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引言
能源是人类赖以生存和发展的物质基础。人类先后历经“薪柴文明时代”“煤炭文明时代”“油气文明时代”，正朝着以新能源规模化应用与智慧互联为推动力的“硅基文明时代”迈进，能源利用方式的突破和变革，对人类文明的跨代演进极为重要。在人工智能、云计算、大数据、区块链、数字孪生等新兴数字技术推动下，数字能源应运而生。当前，基于全球低碳减排共同应对气候变化、数字经济日新月日、颠覆性技术交叉融合渗透等态势，数字能源成为我国与美国、欧洲等国家竞相发展的新赛道。
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数字能源概念与产业链
（一）概念
数字能源是数字技术赋能能源产业所衍生的新业态，本质上是新数字技术、电子电力技术融合所催生的新兴赛道，如人工智能、物联网、云计算、区块链等核心数字技术，作用于能源生产、传输、存储、消费以及能源市场等方面，依托数字技术把能源产业链全要素数字化，使之具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等特征。
（二）产业链
从横向来看，数字能源重点涉及生产端、储运端、管理端以及能源消费端等产业链环节。（如下图所示）
图1 数字能源产业链图谱
来源：火石创造根据公开资料绘制
从市场服务供给的视角来看，当前，电力、石油、天然气等传统能源供应商正加速数字化零碳转型，在分布式能源等大量新市场参与者驱动下，传统投资、电厂管理和能源交易迎来颠覆式变革；未来提供多样化新能源的生产商、零碳资产组合管理商、储能服务商、分布式与集中式能源整合服务商是数字能源有力竞争者。电网、油气管道等能源输送网络运营商正在向数字化转型，在可再生能源、储能技术加速发展背景下，电网企业通过运用数字化设备、储能电池实现可再生能源的融合上网。
表1 目前参与市场的服务商（部分）
来源：火石创造根据公开资料整理
02全球数字能源发展现状
（一）从全球格局来看，欧洲、美国发展相对领先，中国、新加坡处于第二梯队
欧盟委员会于2021年9月启动了“能源部门数字化五大行动计划”，计划包括开发欧洲能源数据共享基础设施，开发用户友好型数据访问和智能计量应用工具，能源技术与数字技术融合创新，强化能源部门网络安全以及开发信息通信部门碳中和解决方案等五大部署。
美国积极采取“技术制胜”战略，于2019年由能源部先进能源研究计划署（ARPA-E）宣布开展“智能设计促进节能减排和实现重大技术改进”主题计划，资助1500万美元开展数字技术在能源领域的应用研究项目，探索将人工智能、机器学习等引入到能源技术和产品设计研发中，维持美国在能源和数字技术的全球领先地位。
新加坡遵循能源转型与智慧国家战略发展并举，从城市数字化管理、清洁能源车型、大力发展太阳能等新能源处发力部署系列举措。
纵观国内，华为是数字能源新赛道的行业翘楚，围绕站点能源、数据中心能源、智能光伏、车载电源、模块电源等五大方面，面向全球190多家电力企业、20家油气企业、17家矿业企业数字化服务，其中，南方电网、中国华电、中国华能、中国石油、中国石化、国家电投等14家能源超级巨头企业与华为开展了战略。根据华为投资控股有限公司《2022年年度报告》显示，数字能源营业营收508亿元，首次超越华为云业务营收（453亿元）。
（二）从技术融合应用来看，人工智能、区块链、物联网等发展较快，数字孪生技术处在探索验证阶段
人工智能、云计算、大数据、区块链等技术，为能源行业创新与变革带来了新动力。美国最大的独立石油生产商Pioneer Natural Resources利用人工智能提高钻探油井的成功率；意大利石油和天然气公司ENI利用超级计算机来提高地震成像和地质建模的准确性；美国科技型初创公司LO3Energy（分布式能源解决方案供应商）与西门子公司合作成立了“布鲁克林微电网”，构建居民之间安全、自动的P2P能源交易和支付网络。数字孪生技术在能源行业的应用处于探索验证阶段。法国达索公司致力于电气设备的数字孪生仿真建模研究，搭建了用户和设计师之间的交互平台；上海交通大学研究团队建立了数字孪生电网的潮流模型，验证了数字孪生电网的技术可行性。
（三）从数字能源业态生成来看，应用场景成为主要育成地
围绕能源、工业、建筑、交通等主要目标脱碳行业，未来将逐步形成八大数字能源应用场景。
表2 数字能源应用场景
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发展数字能源的必要性
发展数字能源，是把握“比特管理瓦特”时代机遇的先导部署。根据国际能源署（IEA）《数字化和能源》预测，数字技术的大规模应用将使油气生产成本减少10%～20%，可在2040年将太阳能光伏发电和风力发电的弃电率从7%降至1.6%，从而到2040年减少3000万吨二氧化碳排放。数字技术与能源技术融合形成的数字能源技术，将有效构建数字经济时代绿色低碳的生产生活方式，人工智能、大数据、物联网等为能源行业重大挑战提供全新的数字化解决方案，数字化创新集中在数字技术和数据智能使用上，如智慧电网、智慧管网、智能充电桩、光伏微电站等建设，以及泛在电力物联网、电网数字化平台、能源大数据中心、能源数字管理平台以及能源互联网等。
发展数字能源，是打造全球数字变革高地的必然选择。能源是数字社会、智能社会的底座。数字智能与实体能源行业的结合，将在智能客户运营、资产管理及工业X.0、智慧企业、新能源、传统发电投资、智能电网拓展、能源交易平台、综合能源服务等领域具有广泛前景。可以说谁先突破了技术谁就抢占了未来产业的制高点。
发展数字能源，是建设全面落实“双碳战略”的有力实践。全球数字化浪潮的推进下，数字经济逐渐成为区域经济发展的主导力量。在“双碳战略”目标牵引下，数字经济的绿色供能应用成为必然方向，光伏、风电、氢能等清洁能源将更普遍地应用于数字经济的基础设施。
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小结
数字时代，能源行业的数字化转型已然大势所趋。未来几十年内，数字技术将使全球能源系统变得更加紧密互联、智能、高效、可靠和可持续。因此需要加快布局数字能源，建议通过强化数字能源顶层设计、探索建设数字能源实验室、布局数字能源产业基地、成立数字能源企业联盟、建设数字能源管理平台和应用场景等方式，构筑更高效、更清洁、更经济、更安全的数字化能源体系。
作者 | 火石创造 张洁
