通往2035年数字化能源系统的路径

通往2035年数字化能源系统的路径 前言 致谢 实现能源系统的脱碳需要人力、技术、创新，以及在整个行业及更广泛范围内的部署。然而，为了有效、安全、可靠、公平地实现数字化带来的重大利益，从一开始就设计良好的治理结构至关重要。正如我们在其他例子中所看到的，在事件发生后进行治理的改造既痛苦又昂贵。本文及时提醒我们，治理与我们所实施的解决方案一样重要，以降低我们能源系统的成本和碳排放。 贡献者 作者 能源网络协会阿巴斯·马胡德，石河文亚当·贝尔，阿鲁普艾伦·纽博尔德，阿鲁普Alan Thomson,阿鲁普安迪·凯维尔，帕兰提尔技术公司安迪·特纳，阿鲁普安基特·帕特尔，阿鲁普贝阿特丽切·纳西，阿鲁普贝齐·德雷克，能源系统激增本·利兰，阿鲁普Caro Ames,欧南天文台（European Southern Observatory）卡罗琳娜·托托拉阿鲁普大卫·哈德利斯顿，阿鲁普Dave Sylvester,能源系统加速器Eloise Thatcher,IBM埃文·弗兰克-舒尔茨更智能的电网解决方案弗洛·希尔弗，巴斯大学李芙蓉教授，冰breaker OneGavin Starks,能源系统激增Greg Johnston,欧南天文台（European Southern Observatory）詹姆斯·爱德华兹-汤姆布斯亚马逊网络服务詹姆斯·豪尔顿，电子胡宝德，先进基础设施莉莉·凯恩斯·海勒巴斯大学 阿鲁普阿里恩德·奈齐里，阿鲁普詹姆斯·菲利普，阿鲁普马库斯·莫雷尔，阿鲁普罗莎蒙德·沃斯，Arup西蒙·埃文斯， 勾勒出治理可能达到的“极端”方案，然后在这些边界内制定可能的路径，本文阐述了确保该行业继续加速实现净零能耗系统的各种选择，以及行业、政府和监管机构在其中发挥的作用。 在数字化过程中存在一些战略性的问题需要考虑，例如：谁制定了数字和数据标准，能源公司如何被追究责任并进行义务监控，以及为了促进脱碳能源体系，还需要哪些技术和基础设施。本文探讨了这些问题以及更多内容，强调了治理体系对于帮助加速自2019年能源数据任务组以来该行业在数字化方面取得的惊人进步的重要作用。 绘制出2035年的机遇与挑战，本文探讨的路径提出了我们需要作为行业考虑的选项和决策点。我很高兴看到这些话题浮出水面，并在整个行业中得到讨论。 劳拉·桑德斯 CBE英国政府能源数据与数字化转型任务小组主席 发布日期：2023年8月 高管总结 为了实现英国电力系统的脱碳并确保持久的能源弹性，将需要显著提高电力系统的灵活性，部分通过数字化实现。近年来在数字化能源系统方面已取得良好进展。然而，变革的速度不足以实现脱碳承诺，需要新的思考方式。 在这篇论文中，我们探讨了实现2035年前数字化能源体系的可行途径，包括在政府驱动和行业驱动变革这两个极端之间的探索。 行业合作随后竞争： 行业协同制定规则，然后在此规则下进行竞争。 我们已经识别出三条可行的途径，政府领导，产业合作随后并且竞争” “联合领导与, 每个都有不同的干预措施集体行动或杠杆以产生变化，利益和不利因素。我们已经评估了每条路径实现理想未来能源系统的可能性，从而能够确定一条更可取的路径。联合领导与集体行动这条途径最有可能促进优化未来能源系统的快速开发，带来积极的社会、环境和经济成果。 相对实现到2035年实现数字化、脱碳化、去中心化和民主化的未来能源系统的可能性。 • 重大资本投资• 创新生态系统• 跨行业思考 • 原则和发展上的清晰性• 最佳实践• 以结果为导向 • 以消费者为中心• 价值链上的可见性• 标准化 这篇论文呼吁行业、学术界、政府和监管机构之间加强合作。我们确定了一些高级行动，包括创建能源部门数据共享基础设施；共同定义治理模式、角色和责任；明确干预措施；以及培养人才和技能。在探索可行的途径时，我们希望为有关该部门所有利益相关者可能扮演的关键角色进行有意义的对话。这是为了提供更大的确定性和清晰度，以便采取下一步行动。 • 平衡优先事项• 定义互动• 协调和合作 关键不利因素和挑战 • 创造力和创新• 技能和能力• 社会接受度 • 技术锁定• 垄断化• 重视财务价值 未来能源系统 简介 2021年，英国政府承诺到2035年实现英国电力系统的脱碳。这需要通过新设施、市场结构和数字化手段，显著提高电力系统的灵活性，以确保整个系统的韧性。 这篇论文是呼吁更广泛合作的行动呼吁。行业、学术界、政府以及监管机构集体可以借助数字技术和数据转型能源系统，并释放其潜力——通过数字化和脱碳，到2035年实现一个数字化和脱碳化的系统。 我们预期到2035年，将实现数字化、脱碳化、去中心化和民主化的未来能源系统¹。尽管本文的重点在于探讨通往2035年数字化能源系统的可行路径，但这四个原则是相互关联的，因此所有这些原则都需要并行实现。 数字化指的是数字世界与物理世界之间日益增强的互动和融合。它既是一个社会挑战，也是一个技术挑战，需要考虑人、流程、数据和技术的各个方面。在能源领域，数字化影响着从生产到消费的整个范围内的广泛参与者和学科，包括资产管理、系统运营和消费者互动。 本论文是为所有行业参与者而撰写的，特别关注行业、学术界、政府以及监管机构中的领导者。它旨在促进有关该领域中所有利益相关者可能发挥的关键角色有意义的对话。 去中心化 数字化 为实现英国的净零排放目标，我们的未来能源系统将需要包括一系列新技术。整合这些技术将需要对我们在生产、分配和消费电力方面的方式进行大规模的结构性改变。 将需要在我们产生能源的方式上做出根本性的改变，因为电力需求不断加剧，同时交通和热力需求也在增加。随着越来越多的资产接入我们的电力网络，并参与到一个日益开放的能源市场中，系统将变得更加复杂，使得供需平衡活动变得越来越具有挑战性。 系统正在从支持大基荷的集中式资源，如热电厂产生的能源，转向较小规模的分布式发电。一个更加去中心化的模式将提供更大的灵活性，以平衡来自更多变化和分布式能源资源的电网连接所产生的负荷需求。我们将在能源生产方面需要具体的本地化理解，同时还需要对能源系统进行更动态的建模。这些变化意味着所有利益相关者都需要在能源市场中从根本上调整他们的角色和责任。 尽管自2019年能源数据工作组成立以来，在数字化能源系统方面取得了一定的进展，但我们的当前路径和变革速度将无法实现脱碳承诺。需要新的思维方式，考虑实现到2035年数字化能源系统的替代路径。在这篇论文中，我们探讨了在监管和政府驱动变革以及行业驱动变革的较少可行极端之间的一系列可能路径。我们确定了三条可行的路径，其中包含了监管和行业驱动变革的方面。 有效且高效地管理这种增高的复杂性需要能源系统的数字化，以及可发现性和对准确且易于使用数据的受控访问。数字化和标准化可以支持更大的互操作性，以及能源消耗部门的整合。了解这些部门之间的相互关联将使政策制定者能够采取整体系统的方法来处理我们的能源系统。 民主化 脱碳化 对于每条路径，我们提出了不同的干预措施或杠杆组合以产生变化，以及相应的利益和不利影响。我们还评估了每条路径实现理想未来能源系统的可能性，该系统是数字化、脱碳化、去中心化和民主化的。这些原则使我们能够确定一条最优先选择的路径。 更好的信息和技术的获取贯穿整个能源价值链，特别是在本地市场，这将有助于实现民主化。整个能源系统的改进获取和可见性使解决方案提供商、消费者和社区能够越来越多地参与到更加开放性的能源市场中。反过来，这为最终用户支持一个安全公平的能源系统。 英国政府已公布雄心勃勃的计划，到2035年建立一个净零能源系统，前提是确保能源供应安全。这包括加快部署风能和太阳能容量、储能能力、核能、热泵以及电解槽产能以生产氢气。虽然关于电力系统如何实现脱碳存在不确定性，但本文中提出的路径重点在于治理，并能促进任何出现的能源组合。 探索替代路径 一个未来数字化的能源系统具有核心需求，包括可持续性和数据标准、应用程序编程接口（APIs）以及大不列颠通用信息模型（GB CIM）配置文件。 存在不同的路径可用来在2035年实现数字化能源系统，每个路径都有其优势和挑战。在这篇论文中，我们探讨了介于政府及监管驱动的变革和行业驱动的变革之间不太可能的极端方案的各种路径。在接下来的内容中，我们总结了两条极端路径，监管机构 并且两个“戏份”科技巨头加入派对更可信但充分区分的路径。，并且政府主导行业并且一个合作转为竞争更佳途径联合领导. 通过对替代路径的分析，明显可见联合领导并最有可能实现集体行动“集体行动” 快速发展的优化未来能源系统，带来积极的社 会、环境和经济效益。该路径建立在监管机构、政府和行业之间持续的协调合作基础上，允许根据各自优势进行角色、责任、所有权和系统架构管理的分配。这一优选路径反映了实现政府2035年碳中和承诺所需的果断行动和变革速度。 联合领导与集体,并且行动” “政府引领”行业被描述为合作转为竞争在本文中稍后详细介绍，同时涉及可能的干预措施、利益和挑战。 联合领导与集体行动： 监管者角色： 政府领导： 监管部门决定游戏规则，并亲自参与游戏。 政府决定游戏规则，行业参与其中。 监管部门与行业协同制定规则游戏并共同参与。 政府与监管机构选择撤销由于多家网络运营商的许可关键性故障以及关于网络安全的担忧。一项先例由国有化措施设立。铁路特许权和水务公司。国家化的网络运营商合并为一个国有网络运营商并成为代理变化，为该行业大部分企业所效仿。网络运营商创建数据标准，API的、一个GB CIM配置文件，并提供了一个使用案例：智能电表数据利用的合理性。一个国有化网络支持容量在监管机构和政府内部建立部门。这种改进的专业技能有助于管理和监控合规情况及通过数字化能源系统的开发即将到来的RIIO价格控制。剩余的网络因担心其许可证被吊销而选择遵守新标准。 政府和监管机构与产业界合作开发数字化能源体系。政府的行动由于对市场竞争力、系统网络安全和技术锁定问题的担忧而驱动。现有产业参与者和新进入者希望获得明确性和确定性，以投资创新和创意解决方案。 政府与监管机构在发展数字化能源系统中与行业协作。政府行动是出于对市场竞争、系统网络安全和技术锁定担忧。现有参与者和新进入者都希望获得清晰度和保证，以投资于创新和创意解决方案。行业与政府及监管机构合作，明确数据标准、基础设施、网络安全和可持续性等领域的结果。共同确立了避免技术锁定的方法，包括竞争裁决、有效许可、RIIO价格控制和监控。此路径通过了解不同行为者的不同能力、每个参与者可以扮演的角色以及行业与政府及监管机构之间信任的发展，促进了一个协调和优化的数字化能源系统的开发。 行业与政府和监管机构合作和支持，明确数据标准、基础设施、网络安全和可持续性等方面的成果。采取积极主动的策略以避免技术锁定，包括竞争裁决、有效许可及RIIO价格控制与监控。 此途径通过理解行为者的不同能力、每个行为者可以扮演的角色以及行业与政府及监管机构之间信任的建立，促进了协调优化数字能源系统的发展。 到2035年实现的数字化能源系统并非最优，缺乏创新和灵活性。然而，它支持了零排放电网和消费者参与。 该行业被允许进行创新，政府及其监管机构推动了一个以消费者为中心的能源系统，该系统具有高度的互操作性。 行业被允许自由创新，政府及其监管机构促进了一个以消费者为中心、具有高度互操作性的能源系统。 行业合作随后竞争： 大型科技公司加入盛会： 大型科技公司决定游戏的规则并垄断了整个游戏。 行业合作制定规则然后在该游戏中竞争。 政府和监管机构表明他们愿意在数字化能源系统方面采取非规定性监管方法。这主要由政府缺乏专业知识及竞争性优先事项所驱动。行业被允许在重新竞争前就规则进行合作。尽管并非所有市场参与者都支持，但大量关键参与者合作以就API、GB CIM配置文件、数据共享标准、监测和其他信息模型等安排达成共识。合作和建立共识使得数字化能源系统的发展速度大大减慢。 政府干预和指导的缺乏