智慧能源系統(tǒng)是一種以冷熱量平衡為核心，整合地?zé)崮?、太陽能、空氣能、水能、天然氣、城市自來水、污水、工業(yè)廢水廢熱等多種可再生能源，運用冷熱回收、蓄能、熱平衡、智能控制等新技術(shù)對各種能量流進(jìn)行智能平衡控制，達(dá)到能源的循環(huán)往復(fù)利用，一體化滿足制冷采暖、熱水、冷藏冷凍、烘干加熱、養(yǎng)殖種殖、除雪化冰、蒸汽、發(fā)電等多種需求功能的系統(tǒng)設(shè)備。

數(shù)字孿生助力構(gòu)建全景智慧能源系統(tǒng)

基于能源系統(tǒng)和場景的數(shù)字化模型，數(shù)字孿生的應(yīng)用融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以GIS技術(shù)為載體，可以整合來自變電站、充電樁、配電室、輸電線路、低壓線路、儲能、光伏電站等能源電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全拓?fù)錆B透和運行數(shù)據(jù)的智慧能源系統(tǒng)，并解決了過去需要逐一控制靈活負(fù)荷、充電站、儲能站等單個資源，實現(xiàn)園區(qū)資源的削峰填谷的問題。實現(xiàn)系統(tǒng)中分布式資源的自動快速調(diào)節(jié)。

(相關(guān)資料圖)

數(shù)字孿生技術(shù)結(jié)合5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)，實現(xiàn)與能源系統(tǒng)設(shè)備融合，將原有耗時、勞動密集型的傳統(tǒng)配電網(wǎng)運維模式轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖俑咝У脑诰€智能運維，提高工作效率。

例如，過去，如果低壓設(shè)備發(fā)生故障并導(dǎo)致停電，運維人員無法在第一時間知道，只能等待客戶報告故障并由客服人員轉(zhuǎn)告，降低運維檢修效率。而基于數(shù)字孿生，能夠充分利用動態(tài)數(shù)字能源模型，整合物聯(lián)網(wǎng)實時數(shù)據(jù)、調(diào)度方運行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)管理平臺設(shè)備缺陷等信息，還可實現(xiàn)分鐘級能源設(shè)備狀態(tài)評估和故障預(yù)警，變被動應(yīng)急搶修為主動檢修，大幅提升檢修效率。

此外，還可結(jié)合元網(wǎng)格技術(shù)，對"站-線-變-戶"所覆蓋的地理區(qū)域進(jìn)行歸集，并繪制成可視化的網(wǎng)格圖形，實現(xiàn)停電數(shù)據(jù)的快速匯集和分發(fā)，停電設(shè)備、停電用戶的全面感知，能夠為制定停電計劃提供了極大的便利。

構(gòu)建以新能源為主體的數(shù)字孿生智慧能源新體系，是實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵。面向能源市場生產(chǎn)者、消費者、服務(wù)商、監(jiān)管者四大主體，圍繞碳交易和能源輔助服務(wù)兩大市場，以“雙碳”政策為導(dǎo)向，以開放共享的服務(wù)平臺為載體，催生智慧能源綜合服務(wù)等新興業(yè)態(tài)，打造更具活力的智慧能源生態(tài)圈。

同時，數(shù)字孿生結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過調(diào)度方、營銷方、計量方等橫向數(shù)據(jù)資源的聚合分析，為用戶提供節(jié)能建議、新能源轉(zhuǎn)型方案和項目實施建議，深度挖掘需求側(cè)“碳中和”潛力。

根據(jù)中研普華研究院《2023-2028年版智慧能源產(chǎn)業(yè)政府戰(zhàn)略管理與區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略研究咨詢報告》顯示：

2022年中國能源局發(fā)布的《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》(下稱《規(guī)劃》)，強調(diào)要聚焦新一代信息技術(shù)和能源融合發(fā)展，開展能源領(lǐng)域用智能傳感和智能量測、特種機器人、數(shù)字孿生以及能源大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化、智能化共性關(guān)鍵技術(shù)研究，推動煤炭、油氣、電廠、電網(wǎng)等傳統(tǒng)行業(yè)與數(shù)字化、智能化技術(shù)深度融合，開展各種能源廠站和區(qū)域智慧能源系統(tǒng)集成試點示范，引領(lǐng)能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

現(xiàn)今，將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于能源產(chǎn)業(yè)鏈，加速能源產(chǎn)業(yè)鏈升級重構(gòu)，提升能源產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平，已成共識。

大數(shù)據(jù)平臺(Big Data Platform)是一種處理海量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施，基于數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)展示的流程，為用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

我國能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)龐大，生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜，能源產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)具有專業(yè)化、龐雜化的特征。大數(shù)據(jù)平臺能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行高效清洗、計算和分析，在保證數(shù)據(jù)有效性的同時提高生產(chǎn)效率，助力相關(guān)能源企業(yè)經(jīng)濟高效地利用能源?；诖?，大數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用場景一般為資源層的生產(chǎn)環(huán)節(jié)與應(yīng)用層的使用環(huán)節(jié)。

首先是資源層的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。對于資源層的生產(chǎn)方而言，對能源進(jìn)行開采時需用到多種設(shè)備，所涉及分析對象數(shù)目巨大。大數(shù)據(jù)平臺能夠更好滿足生產(chǎn)方保證設(shè)備安全高效運行的需求。例如，中國石油西部管線大數(shù)據(jù)平臺是一個針對管線壓縮機設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與分析的平臺。利用大數(shù)據(jù)平臺，該平臺統(tǒng)計實時信息與歷史信息，對機組設(shè)備的運行狀況進(jìn)行分析，開展設(shè)備監(jiān)測、壽命預(yù)測與異常故障診斷，一旦出現(xiàn)問題，進(jìn)行智能報警，極大減少機組人員工作量。

另一個典型應(yīng)用場景為應(yīng)用層用戶使用能源產(chǎn)品的環(huán)節(jié)。利用大數(shù)據(jù)平臺賦能，將有利于針對性改進(jìn)工藝流程，提升能源的利用效率，減少在生產(chǎn)使用過程中由于化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的二氧化碳排放。例如，南方電網(wǎng)深圳供電局基于大數(shù)據(jù)平臺技術(shù)，建設(shè)能源雙碳大數(shù)據(jù)中心。該中心匯聚融通深圳電力能源與碳數(shù)據(jù)，致力于挖掘電、煤、氣、油等用能數(shù)據(jù)，系統(tǒng)中的“雙碳大腦”可直接計算出“電力間接碳排放量”，實現(xiàn)基于能源大數(shù)據(jù)的科學(xué)分析與決策，服務(wù)政府、企業(yè)、社會公眾。該中心上線近一年，已成為展示深圳能源轉(zhuǎn)型、雙碳演進(jìn)成效以及經(jīng)濟發(fā)展態(tài)勢與成效的窗口。

數(shù)字孿生(Digital Twins)以數(shù)據(jù)與模型的集成融合為基礎(chǔ)與核心，通過在數(shù)字空間實時構(gòu)建物理對象的精準(zhǔn)數(shù)字化映射，基于數(shù)據(jù)整合與分析預(yù)測來模擬、驗證、預(yù)測、控制物理實體全生命周期過程，最終形成智能決策的優(yōu)化閉環(huán)。

目前，數(shù)字孿生在能源產(chǎn)業(yè)中的作用日益凸顯?；谄溆成涞墓δ?，一般被應(yīng)用于資源層或產(chǎn)品層的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。例如，南方電網(wǎng)集團正在大力發(fā)展的智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)，就是數(shù)字孿生在能源領(lǐng)域的應(yīng)用之一。智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的核心是電網(wǎng)數(shù)字化，即通過建立數(shù)字孿生模型，將數(shù)字電網(wǎng)的操作作用于物理電網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)字世界和物理世界的雙向互動，實現(xiàn)電網(wǎng)量值傳遞、狀態(tài)感知、在線監(jiān)測、行為跟蹤、趨勢分析、知識挖掘和科學(xué)決策，促進(jìn)電網(wǎng)運行更加綠色、安全、可靠、智能、經(jīng)濟。

數(shù)字孿生技術(shù)可以實現(xiàn)物理世界和虛擬世界之間的精準(zhǔn)映射，能夠在能源產(chǎn)業(yè)鏈的多個方面實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。

數(shù)字技術(shù)的水平發(fā)展尚不充分。比如，當(dāng)前數(shù)字孿生技術(shù)在智慧能源行業(yè)應(yīng)用仍處于萌芽期，相關(guān)的技術(shù)拓展和應(yīng)用場景研究仍不足，尚未形成系統(tǒng)性的研究框架。數(shù)字技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)仍處于起步階段。以區(qū)塊鏈為例，能源是目前區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域之一，雖然在中國與全球范圍內(nèi)，在交易領(lǐng)域有大量能源區(qū)塊鏈項目落地，但整體立項標(biāo)準(zhǔn)較少，我國在頂層規(guī)劃和區(qū)塊鏈標(biāo)準(zhǔn)研制方面仍是空白。

《2023-2028年版智慧能源產(chǎn)業(yè)政府戰(zhàn)略管理與區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略研究咨詢報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預(yù)測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

關(guān)鍵詞： 智慧能源系統(tǒng) 智慧能源系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀