1.2 数字经济与能源变革

随着能源革命和数字革命不断推进，二者逐渐呈现相互融合的发展趋势，能源互联网正是二者深度融合的产物，并已成为推动我国能源转型、提高能源利用效率、实现节能减排和可持续发展的重要途径。

1.2.1 能源互联网

能源互联网（energy internet）可理解为是综合运用先进的电力电子技术、信息技术和智能管理技术，将大量由分布式能量采集装置、分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点互联起来，以实现能量双向流动的对等交换与共享网络。本节将回顾国内外能源互联网发展历程以及概念来简要介绍能源互联网。

1．发展历程

20世纪80年代，理查德·巴克敏斯特·富勒（Richard Buckminster Fuller）提出了世界电能网络（World Electrical Energy Grid）的构想。1986年，彼特·梅森（Peter Meisen）创立了全球能源网络学会（Global Energy Network Institute,GENI）。在此时互联网主要指的是物理网，还没有引入互联网理念和技术，此时互联网处于起步阶段，还需向能源互联网学习。

《经济学人》（The Economist）于2004年发表了《构建能源互联网》（Building the Energy Internet）。在该文中，提出要借鉴互联网自愈和即插即用的特点，建设能源互联网，将传统电网转变为智能、响应和自愈的数字网络，支持分布式发电和储能设备的接入，减少大停电及其影响。

2008年，美国国家科学基金资助FREEDM（Future Renewable Electric Energy Delivery and Management Systems）项目，成立了FREEDM研究中心，顺势提出建设能源互联网的观点。同年德国联邦经济技术部与环境部发起电子能源（E-Energy）项目，历时4年，实施了能源互联网的6个示范项目。

2011年，里夫金出版《第三次工业革命》，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。国家发展改革委给出了能源互联网的定义：能源互联网是“互联网+”智慧能源，一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态。能源互联网将改变传统的电、热（冷）、煤、油、气等能源“平行流动”的状况，实现在生产、输送、存储、消费等各个环节的耦合，使得不同形式能源在诸多环节可相互转化，实现多流网络的协同运行。2014年，里夫金出版《零边际成本社会》，进一步阐述了能源互联网的作用。随后，这一概念在中国得到重视并广泛传播。2014年，中国首先提出了能源生产与消费革命的长期战略，并以电力系统为核心，试图主导全球能源互联网的布局。能源互联网用先进的传感器、控制和软件应用程序，将能源生产端、能源传输端、能源消费端等数以亿计的设备、机器、系统连接起来，形成了能源互联网的“物联基础”。大数据分析、机器学习和预测是能源互联网实现生命体特征的重要技术支撑：能源互联网通过整合运行数据、天气数据、气象数据、电网数据、电力市场数据等，进行大数据分析、负荷预测、发电预测、机器学习，打通并优化能源生产和能源消费端的运作效率，需求和供给将可以进行实时动态调整。

随之，能源互联网也在国内得到了更多的关注。2015年9月26日，习近平总书记在纽约联合国发展峰会，发表题为《谋共同永续发展 做合作共赢伙伴》的重要讲话。在讲话中，习近平总书记宣布中国倡议探讨构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求。

2016年2月，国家发展改革委、国家能源局、工业和信息化部联合制定的《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》（以下简称《意见》）发布。《意见》提出，能源互联网建设近中期将分为两个阶段推进，先期开展试点示范，后续进行推广应用，并明确了十大重点任务。《意见》明确了能源互联网建设目标：2016—2018年，着力推进能源互联网试点示范工作，建成一批不同类型、不同规模的试点示范项目。2019—2025年，着力推进能源互联网多元化、规模化发展，初步建成能源互联网产业体系，成为经济增长重要驱动力。［1］

2016年12月，为落实《意见》和国务院第138次常务会议的部署，有效促进能源和信息深度融合，推动能源领域结构性改革，国家能源局以《国家能源局关于组织实施“互联网+”智慧能源（能源互联网）示范项目的通知》（国能科技〔2016〕200号）公开组织申报“互联网+”智慧能源（能源互联网）示范项目。

从实际发展情况来看，我国能源互联网行业快速发展，中国能源互联网行业市场规模一直在不断增长。《2023国家能源互联网发展年度报告》显示，2022年能源互联网企业数量突破20万家，增长率超过70%。另外， 2022年世界互联网大会乌镇峰会举行“携手构建网络空间命运共同体”实践案例发布展示活动，全球能源互联网发展合作组织现场展示了其自主研发投运的全球能源电力发展合作数字化平台——“能联全球”平台，赋能全球能源电力基础设施建设与全球能源互联网落地实施。接下来，将会稳健推动能源互联网的建设，优化国内能源资源配置，实现电网的合理布局，加快能源互联网示范项目建设，积极研究提出配套政策措施，为能源互联网新模式、新业态预留充足发展空间。

2．概念定义

能源是现代社会赖以生存和发展的基础。为了应对能源危机，各国积极研究新能源技术，特别是太阳能、风能、生物能等可再生能源。可再生能源具有取之不竭、清洁环保等特点，受到世界各国的高度重视。但由于可再生能源存在地理上分散、生产不连续、高随机性、高波动性和不可控等特点，传统电力网络的集中统一管理方式难以适应可再生能源大规模利用的要求。对于可再生能源的有效利用方式是分布式的“就地收集，就地存储，就地使用”。［2］但对于该电网难以从根本上改变对上一级电网的影响，也难以最大化地利用可再生能源。面对该问题只有实现可再生资源的信息共享，借助信息流控制能量流，高效地实现可再生能源的传输和共享，才能有效地充分利用可再生资源。

能源互联网是信息技术与能源系统生产、传输、使用和存储各个环节融合的新一代能源技术，是数字革命与能源革命深度融合的产物，能源互联网是一项“颠覆性技术”，目标是促进能源更好互联互通和开放共享。在碳达峰、碳中和目标下，我国能源发展要提升能效、降低碳排、保障安全，亟须通过建设能源互联网为能源系统进行数字化、智慧化赋能。能源互联网的使命是构建绿色低碳、安全高效、开放共享的能源生态，突破能源共享生态中的各种壁垒，包括技术壁垒、商业壁垒、市场壁垒，以及体制、机制壁垒，在发展能源互联网时，要以互联网思维改造能源系统。能源互联网通过实现能量流、信息流、价值流和碳排流的“四流融合”，推动能源数字化和智慧化转型。在应用方面，以省级、城市级能源互联网为例，通过能源大数据平台建设，可以实现煤炭、电网、气网、电动汽车、企业能耗等用能数据汇聚，支撑智慧能源大脑建设，实现能源数据汇聚融合、共享交换和挖掘分析。相比较其他智能电网、分布式电网、微电网等，能源互联网在概念、技术和方法上有一定的独特之处，同时能源互联网为解决可再生能源的利用率问题提供了可行的技术方案。所以，研究能源互联网的特征和内涵，探究实现能源互联网中的各项技术，促进能源互联网的发展，能够使传统电网向能源互联网逐渐演进，最大程度实现资源的配置。

总体看来，能源互联网能够最大程度利用我国能源行业技术积累和创新成果，具备联通多品类低碳能源生产网络、畅通多时空尺度能源传输网络、贯通电热气冷能源供应网络等诸多优势，是智慧能源体系的重要组成部分。

1.2.2 能源互联网与新基建

新基建是我国立足当前、着眼未来的重大战略部署。数字新基建十大重点建设任务是主动适应能源革命与数字革命融合发展趋势的具体体现。未来我国将以能源物联网（电力物联网）作为数字化基础，以智能化为主要目标，提高能源基础设施的灵活性、适应性、实时交互、动态优化及协调控制水平，构建能源互联网。通常情况下，新基建分为狭义和广义，狭义的新基建主要是指数字基础设施，包含5G基站建设、大数据中心等。广义的新基建主要是指融合基础设施，其中包含新能源汽车充电桩、水利重大工程等。总的来说，新基建就是利用新一代信息技术对基础设施进行数字化改造，融合基础设施，服务于智慧能源体系，进一步推进数字经济时代。

新基建的一个典型代表就是能源互联网，目前新基建逐渐得到社会和国家的关注和重视，并写入了2020年政府工作报告。高效实施新基建能够有效地加速能源行业的变革，电力系统对一个国家来说，是保证国民经济运行、国家能源安全的核心基础设施，有利于实现能源的清洁化和可再生化。2016年，国家发展改革委、国家能源局印发《能源生产和消费革命战略（2016—2030）》推进能源生产和消费革命，预计2025年我国资源富集地区新能源装机占比将超过50%，新能源发电占比将超过30%,2050年新能源发电占比预计达50%。然而，我国的新能源发电却呈现出局部高密度并网的发展态势，高渗透率新能源改变了输配电网的潮流和电压分布，并开始出现功率倒送、电压过高等现象，新能源的迅速发展给电力系统安全稳定运行带来了重大挑战。在新基建的建设过程中，5G、人工智能、互联网等先进的技术，将在更广阔的领域、更深程度上与能源产业融合，成为发展我国清洁能源产业、保障国家能源安全的关键。2018年12月19日，中央经济工作会议将5G、人工智能、工业互联网、物联网等领域的建设定义为新型基础设施建设，即新基建，这是官方首次提出这一概念。2019年政府工作报告要求加强新一代信息基础设施建设。2020年2月3日至3月4日，仅中央层面至少五次部署与新基建相关的任务，主要涉及七大领域：5G基站建设、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能和工业互联网。2020年政府工作报告提出，重点支持“两新一重”建设：“两新”为新型基础设施建设和新型城镇化建设；“一重”为交通、水利等重大工程建设。

在新基建产业浪潮即将来临之际，在“十四五”新基建规划下，深入推进智慧能源新基建的“一体两翼三能”研发，产业平台的建设逻辑如图1.2所示：能源互联网利用区块链平台连同技术平台和前台业务应用之间的信息断层和管理断层，在保证业务连续性的同时实现业务的创新，提升业务快速迭代和管理效能，还可以通过引入互联网企业战略合作，实现优势互补，提升融合创新能力，构建互利共赢的能源互联网生态系统。

能源互联与数字新基建是党的十九大对能源发展做出的一项重大决策部署。未来中国将形成清洁低碳、安全高效的能源体系，与全球低碳发展和能源转型趋势相呼应，与中国经济社会发展目标相适应，是能源发展的最终战略目标，是贯彻“四个革命、一个合作”能源安全新战略，是践行新发展理念，服务美丽中国、数字中国、网络强国建设的过程，是推动我国能源电力产业基础高级化、产业链现代化的落地形式，是构建合作共赢产业生态、促进产业链水平提升的需要。在全球疫情结束、世界经济低迷的特殊时期，聚焦能源行业面临的机遇与挑战，积极探索实现可持续发展的路径与方案，共同推动能源互联网的落地实践，极大增强了疫后经济重振的信心。

1.2.3 新基建下的电力企业

新基建是一项着眼转型、兼顾长远的经济拉动政策。新基建契合中国经济高质量发展的方向，其中包含的科技创新、5G、大数据等内容均是面向未来社会发展需求的新技术，有利于发展新产业，创造新需求。从短期来看，新基建有利于扩大需求、稳定就业、稳定增长。从长期来看，新基建能够提高生产效率，释放经济增长潜力，提高民生水平。我国经济发展正处于供给侧结构性改革的关键阶段，重点是减少无效和低端供给，扩大有效和中高端供给。［3］与银行、铁路、航空、通信这些老基建专业行业相比，电力行业在这种模式转换上面临巨大挑战。传统电力企业应当及时审视自身实际情况，在薄弱的地方先建立护城河，充分认识到新基建之后必然会出现的各种趋势和后果，及时应对，避免陷入老模式的基建狂欢，错失行业革新和自身发展机会。

新基建强调“重创新”“补短板”，能源电力加快与新基建的高端技术融合，形成全新的产业生态建设。借助新基建，电子行业信息化、数字化、智慧化发展迅速，推进产业水平和产业结构进入更高层级的发展阶段，为建设新的经济模式打下夯实基础。同时，借助数字系统，电力系统从传统转变到现代，从整个发展历程来看，变化是显而易见的。早期，从我国电力消费弹性和能耗强度来看，两者均呈现增长的趋势，重工业在经济增长的占比较高。与此相应的能源经济发展模式也呈现粗放的特点，具体体现在集中式生产、远距离运输、粗放式消费等方面。电力消费增长主要体现在高耗能产业，负荷特性相比较为稳定。

面临百年未有之大变局，经济发展进入新常态，高能耗产业的传统经济增长逐渐减弱，新兴产业、服务业和居民生活用电逐渐上升，用电负荷结构和特征已经发生了改变，负荷波动随机性逐渐增强。电动汽车、分布式微网、储能等新型负荷在系统内的占比增加，能源系统运行方式由大规模、集中式、单向响应转向小规模、分布式、多向互动。随着能源互联网规模的增加，传统电力行业效率逐渐下降，传统电力企业面临的难题也将增加，不仅要平衡负荷的波动，还要平衡新能源带来的波动。

电网与新基建的链接，始于供电服务，但不止于服务，在能源技术的快速更迭环境下，电力企业应立足于主业，做好新一代的通信技术、数字技术与电力系统的融合。虽然目前我国的某些电力技术已经超过发达国家，达到国际先进水平，但后期的电力企业的技术创新难以有现成的经验和成功的范式可供借鉴，还需多思考如何将新的信息技术、数字技术与电网物理系统融合，加快推进智慧电网关键技术研究攻关，促进人工智能与业务发展的深度融合，推进基建智慧工程全面落地，实现向新基建管控模式的转变。总之，就是要通过新基建平台满足企业各类需求，把电网上下游的产业链联动起来，形成一个生态圈，并对电力企业提出更高的要求，指出明确的实施路径，促进电力企业与数字技术融合发展。

在这一背景下，新基建不断升温，智慧电厂作为推动电厂升级的排头兵，正逐步从概念走向现实。

（1）我国电力企业已经实现了从“人防”到“技防”的智慧变革，其逻辑如图1.3所示。由于电厂面积大、人员数量多、设备结构复杂，且部分工作危险性较高，如何加强安全管控，降低安全事故发生概率，是传统电厂要解决的关键问题所在。现代的智慧电厂解决方案，可以结合电厂实际业务需求，将先进的人工智能、AI、三维虚拟、物联网、区块链等前沿技术与传统电力企业安全生产有效融合，搭建感知层、智能分析层、数据输出层、应用层四级应用。各级应用层层传递、环环相扣，完成对人员位置、重点设备及敏感区域的精准定位和监控，解决发电企业安全生产管理过程中，现场人员位置及工作状态无法把控、危险区域防护不严等问题，达到数据全面感知、风险智能预警、过程规范管控等目的，实现从“人防”到“技防”的智慧变革，筑牢电厂安全防线。

（2）利用“轻骑兵”¹助力快速搭建三维虚拟电厂，在传递信息的过程中，三维图像的效率大于图片和文字。对于电厂来说，通过对厂区进行三维转换，将电厂全生命周期的信息及数据（设备运行参数、两票信息、违章信息、检修位置等）同三维模型相结合，搭建虚拟电厂，通过屏幕即可看到每一位现场工作人员的实时定位，每一台设备的实时三维图像，甚至每一个零件的详细信息，使信息集成度更高，体验方式更直观。

在数字新基建的推动下，建设智慧电厂成为电力企业提升综合竞争力的必然选择。期待未来有更多信息化企业投身其中，共同探索如何构建智能、安全、高效、绿色的智慧电厂，为实现中国工业4.0和“两新一重”建设的宏伟目标贡献力量。以横山煤电企业为例，智慧电厂的实现，参考“‘轻骑兵’低代码开发平台”，平台内置丰富的3D（3-dimension，三维）场景及业务组件，通过对组件的“拖、拉、拽”等可视化操作，即可根据智慧电厂的实际建设需求，快速搭建3D场景和应用程序，降低开发成本和开发门槛、提高开发效率和运维质量。

1在此处“轻骑兵”主要指三维图像的效率、三维转换，使用三维转化技术不仅可以将真实环境形象逼真地展现于眼前，更可以将生产实际业务无缝融合于平台中，实现企业智能化、精细化管理。