。這樣的能源數字經濟時代,才能將現代能源體系的建設成效惠及社會,充分實現能源革命和數字革命深度融合的目標。

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