智慧能源研究与实践
能源是推动人类社会进步的重要物质基础。历史上，每一次能源革命都带动了全球经济社会的跨越式发展和巨大进步。随着数字经济时代的到来，世界各国都已开始抢占新一轮全球能源变革和经济科技竞争的制高点，采用智慧化应对全球能源挑战和引领能源发展已成为国际社会共识，全球能源系统正在经历着一场深刻变革。
一、智慧能源的意义
党的十九大指出，推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。改革开放以来，我国能源发展取得了显著的成绩，有力支撑了经济社会的发展进步。但在落实国家能源战略的过程中，我们存在一系列需要面对的问题与挑战。能源系统运行面临着日益严峻的非常规安全，中国已成为全球最大的能源生产和消费国，能源安全关乎国家安全，保障能源安全和能源高质量发展至关重要。能源生产消费带来的温室气体排放和环境污染仍然严重。党的十九大报告提出，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，在中高端消费、创新引领等领域培育新增长点、形成新动能。为落实我国能源革命战略、应对能源发展的问题与挑战，推进新一代信息技术与各类能源的生产输送消费深度融合，发展智慧能源是一个战略性抓手。
智慧能源是优化能源结构，实现清洁低碳发展，提升能源安全保障能力的必然选择。我国是一个富煤贫油少气的国家，2018年，我国石油对外依存度接近70%，天然气对外依存度超过45%,化石能源消耗带来了严重的环境污染、气候变化问题，能源生产结构调整是构建新的能源体系的基本要求。新一代信息技术的应用，一方面将推动化石能源开采加工输送应用的智能化，另一方面可大幅降低可再生能源开发成本，提高消纳能力，从而优化能源结构，降低化石能源的比重，缓解资源不足的压力，提高安全保障能力。比如国家电投黄河公司，通过建立水电站与光伏电站的智能调度系统，打造了龙羊峡水光互补电站，有效应对了光伏发电的间歇性、波动性问题，光伏发电得到全额消纳。在安全保障方面，通过实施数字化智能化，开展能源运行的监测分析预警，能够为管理决策提供支持，更好地支撑突发事件应急处置，并有效保障网络信息安全。
智慧能源是提高能源生产利用效率的关键举措。单一的能源供应和消费形态，其效率相对较低。借助数字化智能化手段，建立多种能源形式智慧集成，提升能源生产、消费智慧化水平，将极大提升能源效率。国家电投开发建设的典型综合能源项目，利用物联网、互联网+分布式控制系统等技术，实现全站运行全时自动化，实现电热冷气水一体化供应，平均能源效率达到80%以上（上海前滩项目），节能40%以上，减排温室气体接近50%等。从行业来看，智慧能源是全行业全产业链价值体系的重构，将目前主要基于化石能源特性完全耦合的既有能源体系，演变成为可再生能源为主体、用户充分参与、源网荷储协调发展的现代能源体系。能源的智慧化是支撑现代能源体系建设、重塑能源价值链的新动能。
智慧能源是实现能源行业高质量发展的有效途径。全面推进能源革命，不再是简单地增加供给、提高利用效率，而是需要全面革命，对能源供给和消费方式进行重构，用开放的思维和创新的形式建立一套全新能源流动体系，重新定义价值链，实现基础设施智能化、生产消费互动化、信息流动充分化。从长远看，智慧能源将超越技术范畴，成为一种具有超强融合能力的产业生态，可能会颠覆传统能源行业的产业结构、市场环境、商业模式、技术体系及管理机制，就像淘宝、支付宝、微信一样给社会生活带来巨大变革。
推动智慧能源发展己成为全球共识，德国、英国、日本、美国等发达国家在其能源战略中都提出了智慧能源计划或解决方案并在加速推进，国际能源企业也在不断通过推进智慧能源建设实现转型升级。我们国家已经行动起来，国家出台了相关政策，多个企业开展了探索和实践，我们要力争在这一领域形成更大国际话语权。
二、智慧能源的理解
智慧能源是以电力系统为核心，多种类型能源在物理网络上互联互通，充分利用互联网思维和物联网技术，实现横向多能互补，纵向“源网荷储”协调优化，具备全面互联、全面感知、全面智能、全面协同等特征的新型能源生态体系。其技术本质是通过信息的充分和自由流动，有效降低能源系统的随机性，消除不确定性；更好地解决能源安全、清洁低碳、高效便捷三大基本问题。
智慧能源的载体是能源。无论是开发利用技术，还是生产消费制度，我们研究的对象与载体始终都是能源，我们不懈探索的目的也是寻觅更加安全、充足、清洁的能源，从人类社会长运发展的需求来看，可再生能源、氢能、核能将成为人类新一代的能源。适应能源转型，电力系统就需要从大规模集中单向网络向与分布式双向网络并重的转型，这一转型的核心是电力供应从一个基于传统的基本负荷系统转向更加灵活的、主要甚至全部由可再生能源驱动的系统转型。因此，这种转型和重构，将引发技术创新和投资方向的转变。作为智慧能源的发展标志，除了清洁低碳、安全高效，还要增加灵活性和经济性等维度的特征。
智慧能源的动力是创新。蒸汽机与内燃机的科技创新推进了工业文明的进步，智慧能源的发展，更加需要人类智慧来推动。未来，清洁能源成为主力、电力成为核心，我们必须有效解决清洁能源带来的不确定性问题、源网荷储耦合利用问题、大规模能量输送与就地分布式生产使用的协同优化控制和成本问题。数字时代的到来，从物联网、云计算，到人工智能和实时控制等技术，都将为解决这些问题提供支持。能源系统的物理世界与数字世界高度融合，将迎来能源生产和消费方式的革命性变化。
智慧能源的保障是制度。未来能源系统不再仅仅是发输变配用的线性关系，还有生产和消费耦合在一起的蜂巢式、模块化的分布式结构。能源体制上去中心化的变革和能源价值市场化，呼唤电力市场新秩序新制度新标准，加快提升能源的技术效率、管理效率和配置效率。
智慧能源的精髓是智慧。智慧是对事物认识、辨析、判断处理和发明创造的能力，它超越了程式化的智能行为和技术，具备了自主学习、持续优化的能力；不仅融汇于能源开发利用技术创新中，还体现在能源生产消费制度变革上。通过数据、信息、知识到智慧的不断上升和聚变，实现技术与制度的匹配，促进生产全要素、全流程、全产业链、全生命周期管理的资源配置优化，构建全新产业生态。
三、国家电投的实践
近几年来，国家电投按照国务院国资委以信息化推动企业高质量发展的要求，倡导并持续推进智慧能源建设，按照“智慧+N”的总体思路，实现了智慧与安全保障、水、火、风、光、核、气等业态的深度融合，建成了全球规模最大的龙羊峡水光互补电站，开创了传统能源与新能源协调运行的先河；围绕核能研发、设计、验证、建造、制造、运维六个业务板块，构建“智慧核能”生态圈；通过清洁燃烧、远程诊断、智慧运维实现了传统火电友好运行；通过综合运用各项先进技术，建设智能水情预报，大坝安全监测，水电远程集控，实现跨流域电站群智能调度、智能决策；通过融合互联网和电力气象技术，建设无人值守的智慧风电、光伏电站，开展运维集控区域维检，远程诊断，无人机、机器人巡视、状态检修，实现风光资源的高效利用。国家电投智慧能源技术在集团各发电业态的落地实施取得了明显成效。
国家电投所属的中电国际联合清华大学在北科园智慧能源项目中，按照电网支撑、多能互补、电热协同、移峰填谷、梯级利用、智能控制的原则，将复杂多变的能流转换成可以度量的数据，进行实时建模和状态感知，又将数字通过信息技术再次转化为能源流，充分利用冷热电气多能耦合和源网荷储协同，考虑设备能量转化效率，设定不同的目标函数，科学制定算法形成智慧能源操作系统，实现了能源效率提升30％的进步。再比如刚才冯总所介绍的，天津分公司基于“大数据+能源”的创新理念，构建了“产品、资源、业务”为一体的商业模式，先后开发了光伏监控及大数据分析平台、建筑能源管理系统、充电桩服务管理平台等，促进了清洁能源区域内的消纳，为用户提供了高效、灵活、便捷、经济的能源供应和增值服务。
同时，国家电投正在上海前滩、福建平潭、珠海横琴、天津棉三等地推进41个智慧能源项目，这些在“能源数字化、数字能源化”方面的探索与尝试，是我们推进智慧能源的一个缩影。
目前，国家电投集团在有关部委支持和指导下，正积极推进能源智慧信息平台建设。通过平台建设，实现对能源生产消费的监测、分析、预警，为能源管理决策提供技术支持，支撑能源突发事件应急与处置，有效保障信息化条件下的能源网络安全。通过平台建设，系统性推进企业智能化建设和改造，提高资源利用效率，培育新业态，形成新动能，促进供给侧结构性改革；通过平台建设，为我国能源装备设计、制造、运行提供数据支撑，促进两化深度融合，为推动能源装备制造业及相关领域高质量发展创造条件。
同时，按照国资委部署，在各相关单位的支持下，组建了中能融合智慧科技有限公司，作为能源智慧信息平台的承担载体；并与中电联共同发起成立了中国智慧能源产业联盟，以期有效汇聚整合政、产、学、研、用各方资源及优势，打造贯穿创新链、产业链、资本链的创新系统，为全面提升我国智慧能源产业技术研发、管理水平和国际竞争能力，推动形成涵盖能源生产、消费、交易、服务等门类齐全、布局合理、结构优化的国家智慧能源产业生态，加快构建清洁低碳、安全高效能源体系，为保障国家能源安全提供支撑。
各位来宾，我们已经站在了能源革命的潮头。中国作为能源生产和消费大国，大力推进能源革命和能源转型，努力构建清洁低碳安全高效的能源体系，既是推动能源革命的本质要求，也是经济社会转型发展的迫切需要。这就要求我们有领跑者的思维和担当，提供中国智慧能源解决方案，着力推动能源结构优化和转型升级，引领全球智慧能源发展。（作者：刘祥民 系国家电力投资集团有限公司党组成员、副总经理）
