1.4.2 能源遇上数字化与互联网

能源数字化是指基于能源大数据，利用数字技术和控制技术来引导能量的有序流动，实现从能源供给端到消费端的高效管理和精准匹配，满足不同区域、不同群体、不同体量的用能需求，进而构筑高效、清洁、经济的现代能源体系，提高能源系统的安全性、生产率、可获得性和可持续性。能源数字化催生出新的能源产品形态，即数字能源。数字能源不是数字形式的能源，而是一种数字化的能源生态。能源数字化的价值主要体现在三个方面：一是平台价值，即利用数字化平台技术，使能源供需双方更快速地匹配与互动，通过提高能源使用效率，增加能源供给；二是产品价值，即利用算法、算力、数据实现对能源供需的重构，开发出新的产品服务和交易品种；三是度量价值，能源数字化丰富了能源的计价方式，进一步拓展了能源的金融市场属性，使其成为一种新的度量方式。其中，最典型的代表就是能源互联网。

2015年后，第三次工业革命在世界范围内席卷而来，国际经济和能源格局深刻调整，能源供需关系越发紧张。这既是我国面临的机遇，也是巨大的挑战。能源行业是工业的基础，能源互联网则是第三次工业革命的核心支柱，历史上的工业革命都离不开能源技术与信息技术的革命。能源技术和信息技术的深度融合，即形成了智慧能源。在国际上，能源技术革命能够引领新的工业革命已经成为共识，欧美发达国家和地区，以及包括我国在内的新兴国家都已投入大量资金来推动能源技术革新，以抢占新工业革命的制高点。

节能是指通过找出能源使用优化空间，使用节能技术达到减少能源浪费、实现节约能源和可持续发展目标的过程，它有助于解决能源开发和利用的问题，被视为与煤炭、石油、天然气和电力同等重要的“第五能源”。而能源数字化对于能源供给的作用不仅体现在需求端的“节流”方面，更体现在利用各类前沿数字信息技术提高能源生产效率，通过供给端和需求端的“开源节流”，实现对能源的清洁、高效利用。随着人们对能源使用的态度从无限制地开发和利用逐步转变为追求可持续发展，以及能源行业技术的进步和数字信息技术的发展，人类社会逐渐进入更高维度的能源利用形态。能源数字化贯穿能源的全生命周期，是更高维度的能源表现形态。正因如此，能源数字化又被称为继煤炭、石油、天然气、电力、节能后的“第六能源”。据彭博新能源财经数据显示，2017年，能源数字化市场规模为520亿美元，约占全球数字技术应用市场的44%。在这520亿美元中，有46%用于化石能源电厂的运行管理（如传感器、数字采集和解析，以提高电厂效率），35%用于智能电表（180亿美元）。据彭博预计，到2025年，全球能源数字化市场规模将达到640亿美元。其中，电网自动化预计将占100亿美元，家庭用能系统的规模将达110亿美元。

“互联网+”智慧能源，则是能源数字化的高级版本。2011年，美国学者杰里米·里夫金在其著作《第三次工业革命》中提出能源互联网是第三次工业革命的核心之一，使得能源互联网被更多人关注，产生了较大影响；之后，他在2014年出版的《零边际成本社会》一书中对能源互联网进行了更加系统和全面的论述。里夫金定义的能源互联网有以下几个特征：以可再生能源为主要一次能源；支持超大规模分布式发电系统与分布式储能系统自由接入网络，支持产销一体的新型能源生产与消费形态；基于互联网技术实现广域能源共享；支持交通系统的电气化（即由燃油汽车向电动汽车转变）。总结里夫金的思想，他所倡导的能源互联网的内涵大体有三点，即从化石能源走向可再生能源，从集中式产能走向分布式产能，从封闭走向开放。作为经济学家，里夫金对能源互联网的定义和思考更多的是一种愿景，而并非切实可行的技术路径。但由于里夫金本人的影响力，他的观点一经抛出，就引起了政府、学界和企业界的巨大反响。学界和企业开始在能源互联网的研发领域大量投入资源，能源互联网也因此成为近年能源领域的讨论焦点。

实际上，能源互联网的概念最早可追溯到《经济学人》（The Economist）杂志2004年3月11日发表的一篇文章《建设能源互联网》（Building the Energy Internet）。文中指出，随着分布式能源占比不断增加，若要在各种新的不确定性面前保障电网的稳定性和效率，需要通过借鉴互联网自愈和即插即用的特点，将传统电网转变为智能、响应和自愈的数字网络，也就是能源互联网。此后，国际上针对能源互联网进行了广泛的研究，着力研究下一代能源系统。实际上，自20世纪70年代以来，基于全球能源消费、能源供应、能源资源、生态环境发展矛盾，各国政府、产业界、学术界立足于自身区位优势与行业发展需求，分析未来能源发展态势，提出了各种表述未来能源发展形态的概念。从1970年世界电能网络概念提出，到2011年杰里米·里夫金的《第三次工业革命》一书出版，研究能源互联网的全球热潮兴起。该书中认为，可再生能源、分布式发电、分布式储能、能源互联网、电动汽车是新经济的五大支柱，以此构建能源生产民主化、能源分配分享互联网化的未来能源体系，即构建以可再生能源+互联网为基础的能源共享网络，在能源通过分散的途径被生产出来之后，利用互联网创造新的能源分配模式。

2015年3月，李克强总理在《政府工作报告》中提出：“制定‘互联网+’行动计划，推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合，促进电子商务、工业互联网和互联网金融健康发展，引导互联网企业拓展国际市场。”同时，李克强强调：“能源生产和消费革命，关乎发展与民生。要大力发展风电、光伏发电、生物质能，积极发展水电，安全发展核电，开发利用页岩气、煤层气。控制能源消费总量，加强工业、交通、建筑等重点领域节能。积极发展循环经济，大力推进工业废物和生活垃圾资源化利用。我国节能环保市场潜力巨大，要把节能环保产业打造成新兴的支柱产业。”在这一背景下，我国“互联网+”能源行动应运而生。

国家电网公司董事长刘振亚于2015年2月出版专著《全球能源互联网》。书中指出，应对人类社会可持续发展面临的能源安全、环境污染、气候变化等诸多挑战的关键是加快能源生产和消费革命，大力推进清洁替代和电能替代。同时，只有树立全球能源观，构建全球能源互联网，统筹全球能源资源开发、配置和利用，才能保障能源的安全、清洁、高效和可持续供应。全球能源互联网由跨洲、跨国骨干网架和各国各电压等级电网构成，连接“一极一道”（北极、赤道）大型能源基地，适应各种集中式、分布式电源，能够将风能、太阳能、海洋能等可再生能源输送到各类用户，是服务范围广、配置能力强、安全可靠性高、绿色低碳的全球能源配置平台，具有网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动的特征。

能源发展一头连着物质文明建设，一头连着生态文明建设，实现经济社会发展全面绿色转型，必须跨越能源转型变革这个关口。加快能源行业数字化转型，必将为推动能源高质量发展提供更加有力的支撑，助力“双碳”目标顺利实现。“互联网+”智慧能源具有六大特征，即能源清洁化、能源信息化、能源商品化、能源虚拟化、能源协同化、能源众在化，具体含义如下。

（1）能源清洁化：接入风能、太阳能等多种清洁能源，集中式与分布式并存，可再生能源利用效率高。

（2）能源信息化：能量流和信息流融合，能源链实现资源和信息共享。在物理上把能量进行离散化，进而通过计算能力赋予能量信息属性，使能量能像计算资源、带宽资源和存储资源等信息通信领域的资源一样能被灵活地管理与调控，实现未来个性化、定制化的能量运营服务。

（3）能源商品化：能源具备商品属性，通过市场化激发所有参与方的活力，以用户为出发点，形成能源营销电商化、交易金融化、投资市场化、融资网络化等创新商业模式。探索能源消费新形式，建设能源共享经济和能源自由交易，促进能源消费生态体系建设。

（4）能源虚拟化：借鉴互联网领域虚拟化技术，通过软件方式将能源系统基础设施抽象成虚拟资源，盘活如分散存在的铅酸电池储能存量资源，利用虚拟发电厂等方式提升资源利用效率，延缓能源生产、传输建设需求，突破地域分布限制，有效整合各种形态和特性的能源基础设施，提升能源资源利用率。

（5）能源协同化：通过多能互联、协同调度，实现电、热、冷、气、油、煤、交通等多能源链优势互补，提升能源系统整体效率，提高资金利用效率与资产利用率。

（6）能源众在化：能源生产从集中式、分布式到分散式，实现泛在，能源单元之间即插即用、对等互联，能源设备和用能终端可以双向通信和智能调控。能源链所有参与方资源共享，多方参与共赢，支撑万众创新，将促进前沿技术和创新成果及时转化，实现开放式创新体系，推动跨区域、跨领域的技术成果转移和协同创新。