数字能源的趋势有哪些？

从数字化在各类能源 产业中的应用来看，数字能源未来将呈现出以下趋势：

1.趋势一：电力算力融合演进， 协同发展成为新兴动能

能源与算力呈现出融合发展的新态势——算 力本身的耗能属性需要能源的保障，同时算力的 发展能够反哺能源产业进行数字化升级，在一定 程度上决定了数字能源的成长空间和发展潜力。 2023 年10 月，工信部等六部门印发的《算力 基础设施高质量发展行动计划》提到了“算力+ 能源”，即加快建设能源算力应用中心，支撑能 源智能生产调度体系，实现源网荷互动、多能协 同互补及用能需求智能调控，同时鼓励龙头企业 建 设 数 据 中 心 ， 提 供“ 能 源 流 、 业 务 流 、 数 据 流 ” 一体化算力。 电力和算力的协同融合是大势所趋。新型电 力系统是实现“双碳”目标的重要手段，若要在 保证能源电力安全可靠、保障经济社会发展电力 需求的基础上逐步提升新能源发电占比，需要借 助算力实现安全、经济、低碳三者之间的有效平 0 1000 2000 3000 5000 4000 6000 GARR=65.1% 2019 2020 2021 2030E 资料来源：IDC，Gartner，TOP500，中国信通院，中原证券，第一财经 全球算力预计在2030年实现跨越式增长 （EFLOPS） 衡。

安全方面，新能源间歇性、波动性的发电特 征给新型电力系统建设和运营带来一系列挑战， 而算力的投入能够精准预测新能源发电量，提高 智能协同控制能力的同时还能够提升系统安全防 护。因此，加快能源电力领域的数字化转型，持 续加强算力网络建设势必纳入数字能源长期发展 规划中。 经 济 性 方 面， 由 于 我 国 传 统 电 力 系 统 的 分 析工具和方法存在局限性，导致资产利用率较 低，目前主网设备利用率约40%，配网利用率约 30%。在算力和数据分析的加持下，实现电网设 备 可 测、 可 观、 可 控、 可 分 析， 提 高 资 产 利 用 率，减少电网或配网投入金额。

低碳方面，新型电力系统在加大风电、光伏 等新能源应用的同时，对资源、气象、环境的依 赖性也在加强，发电时长会受到地理位置和季节 性的影响。因此，新能源发电和负荷预测需要算 力支持。目前，电网相关的高质量多源数据获取 与处理电力系统安全稳定运行离不开算力支持， 算力也需要电力赋能。数据中心作为算力的基础 设施，其耗电量不容小觑，其中电力成本占到运 营成本的60% 左右。而“东数西算”工程正推动 数据中心向可再生能源更丰富的西部转移，实现 绿色电力、绿色算力协同发展。 2019 年以来，国家先后出台多个政策推动 数据中心采用清洁能源。传统风电、光伏发电理 论装机功率可以满足数据中心用电需求，但数据 中心的高性能设备对电源稳定性要求加较高，与 风电、光伏发电的波动性、间歇性存在结构性矛 盾 。

清洁能源一体化大基地旨在持续加强新能源 电力消纳和跨区输送能力建设，有序推进风电、 光伏发电的集中式开发，积极推进多能互补的清 洁能源基地建设。 因 此，“ 绿 色 数 据 中 心+ 清 洁 能 源 一 体 化 大基地”协同发展具备可行性和必然性。国家 “十四五”规划的9 大清洁能源一体化大基地中， 总规模超200GW，其中7 座位于中西部地区，每 个大基地装机容量均在千万千瓦级以上，完全可 以满足数据中心用电需求，未来绿色数据中心全 部使用清洁能源将具备现实基础。

随着以光伏为代表的分布式能源、以电动车 为代表的用储一体终端及高速成长的用户侧储 能大规模接入，电网稳定运行面临巨大挑战。 大量高性能硬件组成的算力，方能满足电网人 工智能在大规模、复杂智能电网中高级应用的 需求。人工智能算力在调控电网、平衡电力供 需、优化潮流分布、支撑源网荷储协同互动、 保障电力系统安全稳定运行方面的重要作用日渐 显现。 龙头企业作为助推算力与能源融合的关键支 撑，正在为能源算力发展探索更多的典型应用场 景。协鑫集团以“电力+ 储能+ 算力”提速数字能 源，源网荷储、光储充算协同发展。 2023 年8 月， 协 鑫 能 科(002015.SZ) 在 苏 州 揭牌国内首个能源智算中心，该中心全面投运 后预计算力规模1000P，主要聚焦能源大模型训 练。12 月6 日， 公 司 第 二 个 智 算 中 心 协 鑫 智 算 ( 上海) 中心在上海宝山区投运，是上海市首个专 注于能源交通垂直领域的千P 级智算中心，预计 2023 年底总算力规模可达1000P。公司未来计划 于2024 年底前，在全球范围内建立15 个能源算 力中心。 截至目前，已有多家具备算力资源的厂商正 在加紧进行智算中心的布局。

2.趋势二：能耗技术持续优化， 绿色数据中心将成主流

新 型 电 力 系 统 中 源、 网、 荷、 储 的 协 同 发 展，需要数据中心、电网、能源等相关部门通力 合作。而数据中心自身高能耗的问题仍待解决。 生态环境部公布的数据显示，2021 年我国数据 中心耗电量已占全国总用电量的2.6%，国网能源 研究院预计2030 年这一数值将升至3.7%。2014 年以来，全球大型数据中心PUE（Power Usage Efficiency，指数据中心消耗的所有能源与IT 负 载消耗的能源之比）连续8 年保持在1.6 左右，能 效水平仍有较大优化空间。 为了实现“双碳”目标，摆脱资源约束, 未来 数据中心必须持续创新, 通过技术升级逐步降低 PUE，实现在低资源消耗下产生更大算力, 向绿色 低碳化不断演进。

传统的数据中心采用攒机模式，即部件分散 采购、现场集成，一千个机柜最多需要两年才可 建成，PUE 实际与理论相差较大。现阶段的数据 中心采用预制模块化的建设方式，减少现场施工 和后期维护，建成一千个机柜只需6 个月，而且PUE 建成后与初期设计一致。 华为预制模块化数据中心能够实现快速交 付、PUE 可承诺。该方案融合箱式装配式建筑及 智能模块化数据中心技术，采用全模块化设计， 预制化交付。功能模块在工厂预制、预调测，建 设周期相比传统方案加快50% 以上。 中兴通讯预制全模块数据中心可实现快速部 署、灵活拓展。简化的模块化布局可以减少现场 安装、对接、调试时间，将交付周期缩短40%， 同 时 还 可 节 约 建 筑 装 修 成 本， 初 期 投 资 减 少 30%。

为保证建设及改造的政策合规性，数据中心 需要从多个方面进行节能减碳，其中，制冷系统 耗能巨大，仅次于IT 设备，降低数据中心制冷系统能耗也将有效控制PUE 数值。 目 前， 数 据 中 心 的 散 热 方 式 仍 然 以 风 冷 为 主，但由于液冷制冷的单位体积热容量是风冷的 1000 倍以上，拥有更高的热量传导效率，系统耗 电量也较传统风冷节省 30%-50%，在算力设备 以及数据中心机房的高热密度趋势和高能效散热 要求的双重推动下，未来液冷将成为主流的数据 中心温控方式。在散热水平相同的情况下，采用 风冷散热的数据中心PUE 约为1.5，采用液冷散热 的PUE 可降至1.05-1.2 左右。

3.趋势三：能源站点场景创新， 运营维护走向智能前沿

智能运维是运用人工智能、物联网等数智化 技术，在对能源设备运行状态信息识别、处理的 基础上，分析能源设备的健康状态、预测能源设 备故障发生时间和使用期限，采取相应的技术和 措施延缓能源设备性能衰退、排除故障，实现能源设备的自我检测、自我诊断，提升运维效率， 保障能源设施安全，为能源资源高效利用赋能。 2021 年以来，国家标准化管理委员会先后发 布了4 则关于智能运维的行业要求——在构建智 能运维能力框架的基础上，数据是支撑智能运维 的基石，算法是挖掘数据价值的关键，技术是实 现智能运维的手段。 智能运维中有两个值得关注的技术点，一个 是人工智能优化系统管理和监控。 其一，通过监控系统的性能指标、日志文件 等，人工智能可以自动检测设备故障，同时快速 锁定问题根源，减少系统停机时间；其二，人工 智能可以识别设备潜在故障，实现预测性维护， 减少突发故障；其三，人工智能可以自动处理运 维过程中的常规任务流程，降低人力成本，减少 人为失误；其四，人工智能可以提供自动化决策 支持，优化系统并合理分配资源，帮助运维人员 提出更优选择；其五，人工智能可以检测和预防 安全漏洞，增项运维系统安全性。

另一个是通过物联网支撑日常工作规划性。 智慧运营支撑下，能源场站能够形成“端（智 能终端设备/ 物联网）、边（边缘计算）、云（云 计算）、网（5G 和高速光纤网络）、智（行业 智能）”一体架构，相关企业中台对海量业务数 据、设备数据、管理数据等进行汇总，针对不同 能源体系进行近端和云端的数据处理，依托业务 中台、数据中台、算法中台和模型中台实现顶层 智慧物联，实现能源场站电力高质量、高效率产出 。 在华为数字能源提出的“能源网自动驾驶” 概念的基础上，业界根据能源网络“规划- 建设维护优化”每个阶段的自动化程度，设计了一套 全面的自动驾驶指数进行评估，并计划分步骤逐 步向自服务、自维护、自优化的无人值守能源网 络演进。 当前，多数能源站点地理位置偏远，气候条 件复杂，高成本、低效率的传统运维模式难以为 继。随着人工智能、大数据、物联网等数字技术 迅猛发展，智能运维已应用于水电、光伏、风电 等各大能源体系，以及电网、变电站等能源传输 系统，相关企业也迎来降本增效、提高发电效益 新机遇。

4.趋势四：技术路线全面发展， 碳排放发展路径再重构

我国是全球最大的碳排放国。根据世界资源 研究所的统计，中国碳排放主要来源于电力、建 筑、工业生产、交通运输、农业等领域，其中能 源电力占比最大，为40% 左右，同时，建筑、工 业生产等行业也与电力有着千丝万缕的联系。为 落实碳达峰、碳中和目标，推进能源电力行业碳 减排成为我国双碳战略实施的核心。 构建以新能源为主体的新型电力系统是实现 “双碳”目标的基础。近年来，国家发改委、能 源局出台一系列政策加快新型电力系统体系建 设，旨在提升能源利用效率，降低二氧化碳排放 水平，加快构建清洁低碳能源体系。 数字化、智能化是能源电力行业碳减排、碳 管理的关键。其中数字技术涉及的数据摸底、情 景预测、明确路径和实施调整四步骤将有助于我 国电力系统降碳。

数据摸底：数字技术可以通过物联网、大数 据、云计算等进行智能化监测和数据采集，实时 收集电力生产、消费以及碳排放数据，帮助建立 全面的碳足迹数据库。国家能源局发布的《新型 电力系统发展蓝皮书》提出了基于数字技术的电 力系统碳排放数据监测与管理体系，包括碳排放 数据采集、碳排放数据分析、碳排放数据核算、 碳排放数据监测、碳排放数据预警、碳排放数据 交易、碳排放数据审计等七个子系统，实现电力 系统碳排放的精准监管和优化调控。 情景预测：数字技术可以利用大数据分析和 人工智能模型，预测电力需求、可再生能源产 量、电网负荷等情景，从而优化能源调度和降低 碳排放。 明确路径：数字技术可以通过数据挖掘、大 数据分析提供决策支持工具，帮助制定碳减排的 具体目标和路径。通过模拟不同的政策、技术和 投资方案，优化碳减排策略。 实施方案：数字技术可以协助监测和评估碳减排措施的实施效果。实时监控电力系统运行情 况，及时调整和优化碳减排策略，确保实施方案 的可行性和有效性。

通 过5G、AI、 大 数 据、 物 联 网 等 数 字 技 术 与能源电力产业各环节融合，一方面助力电力企 业高效益运转，构建安全可控、绿色低碳的综合 性能源电力基础设施，一方面通过碳数据精准监 管，优化能源生产结构，制定碳减排策略，助力 实现我国双碳目标。