电子行业：数字能源十大趋势白皮书，能源数字化，共创新价值
数字能源十大趋势白皮书能 源 数 字 化 ，共 创 新 价 值数字能源产业智库联合发布2021年2月 数字能源十大趋势白皮书1主编单位华为技术有限公司本白皮书的主编单位、编审组成员如下：编审组成员数字能源产业智库专家委员会参编人员尧权、罗进文、张峻鸣、韩冬、武磊磊、袁志良、彭鹏、张李明、李小娟、龚露意、马伟为、谢斌、周翔、汪雪、张效玮版权说明本白皮书版权属于数字能源产业智库。欢迎转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点。使用时请注明来源：数字能源产业智库。了解更多华为数字能源 oPsPnOqNpMqPsPmQyQpMpQ8O8QbRnPmMtRpOkPrRpNiNrQmM6MrQtOMYmRrNwMnNsO数字能源十大趋势白皮书2关于数字能源产业智库数字能源产业智库专家委员会石定寰 原国务院科技部秘书长、国务院参事，中国投资协会能投委专家主席，中国可再生能源学会理事长李俊峰 国家应对气候变化战略研究和国际合作中心首任主任、学术委员会主任陈立泉 中国工程院院士，国际电池材料协会终生成就奖获得者高 峰 清华大学能源互联网创新研究院副院长、数字化转型研究室主任刘桂彬 中国汽车技术研究中心有限公司标准化研究所总工程师樊功成 国网综合能源服务集团有限公司党委委员、副总经理徐进明 武汉日新科技股份有限公司董事长张 杰 中国投资协会能源投资专业委员会副会长、秘书长杨忠亮 广东电机工程学会低压直流电源专委会秘书长张 玮 中国投资协会能源投资专业委员会主任周桃园 华为技术有限公司副总裁、数字能源产品线总裁方良周 华为技术有限公司数字能源产品线副总裁、首席营销官张 峰 华为技术有限公司数字能源产品线副总裁、数字能源战略与业务发展部总经理数字能源产业智库是一个由数字能源产业专家联合创立的学术智囊团。通过联名白皮书、学术报告、政策解读等方式，聚合产学研顶尖力量，论道新趋势，解读新技术，分享新实践，共同寻求能源问题最优解；发挥行业影响力，牵引能源产业链合作共赢；推进行业绿色化、数字化转型，合力促进碳中和目标达成。数字能源产业智库专家委员会名单如下所示。 数字能源十大趋势白皮书3前 言2020年，在具有里程碑意义的《巴黎协定》通过五周年之际，碳中和运动正在全球兴起，世界主要经济体陆续作出碳中和目标的承诺：欧盟委员会公布2050年实现碳中和，并发布绿色新政；英国、日本、韩国、加拿大等国相继公布本国2050年实现碳中和；中国则承诺在2060年前达成目标。在碳中和目标的牵引下，各行业积极响应并付诸行动，其中电力生产和能源消费（包括工业、交通等重点行业）的减少碳排放工作至关重要。在电力生产端，以光伏为代表的可再生能源替代传统的化石能源是大势所趋。据预测，可再生能源将在2025年取代化石能源成为主要发电方式，未来将最终实现零碳发电。在能源消费端，电力将逐步替代传统化石能源消耗。据预测，电力将在2050年超越石油，占比达到45%，其中绿色制造、绿色建筑和绿色出行是电气化的重要增长引擎。在工业和建筑行业，通过可再生能源发电和综合能效提升，最终实现零碳工厂、零碳建筑和零碳园区。在交通行业，电动车将取代传统燃油车，成为主要出行方式之一，最终实现零碳交通。然而传统的能源基础设施运行方式难以应对发展过程中带来的新挑战。在电力生产中，采用传统方式，存在着发电效率低、运维效率低等问题。同时，随着数字世界的快速发展，数据中心、站点数量的激增也将带来更高能耗的挑战。能源数字化采用数字化、智能化技术，可有效提升电力生产效率、运维效率和能源效率，最终助力碳中和目标实现。2020年12月，来自能源行业的多位权威专家学者共同成立了数字能源产业智库，探讨能源数字化转型，并联合发布《数字能源十大趋势白皮书》，为能源产业转型升级提供战略参考。 数字能源十大趋势白皮书4CONTENTS目 录关于数字能源产业智库 .........................................................2数字能源产业智库专家委员会 ............................................2前 言 .............................................................................................3目 录 .............................................................................................4趋势一：能源数字化 ..............................................................5趋势二：绿电无处不在 .........................................................6趋势三：全链路高效 ..............................................................9趋势四：AI加持 ....................................................................11趋势五：融合极简 ................................................................13趋势六：能源网自动驾驶 ..................................................15趋势七：综合智慧能源 ......................................................17趋势八：智能储能系统 ......................................................18趋势九：随时随地超级快充 .............................................19趋势十：安全可信 ................................................................21缩略语 .......................................................................................22 数字能源十大趋势白皮书5能源数字化是必然趋势传统能源行业仅关注瓦特流，“发-输-配-储-用”节点之间彼此孤立，难以协同，导致电力生产效率低、能源效率低。且全链路存在大量“哑设备”，依靠人工维护，运维效率低。能源数字化通过引入5G、AI、大数据、IoT能源数字化趋势一等数字化技术，并将电力电子技术与数字技术创新性地融合，在瓦特流基础上加入比特流，用比特管理瓦特，实现全链路的互联化、数字化和智能化协同，让电力生产效率、运维效率、能源效率最大化。图 1：能源数字化、智能化控制算法电力电子技术通信技术AI技术平台算法数据算力拓扑器件5GPLCIoT5GPLC发电输电用电比特流 瓦特流 管理 配电储电能源数字化、智能化从瓦特到瓦特+比特，比特管理瓦特，从哑设备到智能系统数字技术与能源技术融合创新 数字能源十大趋势白皮书6电力生产向绿色化、低碳化转型以太阳能和风能为主导的可再生能源，是未来30年增长最快的能源。根据预测，光伏发电的占比将由2020年的3%，迅速增长到2050年的24%，成为最大的发电能源。图 2：2020-2050年全球发电能源比例变化（来源：数字能源产业智库）图3：2020年主要国家光伏度电成本与煤电标杆电价比较（来源：数字能源产业智库）绿电无处不在趋势二在并网稳定性要求下，光储融合成为必然趋势随着新能源渗透率的提升，电网系统对并网要求将更为严苛，光伏电站配置储能成为电力系统灵活、稳定运行的有力保障。预测到2025年，光伏电站光储共生的比例将达到60%以上，让光伏发电从“补充电”走向“主力电”、“优质电”。光伏发电进入“平价上网”时代过去十年光伏发电成本大幅下降，在大多数国家，光伏度电成本比传统能源上网电价更低，也促使全球针对光伏的投资进一步增加。26% Իгၷ 60% 水电 风电 光电 其他清洁能源 油电 气电 2020 2050 А͒ 3% А͒ 24% 西班牙土耳其匈牙利巴西墨西哥智利阿根廷澳大利亚印度新加坡泰国中国台湾马来西亚阿联酋沙特约旦尼日利亚南非中国光伏度电成本煤电标杆电价图 4：全球光伏电站光储共生比例（来源：数字能源产业智库）020%40%60%202020212022202320242025从光伏到光储，光储比例稳步提升 数字能源十大趋势白皮书7分布式光伏进入千行百业、千家万户，装机占比稳步提升分布式光伏由于部署灵活、充分利用闲置屋顶、投资收益好等优势，融入到千行百业，催生了零碳家庭、零碳园区、零碳工厂、零碳数据中心、零碳网络、零碳医院、零碳学校、零碳停车棚、零碳办公楼/商场、零碳仓储/物流等新型应用场景，进而实现零碳乡镇、零碳城市、零碳省份、零碳国家。据预测，2025年分布式将占全球新装机容量40%以上，约47GW/年。随着分布式光伏的广泛应用，主动安全成为行业共识在传统方案下，光伏系统由于长期使用，可能造成接头松动、线缆老化等问题，进而产生电弧。如不及时处理。如果不及时处理，易造成火灾风险，对建筑和人身安全带来隐患，因此主动安全成为分布式光伏应用的关键要素。当前，行业也制定了相关规范和标准，如快速关断RSD(1) 方案。此方案基于百万量级电弧特征样本数据，通过AI精准识别电弧，在0.5s内快速、自动切断电路，保障安全。 数字世界的快速发展，数据中心、站点数量的激增，也将带来更高能耗挑战根据预测，全球数据中心能耗将从2020年的6700亿度电，快速增长至2025年的9500亿度电，约占全球总用图 5：全球新增光伏装机中分布式占比（来源：数字能源产业智库）1 RSD: 快速关断 Rapid Shutdown分布式容量占比稳步提升60%40%20%2015201620172018201920202021E2022E2023E2024E 数字能源十大趋势白皮书8已不仅仅是企业基于自身经营的需要，更是重大的社会责任。绿电助力 ICT(2) 行业更加低碳，未来将实现零碳 网络和零碳数据中心全球领先的运营商陆续提出了零碳网络战略，将在站点、机房、数据中心等典型ICT场景规模部署光伏。在希腊，通过在站点应用光伏，运营商降低了40%左右的市电使用，年节省电达到14500度，有效保护了海岛的环境。在巴基斯坦，通过在站点应用光伏和AI技术，将油机运行时间降低到10%以内，节省OPEX(3) 81%。在中国青海，通过在数据中心部署光伏，助力零碳数据中心目标的实现。电量的3%；全球站点能耗将从2020年的2030亿度电，快速增长至2025年的6600亿度电，约占全球总用电量的2%。构建绿色高效乃至零碳数据中心和零碳网络，图 6：全球数据中心+站点耗电量（来源：数字能源产业智库）图 7：全球数据中心+站点绿电应用实践站站叠光节电14500kWh/年助力“绿岛”建设以光去油单站OPEX节省81%CO机房叠光降低线损，多发电10~15%绿色数据中心数据中心采用绿电逐步成为风潮“零碳”网络“零碳”数据中心降低40%市电用量@希腊锂电超级快充，去油机@巴基斯坦机房级叠光，ROI< 5年数据中心绿色能源应用@中国青海2020202516000亿度8730亿度站点数据中心2 ICT: 信息及通信技术 Information and Communications Technology 3 OPEX: 运营成本 Operating Expense 数字能源十大趋势白皮书9柜替房杆替柜高效部件、高效架构，实现全链路高效随着电力电子技术的发展，以及功率器件、拓扑及控制算法的升级
