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能源是國民經(jīng)濟(jì)的命脈，“十四五”期間節(jié)能減排及提高能源使用效率已經(jīng)逐漸成為社會(huì)發(fā)展各領(lǐng)域關(guān)注的重要問題。黨的十九屆五中全會(huì)對(duì)“十四五”時(shí)期乃至2035年經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展作出系統(tǒng)謀劃和戰(zhàn)略部署，提出了能源資源配置要更加合理、利用效率應(yīng)大幅提高的要求。綜合能源體系是在能源領(lǐng)域深度應(yīng)用信息技術(shù)，將不同類型的能源進(jìn)行組合管理，在滿足用戶需求的前提下，為用戶提供智能化、高效率的能源供應(yīng)和服務(wù)。智慧能源作為綜合能源發(fā)展的趨勢(shì)，在國家加快構(gòu)建以國內(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局背景下，對(duì)于推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展，落實(shí)好國家碳達(dá)峰碳中和重大決策具有積極作用。

一、我國綜合能源發(fā)展面臨形勢(shì)

（一）能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化需求日益顯現(xiàn)，主要國家競(jìng)相開展能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略部署

隨著化石能源的枯竭以及環(huán)境問題的突出，世界范圍內(nèi)開始大力推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。從能源轉(zhuǎn)型趨勢(shì)來看，能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命勢(shì)在必行，能源結(jié)構(gòu)不斷清潔化。同時(shí)，能源互聯(lián)網(wǎng)成為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方向。

低碳轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為世界能源發(fā)展的大趨勢(shì)[1]，在新一輪能源革命中，發(fā)達(dá)國家高度重視能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的部署，制定了一系列能源轉(zhuǎn)型政策，開展了智慧能源創(chuàng)新實(shí)踐，如美國發(fā)起的FREEDM項(xiàng)目、德國大力推動(dòng)的E-Energy項(xiàng)目和日本“智能能源共同體”項(xiàng)目均取得顯著成效。

2020年，我國在聯(lián)合國大會(huì)上明確提出，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。碳達(dá)峰、碳中和將推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生重大調(diào)整。我國能源產(chǎn)業(yè)格局中，煤炭、石油、天然氣等占能源消耗總量的84%，而不產(chǎn)生碳排放的水電、風(fēng)電、核能和光伏等僅占16%。要實(shí)現(xiàn)2060年碳中和的目標(biāo)，需要大幅提升可再生能源使用比重，必然需要推動(dòng)能源格局重構(gòu)。

（二）全球能源競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，能源供應(yīng)格局深刻調(diào)整

從全球情況看，發(fā)達(dá)國家普遍實(shí)施高能耗模式，而發(fā)展中國家的工業(yè)化快速推進(jìn)帶來了能耗需求持續(xù)增長(zhǎng)，全球能源供給形勢(shì)日趨緊張。在未來五到十年內(nèi)，發(fā)展中國家能源需求增速較快，約占全球能源需求增量的80 %以上。在此形勢(shì)下，發(fā)達(dá)國家會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)能源的戰(zhàn)略管控，保持其在世界能源市場(chǎng)的主導(dǎo)權(quán)。美國、加拿大對(duì)頁巖氣、頁巖油等非常規(guī)能源的開發(fā)，也將推動(dòng)全球能源結(jié)構(gòu)發(fā)生變革。歐盟通過支持可再生能源開發(fā)利用，逐步替代化石能源。

對(duì)我國而言，全球能源競(jìng)爭(zhēng)加劇和能源供應(yīng)格局變化，對(duì)“十四五”期間節(jié)能及能源規(guī)劃的制定將產(chǎn)生重要影響，并應(yīng)采取措施積極應(yīng)對(duì)。習(xí)近平總書記在2021年中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第五次會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，要完善能源消費(fèi)總量和強(qiáng)度雙控制度，這對(duì)加快能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革提出了更高的要求。同時(shí)，國家相關(guān)政策措施的陸續(xù)出臺(tái)，為能源結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了良好的宏觀機(jī)遇。

（三）能源技術(shù)創(chuàng)新加快，國際能源博弈政治特征明顯

技術(shù)創(chuàng)新有力推動(dòng)了能源高質(zhì)量發(fā)展。發(fā)達(dá)國家大力投入能源科技研發(fā)，著力突破新能源、清潔生產(chǎn)等關(guān)鍵技術(shù)，世界能源將跨入化石能源和新能源并駕齊驅(qū)共同發(fā)展的新時(shí)代。國家之間的能源博弈愈發(fā)體現(xiàn)出政治較量的特色，發(fā)達(dá)國家正在借助能源技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)契機(jī)對(duì)發(fā)展中國家制造壓力。通過技術(shù)和資本優(yōu)勢(shì)，設(shè)置新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的壁壘。在強(qiáng)制性減排指標(biāo)、碳排放交易、碳關(guān)稅、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)等方面設(shè)置壁壘，在持續(xù)強(qiáng)化其既有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，對(duì)發(fā)展中國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展制造壓力。

對(duì)我國而言，全球新能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展，必然會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的溢出效應(yīng)，為“十四五”期間持續(xù)推進(jìn)能源革命、減少對(duì)化石能源依賴、實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整提供經(jīng)驗(yàn)與有益借鑒。值得注意的是，國際能源博弈會(huì)造成我國在保證經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長(zhǎng)的同時(shí)，承受越來越大的、來自外部的減排和環(huán)保壓力。我國大部分地區(qū)正處于工業(yè)化中后期發(fā)展階段，仍需要加快工業(yè)發(fā)展和城市建設(shè)，能源需求總量持續(xù)上升，經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

（四）國內(nèi)資源和環(huán)境問題突出，政策措施陸續(xù)出臺(tái)

我國能源需求將持續(xù)上漲，部分地區(qū)和領(lǐng)域的粗放式發(fā)展特征在短期內(nèi)還難以得到全面扭轉(zhuǎn)。我國常規(guī)化石能源短缺問題也正在日益突出，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在開發(fā)利用方式上過于單一且水平不高，促使環(huán)境壓力不斷加大，主要污染物和溫室氣體排放總量已居世界前列，難以繼續(xù)承載和支撐現(xiàn)有發(fā)展方式。針對(duì)于此，黨的十八大以來，我國相繼出臺(tái)《關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》《生態(tài)文明體制改革總體方案》，出臺(tái)了一系列涉及生態(tài)文明、環(huán)境保護(hù)、綠色發(fā)展的改革舉措?！笆奈濉逼陂g，各項(xiàng)防治性政策配套措施將陸續(xù)出臺(tái)，在落實(shí)到地方和產(chǎn)業(yè)層面的同時(shí)，也開始加快環(huán)境立法進(jìn)程。

二、我國綜合能源行業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)與存在問題

（一）我國綜合能源行業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)

我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量持續(xù)增長(zhǎng)。2020年我國全社會(huì)用電量75110億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)3.1%。其中，第一、二、三產(chǎn)業(yè)用電量增速分別為10.2%、2.5%、1.9%。電力指標(biāo)作為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的“晴雨表”“和“風(fēng)向標(biāo)”，顯示我國市場(chǎng)的回暖趨勢(shì)，印證了中國經(jīng)濟(jì)的韌性和活力。

截至2020年底，全國電力裝機(jī)22億千瓦，可再生能源發(fā)電裝機(jī)達(dá)到9.34億千瓦，同比增長(zhǎng)約17.5%，占總裝機(jī)的比重達(dá)到42.4%。其中水電裝機(jī)3.7億千瓦、風(fēng)電裝機(jī)2.81億千瓦、光伏發(fā)電裝機(jī)2.53億千瓦、核電裝機(jī)0.5億千瓦（見圖1）。

數(shù)據(jù)來源：根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)整理

圖1 我國發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu)情況圖

能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型不僅是國家政策的要求，也是行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求。以技術(shù)改造帶動(dòng)節(jié)能降耗已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展壯大的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，呈現(xiàn)出清潔化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)。在此形勢(shì)下，挖掘行業(yè)節(jié)能潛力，構(gòu)建綠色低碳循環(huán)發(fā)展模式，為經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐，節(jié)能降耗勢(shì)在必行。

同時(shí)，應(yīng)對(duì)氣候變化對(duì)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型提出了更高要求。習(xí)近平總書記在二十國集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)人利雅得峰會(huì)上表示，要加大應(yīng)對(duì)氣候變化力度、深入推進(jìn)清潔能源轉(zhuǎn)型、構(gòu)筑尊重自然的生態(tài)系統(tǒng)，并宣布中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，力爭(zhēng)二氧化碳排放2030年前達(dá)到峰值，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和[2]。在此形勢(shì)下，進(jìn)一步做好節(jié)能降耗和應(yīng)對(duì)氣候變化的各項(xiàng)工作尤為必要。

（二）當(dāng)前存在主要問題

1.能源供應(yīng)存在瓶頸

我國整體上面臨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與能源總需求和強(qiáng)度控制之間的深刻矛盾，中國能源消費(fèi)高居世界第一，連續(xù)多年保持快速增長(zhǎng)，能源消費(fèi)量占全球的23.2％，能源增長(zhǎng)占全球的33.6％。然而我國能源供應(yīng)能力有限，除煤炭外，其余化石類能源均需大量依靠國外進(jìn)口，石油對(duì)外依存度超過60％，天然氣對(duì)外依存度超過30％。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化持續(xù)推進(jìn)，必須更加強(qiáng)調(diào)綠色低碳經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

2.技術(shù)節(jié)能難度增加

工業(yè)部門在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍然是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支撐力量。主要高耗能行業(yè)經(jīng)過多年的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，節(jié)能潛力已經(jīng)減弱，水泥、鋼鐵、電力等高耗能行業(yè)的能耗水平已大幅降低，產(chǎn)品單耗已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平，進(jìn)一步提高節(jié)能水平的技術(shù)難度很大?！笆奈濉逼陂g，我國清潔能源的使用總量將會(huì)進(jìn)一步上升，但對(duì)于規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)，原煤、燃料油等非清潔能源仍是主要來源，會(huì)產(chǎn)生大氣污染物，在國家和各地方政府環(huán)保措施的嚴(yán)格管控下，會(huì)顯著制約工業(yè)發(fā)展的能源消費(fèi)需求，這就勢(shì)必要求科學(xué)謀劃能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間，持續(xù)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，加大非化石能源、新能源供應(yīng)，提升替代原煤和燃料油的比例。

3.城鎮(zhèn)化發(fā)展致使能源消費(fèi)總量呈剛性增長(zhǎng)

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)，城市規(guī)模加速擴(kuò)張，建筑、交通和生活用能大幅上升。農(nóng)村居民繼續(xù)向城市涌入，新進(jìn)入城市人口將帶來能耗的剛性需求?！笆奈濉逼陂g，我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)仍將維持加速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，生產(chǎn)生活能源需求總量仍將持續(xù)上升，長(zhǎng)期以來形成的以化石能源為主的能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)方式也會(huì)繼續(xù)存在。城鄉(xiāng)居民生活水平必將繼續(xù)提高，汽車和家用電器大量進(jìn)入家庭引致生活能耗迅速增長(zhǎng)。剛性需求會(huì)在一定程度上受制于現(xiàn)有能源內(nèi)生供給能力，給生產(chǎn)生活用能保障帶來較多不確定因素。加快優(yōu)化能源供給結(jié)構(gòu)，貫徹正確的能源消費(fèi)理念，是破解內(nèi)生供給制約的必然選擇。

三、智慧能源是綜合能源發(fā)展的重要趨勢(shì)

（一）智慧能源技術(shù)對(duì)綜合能源發(fā)展具有重要支撐作用

智慧能源將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)、消費(fèi)以及能源市場(chǎng)深度融合，具有設(shè)備智能、多能協(xié)同、信息對(duì)稱、供需分散、系統(tǒng)扁平、交易開放等主要特征。通過對(duì)現(xiàn)有信息技術(shù)高度集成，采取感知化、互聯(lián)化、數(shù)字化、智能化的手段，將分散的、各自為政的基礎(chǔ)設(shè)施連接起來，將能源生產(chǎn)端、傳輸端、消費(fèi)端連接起來，通過大數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化調(diào)整能源生產(chǎn)和消費(fèi)端的運(yùn)作，需求和供應(yīng)將可以進(jìn)行隨時(shí)的動(dòng)態(tài)匹配調(diào)整，大幅提升效率，成為推動(dòng)能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的有效手段[3]。

圖2 智慧能源體系示意圖

（二）智慧能源技術(shù)具有廣闊的市場(chǎng)空間

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高耗能行業(yè)必須有與之匹配的節(jié)能機(jī)制。我國節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值，已由2015年的4.5萬億元，上升到2020年的7.5萬億元左右，并呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)（見圖3）。

圖3 2015-2020年我國節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值（單位：萬億元）

在相關(guān)政策的推動(dòng)下，我國節(jié)能減排效果明顯，2012-2020年節(jié)能減排量見圖4。在節(jié)能減排的政策環(huán)境下，我國智慧能源產(chǎn)業(yè)將會(huì)具有良好的市場(chǎng)空間。

圖4 2012-2020年我國節(jié)能減排量

（三）智慧能源發(fā)展趨勢(shì)展望

一是以綜合能源服務(wù)為核心的新型業(yè)務(wù)體系不斷發(fā)展。從智慧能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展走向看，工業(yè)4.0的技術(shù)背景下，綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)，與產(chǎn)業(yè)鏈涉及的傳統(tǒng)發(fā)電、儲(chǔ)能、傳感計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)通信[4]等環(huán)節(jié)交叉融合，實(shí)現(xiàn)智慧能源服務(wù)。遠(yuǎn)程監(jiān)控、無人值守及電力數(shù)據(jù)分析等新模式將得到推廣應(yīng)用，并將更加關(guān)注提高服務(wù)效率，節(jié)省維護(hù)成本，改善用能環(huán)境，提高能源使用效率。

二是能源大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。能源行業(yè)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用具有極為關(guān)鍵的戰(zhàn)略意義。能源大數(shù)據(jù)主要來源于能源生產(chǎn)和使用的各個(gè)環(huán)節(jié)。其中，運(yùn)行和設(shè)備檢測(cè)、企業(yè)管理數(shù)據(jù)最具發(fā)掘價(jià)值。一方面，能源大數(shù)據(jù)的體量大、數(shù)據(jù)類型繁多，能源系統(tǒng)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生大量結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；另一方面，數(shù)據(jù)價(jià)值高、處理要求高，監(jiān)測(cè)到的異常數(shù)據(jù)可以作為決策判斷的重要依據(jù)，需要迅速對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?；诖?，對(duì)能源大數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，不僅能夠有效優(yōu)化電力系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方式，引導(dǎo)全社會(huì)更新節(jié)能減排觀念，更能夠準(zhǔn)確反映實(shí)體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行態(tài)勢(shì)，為實(shí)體經(jīng)濟(jì)政策制定提供重要依據(jù)。以電網(wǎng)數(shù)據(jù)為例，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)進(jìn)行整合，對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采集的海量電力運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘分析，從用電總量、用電特征、用電時(shí)段、用電峰谷等多個(gè)方面，在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還能減少不必要的能源浪費(fèi)。

三是能源行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)深度融合。傳統(tǒng)能源企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)各具優(yōu)勢(shì)，在智慧能源領(lǐng)域共同開展商業(yè)模式創(chuàng)新，能夠形成融合發(fā)展的新局面。例如，傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)合作，通過大數(shù)據(jù)分析典型耗能用戶的需求，可進(jìn)行用能預(yù)測(cè)以及能源安全預(yù)警分析。能源基礎(chǔ)設(shè)施層面，互聯(lián)網(wǎng)公司與地方電力公司、供電部門在城市供電系統(tǒng)等領(lǐng)域也可進(jìn)行深度合作。

四是城市智慧能源管理系統(tǒng)建設(shè)潛力巨大。當(dāng)前城市管理中對(duì)節(jié)約能源、治理環(huán)境等方面的需求日益增多，用戶需求側(cè)用能在安全穩(wěn)定等需求的基礎(chǔ)上，又提出了提高能效、節(jié)能減排等更高要求。應(yīng)用智慧能源技術(shù)，通過對(duì)能源大數(shù)據(jù)的分析，可以準(zhǔn)確反映供能系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，針對(duì)具體問題，優(yōu)化用戶的用能需求，提高用戶用能效率，預(yù)判設(shè)備故障，提高用能安全性及經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，海量的能源大數(shù)據(jù)，還可以統(tǒng)計(jì)分析出行業(yè)及區(qū)域用能情況，為引導(dǎo)行業(yè)發(fā)展提供數(shù)據(jù)依據(jù)?；诖髷?shù)據(jù)分析對(duì)用電方案進(jìn)行優(yōu)化，可以合理調(diào)節(jié)負(fù)載的峰谷平，為用戶節(jié)省電費(fèi)。用戶負(fù)荷側(cè)節(jié)能管理，可提高用戶設(shè)備使用效率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

圖5 智慧能源系統(tǒng)分析示意圖

四、結(jié)語

推進(jìn)低碳發(fā)展，落實(shí)好國家碳達(dá)峰碳中和重大決策，是應(yīng)對(duì)世界百年未有之大變局的重要部署。實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，重構(gòu)能源格局是大勢(shì)所趨。智慧能源通過先進(jìn)技術(shù)手段整合各類能源資源，優(yōu)化能源生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)環(huán)節(jié)，提升運(yùn)行效率，作為能源革命的重要支撐，是新一輪能源變革的核心力量。與以往過分依賴某一種單一能源方式不同，智慧能源利用新一代信息技術(shù)，依托能源科技創(chuàng)新，根據(jù)能源的種類、性能，優(yōu)先利用可再生能源，通過多能互補(bǔ)方式降低對(duì)化石能源的依賴，在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)中具有特殊重要意義。

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