能源数字化转型白皮书（2021）

版权声明 本报告版权属于国网能源研究院有限公司，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：国网能源研究院有限公司”。违反上述声明者，本公司将追究其相关法律责任。 I 前 言 PREFACE 当今世界处于百年未有之大变局，以数字化、网络化、智能化为特征的新一代信息技术日益创新突破，推动全社会进入数字化时代。2020年我国数字经济规模近5.4万亿美元，居全球第二位，同比增长9.6%，数字经济正在以迅雷不及掩耳之势渗透到包括能源领域在内的经济社会各个方面。 党的十九届五中全会提出，要推进能源革命，加快数字化发展，构建智慧能源系统。电力系统“双高”“双峰”特征凸显，面对加速推进能源清洁转型的强烈信号，以及新能源大规模高比例并网、分布式电源和微电网接入等多重挑战，亟待运用数字思维，破解安全、经济和绿色发展“不可能三角”难题，有效支撑水火风光互补互济、源网荷储协同互动，加快推动以新能源为主体的新型电力系统转型升级。 能源数字化转型坚持以新发展理念为引领，以能源技术和数字技术融合应用为核心推动力，以数据作为关键生产要素，以现代能源网络和信息网络为主要载体，不断提高能源行业全要素生产率，推动构建现代能源体系。能源数字化转型将为传统能源行业的产业升级、业态创新、服务拓展及生 II 态构建注入新动能，在推动质量变革、效率变革、动力变革中持续发力，提升能源高质量发展水平。 图1 能源数字化转型白皮书基本框架 能源数字化转型白皮书（简称“白皮书”）旨在以能源数字化为主脉络，从新型基础设施、新型数字技术、新型产品服务、新型市场培育的“四新”视角，探究数字化对能源行业的本质性影响，其中，“四新”之间存在紧密的内在逻辑，新型数字技术是基础源动力，不仅为新兴基础设施建设提供技术支撑，同时在转化之后也会形成产品服务、新型市场，新型基础设施是开展产品服务创新和市场培育的重要基础条件，产品服务创新也进一步丰富市场类型。能源基础保障的属性决定了能源数字化具有强外部性，在赋能产业经济和区域经济方面发挥得天独厚的作用，因此，本报告重点分析了能源数字化在这两方面的实践现状及未来趋势。能源数 III 字化的实践主体主要在能源企业，最后，我们将视角落在国内外企业的创新实践。能源数字化还处在创新发展初期，我们的研究探索也将持续推进，希望通过本报告及后续系列研究能够为业界开展能源数字化相关工作提供参考。 限于作者水平，虽然对书稿进行了反复研究推敲，但难免仍会存在疏漏与不足之处，恳请读者谅解并批评指正！ 目 录 CONTENTS 一、新型基础设施 ................................................................................................................... 1 （一）“数字新基建”为能源数字化转型提供强大动力 ........................................... 2 （二）“东数西算”推进构建新型电力算力格局 ....................................................... 4 （三）“电力算力融合”发挥数字化引擎作用 ........................................................... 7 二、新型数字技术 ................................................................................................................. 12 （一）区块链技术重构能源多元主体关系 ................................................................. 13 （二）电力+北斗技术打造多元融合高弹性电网 ....................................................... 18 （三）数字孪生技术仿真新型电力系统 ..................................................................... 22 三、新型产品服务 ................................................................................................................. 24 （一）新型能源数字平台催生能源网络平台效益 ..................................................... 25 （二）新型能源数字产品激发能源数据价值释放 ..................................................... 27 （三）新型能源数字工具支撑能源权市场交易核算 ................................................. 31 四、新型市场培育 ................................................................................................................. 34 （一）电力市场+碳市场+能源数据市场融合发展 .................................................... 35 （二）隔墙售电市场中的“产销者”用户有序培育 ................................................. 38 （三）多主体激励是能源金融服务创新的突破口 ..................................................... 40 五、赋能产业经济 ................................................................................................................. 45 （一）能源大数据赋能现代产业体系建设 ................................................................. 46 （二）能源企业做好三大布局 ..................................................................................... 52 （三）数字监测支撑分布式可再生能源产业发展 ..................................................... 54 六、赋能区域经济 ................................................................................................................. 58 （一）能源数字化破解城市“3060”问题之策 ......................................................... 59 （二）能源数字化激发区域就业消纳新业态 ............................................................. 63 （三）能源大数据成为区域协调发展的新动能 ......................................................... 66 七、企业创新实践 ................................................................................................................. 70 （一）国家电网：以数字化支撑新型电力系统构建 ................................................. 71 （二）中国石化：数字化战略贯穿生产全流程 ......................................................... 74 （三）南方电网：推行“数字南网”战略 ................................................................. 77 （四）中国华能：四步走实现数字化转型 ................................................................. 79 （五）法国电力：数字化解决方案先行者 ................................................................. 81 （六）英国石油：全新数字化战略转型 ..................................................................... 84 致 谢 .................................................................................................................................... 87 1 一、 新型基础设施 对信息与能量的利用水平是衡量文明发展进程的价值尺度，未来的能源与数字化的深度融合成为推动经济社会高质量发展的重要基础。 本年度白皮书将关注重点聚焦在三个方面，数字新基建、东数西算战略、电力算力融合。特别是电力算力融合的趋势，将会持续为能源电力的物理形态、价值形态注入新内涵，在数字新基建与东数西算战略的指引下，传统电力与算力的布局与资源配置方式将逐步改变。 智能时代的首要任务，就是要加强信息基础设施建设，弥合不同产业、地区间的数字鸿沟。 ——张磊《价值》 元宇宙是未来人类的数字化生存，算力提升和能源可持续既是核心约束也是投资机遇。 ——中信证券 2 （一）“数字新基建”为能源数字化转型提供强大动力 “数字新基建”是随着数字经济的发展及应用而逐渐形成的新型基础设施建设需求，是以新发展理念为引领，以数据作为关键生产要素，以信息网络为主要载体的信息通信技术及数字技术发展应用新趋势。“数字新基建”将推动信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施的建设，成为能源数字化转型的强大动力。 “数字新基建”将推动能源数字化转型三大变革：一是能源发展的质量变革，实现供应模式从规模速度型向质量效率型转变，智能化数字技术能有效推动能源生产和供应模式多元化，提高能源系统中清洁能源比例。二是能源发展的效益变革，实现发展模式从粗放式向集约式转变。能源基础设施和数字基础设施的深度融合，带来“能源”和“数据”两大要素的融合，通过数据要素的充分流通和使用，推动能源系统中其他各生产要素的高效流通，进而带动能源系统全要素生产率的提高。三是能源发展的动力变革，实现发展理念从投资拉动向创新驱动转变。工业互联网与能源系统的融合使传统能源系统运行与管理模式向高度智能化、精确化和标准化转变，促进能源系统各环节的互联互动，带动上下游产业链的共商共建。 具体而言，“数字新基建”为能源数字化转型提供强大动力，体现在如下三个方面： 3 一是“数字新基建”将促进传统能源基础设施智能融合、转型升级。传统能源基础设