数字能源十大趋势

中国储能网讯：世界正进入数字经济快速发展时期。能源转型进程遇到新挑战，传统能源行业发展模式在经济数字化时代遭遇瓶颈，虽然能源消费结构持续优化，但全球气候变化和环境保护的双重压力依然并长期存在。要构筑清洁低碳、安全高效的现代能源体系，能源数字化转型是必选项。

日前，数字能源产业智库联合发布的《数字能源十大趋势白皮书》（以下简称《白皮书》）指出，在电力生产中，采用传统方式，存在着发电效率低、运维效率低等问题，能源数字化可有效提升电力生产效率、运维效率和能源效率，助力碳中和目标实现。

趋势一：能源数字化

《白皮书》指出，传统能源行业仅关注瓦特流，“发-输-配-储-用”节点之间彼此孤立，难以协同，导致电力生产效率低、能源效率低，且全链路存在大量“哑设备”，依靠人工维护，运维效率低。能源数字化通过引入5G、AI、大数据等数字化技术，并将电力电子技术与数字技术创新性地融合，在瓦特流基础上加入比特流，用比特管理瓦特，实现全链路的互联化、数字化和智能化协同，让电力生产效率、运维效率、能源效率最大化。

趋势二：绿电无处不在

《白皮书》认为，绿电无处不在包含以下几个维度：

一是电力生产向绿色化、低碳化转型。根据预测，光伏发电的占比将由2020年的3%，迅速增长到2050年的24%，成为最大的发电能源。

二是在并网稳定性要求下，光储融合成为必然趋势。预测到2025年，光伏电站光储共生的比例将达到60%以上，让光伏发电从“补充电”走向“主力电” “优质电”。

三是光伏发电进入“平价上网”时代。

四是分布式光伏进入千行百业、千家万户，装机占比稳步提升。据预测，2025年分布式光伏将占全球新装机容量40%以上，约47吉瓦/年。

五是随着分布式光伏的广泛应用，主动安全成为行业共识。在传统方案下，光伏系统由于长期使用，可能造成接头松动、线缆老化等问题，进而产生电弧。如果不及时处理，易造成火灾风险，对建筑和人身安全带来隐患，因此主动安全成为分布式光伏应用的关键要素。

六是数字世界的快速发展，数据中心、站点数量的激增，将带来更高能耗挑战。根据预测，全球数据中心能耗将从2020年的6700亿度电，快速增长至2025年的9500亿度电，约占全球总用电量的3%；全球站点能耗将从2020年的2030亿度电，快速增长至2025年的6600亿度电，约占全球总用电量的2%。

七是绿电助力ICT行业更加低碳，未来将实现零碳网络和零碳数据中心。全球领先的运营商已经陆续提出了零碳网络战略，将在站点、机房、数据中心等典型ICT场景规模部署光伏。

趋势三：全链路高效

《白皮书》指出，随着电力电子技术的发展，以及功率器件、拓扑及控制算法的升级，电源部件已达到了极致高效。当前业界逆变器转换效率最高已达到99%，UPS模块效率最高已达到97.5%，PSU整流模块效率最高已达到98%，电动车充电模块效率最高已达到96.5%。模块级的效率提升对于系统级的效率提升空间已经有限。为了提升系统效率，需要对“发-输-配-储-用”全链路架构进行升级。

趋势四：AI加持

《白皮书》指出，在传统模式下，电力生产、设备运维和能源使用高度依赖专家经验和人工，效率低下。从传统专家经验和人工模式走向AI模式，将极大提升电力生产效率、运维效率、能源效率，帮助运营增效，增强安全保障。

比如，传统的百兆瓦级光伏电站通常需要20人长期值守，发生故障时需要人工停电检修，运维低效、成本高昂。而采用融合AI算法的智能IV诊断，在日常巡检中可实现一键远程100%组件健康检查，精准识别组串故障类型，定位故障组串位置，并提供修复建议，提升运维效率，降低电量损失。

趋势五：融合极简

《白皮书》指出，传统能源基础设施存在多系统、设备体积大、工程复杂等问题，造成建设周期长、建设和运维成本高。可以通过架构融合、形态融合、工程产品化等极简部署，实现能源基础设施占地更小、部署更快、租金更省、运维更简单、成本更低。

趋势六：能源网自动驾驶

实现能源网自动驾驶是企业的迫切需求。

《白皮书》指出，传统能源设备维护多依靠人工，需要大量重复和复杂的操作，人工成本高。自动驾驶能源网络不仅可以代替人工，还可基于海量数据，提升预测和预防能力，并基于数据驱动提供差异化的服务。

比如，在数据中心，采用AI机器人，可实现自动巡检、识别图像声音气味、提供温度云图、进行资产管理，信息实时上报、自动生成巡检报告等，让数据中心巡检进入“无人”时代。在光伏发电站，采用AI技术的智能光伏IV诊断方案，2分钟可完成百兆瓦级别光伏电站的全量扫描，10分钟在线生成报告，实现光伏电站“无人”运维和诊断。

趋势七：综合智慧能源

传统能源系统将走向综合智慧能源系统，推动经济绿色低碳转型和可持续发展，助力“零碳国家”建设，加速碳中和目标达成。

《白皮书》指出，传统能源的建设方式中，源-网-荷-储独立建设，缺乏统一管理和协同，造成能源效率低、用能成本高。综合智慧能源运用数字化的技术，将能源的发电、输电、配电、用电各个环节，从传统的烟囱式独立系统架构和孤岛式管理，演进至统一架构、统一管理和综合应用，实现全链路的统筹、协调和优化，极大提升能源利用效率，降低用能成本。

趋势八：智能储能系统

全面锂电化正在成为各行各业的储能首选，普通锂电将演进为智能储能系统，最大化储能价值。

《白皮书》指出，智能储能系统采用AI、大数据等技术，实现储能系统的自组网和云化智能管理。通过AI和大数据，使用更精准的电化学模型，提升储能管理精度，同时可对储能系统进行状态、寿命和风险预测，保障系统的可靠运行和安全。其次，智能储能系统应用场景更加丰富，如与电网协同，实现调频调峰；与业务协同，实现错峰运营效率最大化。目前在我国浙江，通过智能储能系统的AI自错峰，节省电费近17%。

趋势九：随时随地超级快充

移动互联网时代，电能的快速消耗与持久续航之间的矛盾，造成很多人都产生了“低电量焦虑”，随时随地超级快充需求日益增加。

《白皮书》指出，随着电力电子技术的发展，新技术、新材料的成熟应用，将加速充电功率提升和体积小型化。未来不管是消费电子产品还是电动汽车出行，都将实现10分钟内完成充电，且充电地点不再受限，真正做到一杯咖啡时间，随时随地充满能量。值得一提的是，《白皮书》强调，电动汽车要实现超级快充，高压架构是必然方向，需要从桩侧到车侧进行更高电压的电气架构级改革，真正做到充电像加油般迅速、便捷。

趋势十：安全可信

能源产业向网络化、数字化、智能化转型，硬件和软件的可靠性、安全性、隐私性、韧性等成为必须要求。

《白皮书》指出，在硬件端，除了硬件本身的高可靠设计及制造外，需加强预测性维护，由被动变主动，从器件、设备到系统三层级，进行寿命预测性维护，夯实可靠地基；在软件端重点投入分层级防御，实现软件的分层可控、分层防御，使软件更加安全可信。

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%，使全球油气技术可采储量提高5%。仅在欧盟，增加存储和数字化需求响应就可以在2040年将光伏发电和风力发电的削减率从7%降至1.6%，从而到2040年避免3000万吨二氧化碳排放。与此同时，数字化还可以使碳捕获和储存等清洁能源技术受益。

业内人士指出，目前我国传统能源行业与高科技技术的融合更多的限于建立试验平台、模拟实验室、超级计算，以及能源数据的电子化和互联网化，在能源生产关系层次上没有根本性改变，尤其在能源行业下游环节缺乏数字化技术应用的支撑，能源数字化仍处于起步探索阶段，我国应以全球能源转型为契机，加快向能源全面数字化和智能化迈进。