城市形態(tài)千變?nèi)f化，卻始終離不開能源的支持。當(dāng)前，數(shù)字化與智慧化已成為全球城市發(fā)展的主流趨勢。智慧城市首先應(yīng)當(dāng)是在使用相同或較低水平資源的情況下，實現(xiàn)明顯更高或更穩(wěn)定的生活質(zhì)量的城市，智慧能源則是其中的基礎(chǔ)與核心，將為城市實現(xiàn)綠色生產(chǎn)、低碳生活提供前提，是實現(xiàn)“雙碳”轉(zhuǎn)型目標不可替代的核心關(guān)鍵。

　　發(fā)展現(xiàn)狀

　　生活及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用持續(xù)擴大

　　智慧能源的本質(zhì)是能源優(yōu)化、管理和服務(wù)，核心在于信息化與自動化的深度融合實現(xiàn)用能智能化，達到能源的經(jīng)濟、高效、環(huán)保利用。智慧城市是城市未來發(fā)展趨勢，智慧能源則為智慧城市的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。

　　德信東源智能科技（北京）公司結(jié)合大學(xué)用能特點，集成分布式光伏/光熱、地源熱泵/污水源熱泵/空氣源熱泵、儲熱、“冷屋面”無縫防水隔熱及智慧管控等技術(shù)，實現(xiàn)了華北電力大學(xué)生活熱水系統(tǒng)智慧零碳重構(gòu)，聯(lián)合國家電網(wǎng)綜合能源服務(wù)公司，通過BOT方式，在降低業(yè)主用能成本的同時解決了業(yè)主投資難、運維難等問題。

　　國家電網(wǎng)重慶電力公司打造的巴南區(qū)龍洲灣超級充換電站是西南地區(qū)最大規(guī)模智慧充電新基建低碳綜合體，項目占地13畝，運用國際先進科技，融合新一代數(shù)字技術(shù)，建設(shè)多站融合(變電站、充電站、5G機站、數(shù)據(jù)中心站）、智慧新能源、智慧建筑、智慧商業(yè)等新業(yè)態(tài)為一體，可同時為90輛車充換電，提供新能源汽車展銷、24小時無人自助便利店、機器人咖啡快餐等多元化服務(wù)。

　　國家電網(wǎng)浙江電力公司開展綜合能源服務(wù)，通過采集客戶用能數(shù)據(jù)并分析，為企業(yè)提供24小時云監(jiān)測、設(shè)備代運維、節(jié)能降耗、能源托管等組合式服務(wù)，實現(xiàn)能源智慧管理。

　　在城市中，該平臺還承擔(dān)市政路燈的用能管理。以杭州市政路燈為例，已有4萬余桿路燈接入平臺運行，平臺擁有燈光、用能、監(jiān)控等一體化集約管理功能。

　　位于杭州建國南路的智慧燈桿還具備5G基站天線架設(shè)、路面視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)定位、城市免費WiFi、環(huán)境監(jiān)測等功能，可對攝像機、5G基站、環(huán)境監(jiān)測，可為政府不同部門提供前端數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也可為運營商提供信號源，采用租賃經(jīng)營模式，預(yù)計五年可收益100萬元。

　　案例分析

　　按需調(diào)節(jié)負荷成為現(xiàn)實

　　近年來發(fā)展起來的虛擬電廠則是智慧能源示范工程的新模式新業(yè)態(tài)，這種智慧供能方式正被越來越多的城市采用。

　　虛擬電廠其實就是一個基于大數(shù)據(jù)參與電網(wǎng)運行和電力市場的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)，對外表現(xiàn)為一個可控電源。虛擬電廠基于大數(shù)據(jù)技術(shù)和智能控制系統(tǒng)，通過對分散的分布式能源進行集成、優(yōu)化和協(xié)同調(diào)度，把各類可調(diào)負荷資源匯聚，根據(jù)電網(wǎng)削峰填谷的需求調(diào)節(jié)負荷。即利用虛擬電廠技術(shù)，可以增強負荷側(cè)的調(diào)節(jié)能力，增強電力系統(tǒng)的靈活性。

　　以滿足5%的峰值負荷為例，相比火力發(fā)電廠動輒幾千億元的投資，虛擬電廠僅是其1/8-1/7。

　　以水電站為例，往年在發(fā)電過程中，因為缺乏上游電站的來水?dāng)?shù)據(jù)， 所以無法及時調(diào)整發(fā)電負荷，制定明確的發(fā)電計劃，水電站在汛期發(fā)電常常處在“盲發(fā)”狀態(tài)。而在水電站連接了虛擬電廠平臺之后，工作人員每天早上可以及時了解當(dāng)天上游的出入庫流量和發(fā)電情況，實現(xiàn)了上下游水文和發(fā)電數(shù)據(jù)的共享。

　　基于投入小、靈活性高的特點，虛擬電廠正被越來多地重視和應(yīng)用。2022年，各省市政策密集出臺，浙江、深圳、上海等用電大省市加速了虛擬電廠參與電網(wǎng)調(diào)控。2022年6月30日，國網(wǎng)浙江綜合能源公司智慧虛擬電廠平臺上線；2022年6月13日，深圳市發(fā)改委發(fā)布《深圳市虛擬電廠落地工作方案（2022-2025年）》。2022年7月22日，北京市城市管理委員會發(fā)布的《北京市“十四五”時期電力發(fā)展規(guī)劃》，首次將虛擬電廠的建設(shè)納入電力發(fā)展規(guī)劃中。

　　政策引導(dǎo)

　　鼓勵打造“城市級”平臺

　　2016年2月29日，國家發(fā)改委、國家能源局、工信部印發(fā)的《關(guān)于推進“互聯(lián)網(wǎng)＋”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》中指出，智慧能源發(fā)展的重點任務(wù)是加強能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建設(shè)能源生產(chǎn)消費的智能化體系、多能協(xié)同綜合能源網(wǎng)絡(luò)、與能源系統(tǒng)協(xié)同的信息通信基礎(chǔ)設(shè)施。

　　營造開放共享的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系，建立新型能源市場交易體系和商業(yè)運營平臺，發(fā)展分布式能源、儲能和電動汽車應(yīng)用、智慧用能和增值服務(wù)、綠色能源靈活交易、能源大數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用等新模式和新業(yè)態(tài)。推動能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、核心設(shè)備研發(fā)和標準體系建設(shè)，促進能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、標準和模式的國際應(yīng)用與合作。

　　《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，建設(shè)智慧能源平臺和數(shù)據(jù)中心。面向能源供需銜接、生產(chǎn)服務(wù)等業(yè)務(wù)，支持各類市場主體發(fā)展企業(yè)級平臺，因地制宜推進園區(qū)級、城市級、行業(yè)級平臺建設(shè)，強化共性技術(shù)的平臺化服務(wù)及商業(yè)模式創(chuàng)新，促進各級各類平臺融合發(fā)展。鼓勵建設(shè)各級各類能源數(shù)據(jù)中心，制定數(shù)據(jù)資源確權(quán)、開放、流通、交易相關(guān)制度，完善數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)保護制度，加強能源數(shù)據(jù)資源開放共享，發(fā)揮能源大數(shù)據(jù)在行業(yè)管理和社會治理中的服務(wù)支撐作用。

　　同時，明確要實施智慧能源示范工程。以多能互補的清潔能源基地、源網(wǎng)荷儲一體化項目、綜合能源服務(wù)、智能微網(wǎng)、虛擬電廠等新模式新業(yè)態(tài)為依托，開展智能調(diào)度、能效管理、負荷智能調(diào)控等智慧能源系統(tǒng)技術(shù)示范。

　　產(chǎn)業(yè)機遇

　　能源行業(yè)IT投入不斷創(chuàng)新高

　　隨著國家經(jīng)濟的高速建設(shè)發(fā)展，智慧能源行業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展之勢，國家政策及經(jīng)濟發(fā)展策略的調(diào)整為智慧能源行業(yè)發(fā)展帶來了新的機遇。

　　未來，智慧能源技術(shù)、智慧能源產(chǎn)品、智慧能源管理等諸多方面都將是熱門投資領(lǐng)域。智慧能源技術(shù)將進一步推動智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)以及智慧能源網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，為城市的生產(chǎn)生活提供更加高效、可持續(xù)的能源管理解決方案，并有助于提高能源利用效率，減少能源的消耗。

　　《2023-2029年中國智慧能源市場消費調(diào)查及經(jīng)營模式分析報告》分析，2017年中國智慧能源行業(yè)的市場規(guī)模約為2.2萬億元，同比增長6.7%。2018年，中國智慧能源行業(yè)的市場規(guī)模約為2.45萬億元，同比增長10.8%。2019年，中國智慧能源行業(yè)的市場規(guī)模約為2.7萬億元，同比增長13.7%。2020年，中國智慧能源行業(yè)的市場規(guī)模約為3.06萬億元，同比增長14.3%。

　　隨著中國智慧能源行業(yè)的發(fā)展，未來將會出現(xiàn)更多的投資機會，政策將會提供更多的支持，市場空間也將會進一步擴大。據(jù)預(yù)測，2021-2025年，中國智慧能源行業(yè)的市場規(guī)模將以每年10%-15%的速度穩(wěn)步增長，2025年市場規(guī)模約為4.9萬億元。

　　此外，政府還將持續(xù)推進智慧能源與人工智能、云計算等先進技術(shù)的融合，以利用數(shù)根據(jù)提升能源管理的效率和水平。

　　在此背景下，智慧能源行業(yè)的IT投入也將迎來新一輪高峰?！?023-2028年中國智慧能源行業(yè)投資規(guī)劃及前景預(yù)測報告》指出，未來，能源行業(yè)將會加大對信息化建設(shè)投資，隨著投資規(guī)模的加大，預(yù)計到2025年能源行業(yè)IT規(guī)模將達到1600億元，市場空間較2019年擴大一倍。照此推算，2027年的投資規(guī)模將超過2000億元。

　　未來看點

　　數(shù)字化能源管理系統(tǒng)加速迭代

　　發(fā)展智慧能源對城市低碳可持續(xù)發(fā)展意義重大。同濟大學(xué)中德工程學(xué)院教授、機械與能源工程學(xué)院博士生導(dǎo)師龍惟定表示，當(dāng)前，數(shù)字化與智慧化已成為全球城市發(fā)展的主流趨勢。智慧城市首先應(yīng)當(dāng)是在使用相同或較低水平的電能、水能等資源的情況下，實現(xiàn)明顯更高或更穩(wěn)定的生活質(zhì)量的城市。技術(shù)只是創(chuàng)建智慧城市的工具與手段，“以人為本、宜業(yè)宜居”才是智慧城市的核心要義。

　　以虛擬電廠為例，如果能被更廣泛地采用，將是對電力系統(tǒng)中稀缺的靈活性資源的一種有益補充。廈門大學(xué)中國能源政策研究院副教授吳微認為，近年來，隨著風(fēng)電、光伏的滲透率不斷提升，電源側(cè)的波動性不斷增強。同時，隨著第三產(chǎn)業(yè)和居民生活消費用電占比提升以及電氣設(shè)備的用電量增加，用戶側(cè)需求的波動性也在增強。電力系統(tǒng)的靈活性資源也愈發(fā)稀缺。建設(shè)虛擬電廠，則可以增強用戶側(cè)的調(diào)節(jié)能力，可以更好地適應(yīng)以高比例可再生能源為特點的新型電力系統(tǒng)，保障高峰期城市居民用電和企業(yè)生產(chǎn)用電。

　　在“雙碳”目標轉(zhuǎn)型、政策推動和智慧城市建設(shè)的大背景下，我國智慧能源發(fā)展不斷加速，目前，已經(jīng)有越來越多的企業(yè)開發(fā)數(shù)字化的能源管理系統(tǒng)，但仍有較大改進空間。

　　可以預(yù)期的是，未來，隨著技術(shù)解決方案的持續(xù)優(yōu)化升級與市場規(guī)模不斷擴大，數(shù)字化能源管理系統(tǒng)將加速迭代。

　　龍惟定表示，人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用在能源管理方面，存在數(shù)據(jù)使用和分析相對滯后，暫不能很好適應(yīng)復(fù)雜多變的外界情況等問題。如果要大規(guī)模使用相關(guān)數(shù)字技術(shù)，就需要在今后的城市和區(qū)域規(guī)劃當(dāng)中，提前將智慧能源管理系統(tǒng)納入規(guī)劃的考量。同時，在借鑒國際經(jīng)驗的時候，也要結(jié)合自己的特點，制定合理的后續(xù)管理和提升措施，才能夠讓技術(shù)的效率更上一個臺階。

　　名詞解釋

　　智慧能源

　　智慧能源是一個新興概念，是指充分開發(fā)人類智力能力，不斷進行技術(shù)創(chuàng)新和制度變革，在能源開發(fā)利用、生產(chǎn)消費的全過程和各環(huán)節(jié)融匯人類智慧，建立和完善符合生態(tài)文明和可持續(xù)發(fā)展要求的能源技術(shù)和能源制度體系，從而呈現(xiàn)出的一種全新能源形式。

　　頂層設(shè)計

　　實施智慧能源示范工程

　　《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，建設(shè)智慧能源平臺和數(shù)據(jù)中心。面向能源供需銜接、生產(chǎn)服務(wù)等業(yè)務(wù)，支持各類市場主體發(fā)展企業(yè)級平臺，因地制宜推進園區(qū)級、城市級、行業(yè)級平臺建設(shè)，強化共性技術(shù)的平臺化服務(wù)及商業(yè)模式創(chuàng)新，促進各級各類平臺融合發(fā)展。鼓勵建設(shè)各級各類能源數(shù)據(jù)中心，制定數(shù)據(jù)資源確權(quán)、開放、流通、交易相關(guān)制度，完善數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)保護制度，加強能源數(shù)據(jù)資源開放共享，發(fā)揮能源大數(shù)據(jù)在行業(yè)管理和社會治理中的服務(wù)支撐作用。

　　以多能互補的清潔能源基地、源網(wǎng)荷儲一體化項目、綜合能源服務(wù)、智能微網(wǎng)、虛擬電廠等新模式新業(yè)態(tài)為依托，開展智能調(diào)度、能效管理、負荷智能調(diào)控等智慧能源系統(tǒng)技術(shù)示范。推廣電力設(shè)備狀態(tài)檢修、廠站智能運行、作業(yè)機器人替代、大數(shù)據(jù)輔助決策等技術(shù)應(yīng)用，加快“智能風(fēng)機”“智能光伏”等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級和行業(yè)特色應(yīng)用，推進“智慧風(fēng)電”“智慧光伏”建設(shè)，推進電站數(shù)字化與無人化管理，開展新一代調(diào)度自動化系統(tǒng)示范。實施煤礦系統(tǒng)優(yōu)化工程，因地制宜開展煤礦智能化示范工程建設(shè)，建設(shè)一批少人、無人示范煤礦。

　　堵點疏通

　　堵點一：關(guān)鍵技術(shù)仍待突破

　　一是多能互補分布式系統(tǒng)發(fā)電、儲能、智能微網(wǎng)、主動配電網(wǎng)、柔性直流等能源領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)待突破；二是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等信息通信技術(shù)在能源領(lǐng)域的深度應(yīng)用需加快探索，如隨著電力交易市場的放開，計算、結(jié)算、智能用電管理等技術(shù)與能源系統(tǒng)的跨行業(yè)融合等技術(shù)需進一步探索；三是以信息通信、電力電子、可再生能源等多種技術(shù)為核心的交叉融合技術(shù)需要不斷創(chuàng)新和突破。

　　疏堵方案：建議打造智慧能源交叉專業(yè)技術(shù)團隊，智慧能源涉及專業(yè)領(lǐng)域多、系統(tǒng)復(fù)雜、技術(shù)創(chuàng)新要求高、投融資要求高，針對存在的問題，打造智慧能源整體解決方案，即包括商業(yè)模式、技術(shù)方案、運營方案在內(nèi)的一站式區(qū)域綜合能源解決方案。

　　堵點二：跨行業(yè)融合帶來安全問題

　　一是跨行業(yè)、多領(lǐng)域融合將會帶來安全問題?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”智慧能源通過互聯(lián)網(wǎng)將能源的生產(chǎn)、運輸、消費、存儲和金融的融資、交易、結(jié)算以及用戶端的用能需求、用能行為等多主體緊密結(jié)合在一起，由于領(lǐng)域的不同、環(huán)節(jié)的增多，協(xié)調(diào)機制更加復(fù)雜，跨界融合帶來的監(jiān)管問題不容忽視；二是監(jiān)管部門的監(jiān)管意識和力度需要加強。智慧能源是新興行業(yè)，需要監(jiān)管緊隨以降低行業(yè)發(fā)生系統(tǒng)性風(fēng)險的概率。

　　疏堵方案：建議引導(dǎo)科技創(chuàng)新主體加強前沿理論和技術(shù)基礎(chǔ)研究。

　　此外，從科技創(chuàng)新與市場規(guī)范方面，集中支持技術(shù)創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化，并適時出臺相關(guān)技術(shù)標準規(guī)范與監(jiān)管體系，避免資源浪費和無序擴張。