城市能源数字化转型白皮书腾讯研究院清华大学能源互联网创新研究院2023年6月城市能源数字化转型白皮书目录报告研究团队撰写团队咨询专家行业专家：孙宏斌、刘建明、宋晔皓腾讯顾问：汤道生、李强、司晓、石梅、刘立萍、徐樱丹、刘琼、王磊、宋芳腾讯研究院：李瑞龙、王鹏、吴朋阳、李孜、张翼、刘莫闲、徐一平清华大学能源互联网创新研究院：高峰、郭庆来、曹灿、王雁河清华大学建筑学院：武廷海、夏成艳支持团队腾讯云能源和资源行业：郑毅、孙福杰、张越、刘公博、熊星、吾米提·吐尔逊、王德喜叶东林、王鹏、熊鹏、郎正熠、许庆、张瑞军、梁星腾讯云与智慧产业市场部：郑鑫、梁坤城市能源数字化转型白皮书目录能源是攸关国家安全和发展的重点领域。世界百年未有之大变局和中华民族伟大复兴的战略全局，要求加快推进能源革命，实现能源高质量发展。2020年9月，习近平总书记在第75届联合国大会上，提出了“碳达峰、碳中和”的庄严承诺，绿色、低碳转型已成为当前能源系统的核心任务之一，而能源供给的绿色化、能源传输的低碳化、能源消费的高效化则是转型工作的重要抓手。与此同时，随着新一轮科技革命和产业变革的兴起，以数字化为核心特征、以数据为关键生产要素、以数字技术为驱动力的新型生产方式蓬勃发展，人类社会正快速步入数字经济时代。随着数字化技术渗入到人类生产生活的各个角落，整个社会的数字化转型已经是大势所趋，在“十四五”规划纲要中，国家明确了“加快数字化发展，建设数字中国”的重要任务，以人工智能、云计算、5G、物联网、大数据为代表的新一代信息技术，将与能源的绿色生产、安全传输与高效应用实现有机融合。能源数字化将是我国能源革命的重要产物，也必将是我国城市能源的主要业态。这是因为我国城市集中了超过50%的人口、75%的资源消费及80%的GDP，更是碳排放的主体。利用数字化技术，通过对城市各个与能源有关环节的精准控制，可以有效减少或者避免各种损失，从而得到城市能源的全面有效利用。这其中离不开各环节的科技创新，以大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能、区块链等为代表的先进信息技术与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场等环节深度融合，持续催生具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等特征的能源数字化新技术、新模式、新业态。很高兴看到这本《城市能源数字化转型白皮书》的诞生，期待通过白皮书的发布与应用，引领广大科技工作者协助推动城市能源数字化的科技创新和推广示范，为实现“双碳”目标，建设绿色低碳的城市高质量发展作出贡献。中国工程院院士序言一城市能源数字化转型白皮书目录实现碳达峰碳中和，是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策，是立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求。二十大报告提出：“积极稳妥推进碳达峰碳中和，立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动，深入推进能源革命，加强煤炭清洁高效利用，加快规划建设新型能源体系，积极参与应对气候变化全球治理。”目前，我国已进入新发展阶段，推进“双碳”工作是破解资源环境约束突出问题、实现可持续发展的迫切需要，是顺应技术进步趋势、推动经济结构转型升级的迫切需要，是满足人民群众日益增长的优美生态环境需求、促进人与自然和谐共生的迫切需要，是主动担当大国责任、推动构建人类命运共同体的迫切需要。城市是经济发展的中心，集聚了大量人口，伴随着产业的集聚和资源消耗规模持续扩大，城市单位土地面积的能源消费量巨大。因此，城市能源在总体能源消费中具有“高占比”和“高密度”的典型特征。构建数字化的城市新型能源体系，是提高城市用能效率、促进绿色低碳发展、推动社会整体能效提升的重要手段。数字化技术与能源产业正在逐步相互渗透、深度融合，伴随人工智能、物联网、大数据等技术在能源领域更加深入广泛的应用，城市能源数字化应用场景越来越广泛，改变着能源的生产、传输、交易、消费和监管等模式，社会的运行方式，以及人们的生活习惯。《城市能源数字化转型白皮书》聚焦城市能源数字化的形态特征与关键技术，深入分析了城市能源数字化的发展趋势，梳理了国内外城市能源数字化的典型案例，为城市决策者、管理者和建设者，能源从业者以及数字技术服务商等提供了系统性的参考，达到科学决策，提高效率，少走弯路，降低成本的效果，必将加速数字技术赋能城市能源转型的发展趋势。希望《城市能源数字化转型白皮书》既能指导相关从业者的工作实践，又能引起共鸣，起到桥梁纽带作用，为大家交流与互动提供一个便捷的平台。让我们在深入的交流探讨过程中得到共同提高，在“双碳”战略与数字化转型的时代浪潮中，为建设新型电力系统和构建新型能源体系贡献力量。中国能源研究会副理事长兼秘书长序言二目录CONTENTS城市能源数字化转型白皮书目录PART01引言01PART02城市能源数字化的形态特征050608101314161721222425293031333637384142464850122.1城市能源系统的基本形态(一)能源系统内部互联(二)能源系统联动多系统(三)区域能源多主体协同2.2城市能源数字化的核心架构(一)多能协同能源网络(二)信息物理能源系统(三)创新模式能源运营(四)公平高效能源机制PART03城市能源数字化的关键技术2129413.1数字能源装备技术(一)柔性直流配电网技术(二)电力电子装备技术(三)功率半导体技术(四)设备虚拟化技术3.2数字基础共性技术(一)泛在低耗精确传感技术(二)高速无阻多元通信技术(三)全域多维数字孪生技术(四)高效弹性数字平台技术(五)自主学习人工智能技术(六)分布自治边缘计算技术(七)可信区块隐私计算技术3.3数字集成应用技术(一)多能流能量管理(二)智能发电服务(三)综合能源服务平台(四)能源服务机器人(五)电碳服务平台城市能源数字化转型白皮书目录PART04城市能源数字化的发展趋势565758606163646566趋势一：能源终端即插即用趋势二：能源设备模块组合趋势三：能源网络软件定义趋势四：能源系统信物融合趋势五：能源管理多级联动趋势六：能源交易多方互动趋势七：能源数据多域赋能趋势八：能源服务共创共享趋势九：能源生态共建共赢PART05结语68PART06附录：城市能源数字化的典型案例707172747578798082838485868890珠海市城市-园区双级能源互联网示范广州市四网融合能源互联网示范苏州市主动配电网综合示范北京市建筑智慧能源综合体雄安高铁站片区智慧绿色综合能源服务示范项目泰州市智慧能源生态平台广州市能源管理与辅助决策平台常州市能源碳计量平台北京城市副中心数字化低碳城市电网建设雄安新区近零碳智慧楼宇青岛能源集团有限公司“双化协同”的智慧供热管控平台德国“细胞”形态城市能源互联网示范美国“蜂窝”形态城市能源互联网示范日本柏叶智慧新城英国伦敦特大城市零碳规划案例一：案例二：案例三：案例四：案例五：案例六：案例七：案例八：案例九：案例十：案例十一：案例十二：案例十三：案例十四：案例十五：03-引言-01-引言-引言城市作为人类活动的主要场所，为经济和社会发展提供了空间基础条件。同时，城市也是能源消费的重点区域，城市能源系统的运转带来了大量的温室气体排放。随着城市经济社会的发展，人民生活水平的提高，以及城市化进程的加快，导致城市能源需求的进一步增加，加剧了城市能源系统温室气体的排放速度。据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报告，全球城市所产生的与能源相关的碳排放量占全球总排放量的71%~76%，成为碳排放的主力军。因此，要积极稳妥推进“碳达峰、碳中和”（简称“双碳”）目标，就要以能源革命战略思想为指导，加快规划建设新型能源体系，构建清洁低碳安全高效的现代城市能源体系。2014年6月，习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议提出了“四个革命、一个合作”的能源安全新战略，为国家能源转型发展指明了方向。能源行业举起能源革命的大旗，朝着这个方向前行，多年来取得了辉煌的成绩。我国风电、光伏发电装机容量已位居世界首位，为全世界提供了一半以上的新能源装备。这些成绩也给国家提出并实现“双碳”目标夯实了底气。然而，中国作为世界最大的发展中国家，碳排放总量仍居世界首位，减排压力巨大，必须采取有效手段实现转型发展。目前，我国能源活动产生的二氧化碳排放约占碳排放总量的85%，电力碳排放在能源排放中占约40%。因此，实现“双碳”目标，能源是主战场，电力是主力军。2021年3月，习近平总书记主持中央财经委员会第九次会议，强调：“要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。”构建现代城市能源体系和新型电力系统离不开能源和电力系统的数字化转型，数字技术将成为其赋能者和加速器。“十四五”国家信息化规划中明确指出要“深入推进绿色智慧生态文明建设，推动数字化绿色化协同发展”，“双化协同”是指数字化与绿色化两大战略相互协同、相互促进，在数字化转型中同步实现绿色化，以绿色化带动数字化，在绿色化转型中充分发挥数字化赋能作用，大力发展绿色数字融合新技术，培育绿色数字产业新生态。2022年11月，中央网信办、国家发展改革委、工业和信息化部、生态环境部、国家能源局联合印发通知，确定在10个地区首批开展“双化协同”城市能源数字化转型白皮书引言02城市能源数字化转型白皮书引言03综合试点。城市能源数字化转型也是“双化协同”转型发展的重点领域。能源数字化转型是新一代数字技术和能源融合发展的必然产物。其以现代网络为载体，通过云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、区块链等先进的数字技术，打破电、热、冷、气、交通等不同能源形式之间相互割裂的现状，实现能源生产、传输、存储、使用等全链条的协同，推动能源行业与其他行业的深度融合、互动和集成，形成分布与集中协调、可再生能源充分利用、能源高效集成、智能管理与控制、能源服务和商业繁荣的现代能源体系。城市作为实现“双碳”目标的关键主体，作为数字技术广泛应用的最佳载体，必将成为能源数字化转型、构建现代能源体系的引领者。本报告希望通过对城市能源数字化的形态特征、关键技术、典型案例和发展趋势的分析和阐述，为城市管理者、能源从业者、数字技术提供者等相关主体和个人带来一些思路和参考。03-引言-04-城市能源数字化的形态特征-城市能源系统的基本形态城市能源数字化的形态特征城市能源系统的发展受到能源环境政策、经济社会发展等宏观因素及地区资源禀赋、区域能源发展等特定因素的影响，逐渐形成了多层级互联的城市能源系统特征。而城市作为实现“双碳”目标的关键主体，作为数字技术广泛应用的最佳载体，必将成为能源数字化转型的引领者。结合城市能源系统特征及未来城市的数字化趋势，城市能源数字化逐渐形成由多能协同能源网络、信息物理能源系统、创新模式能源运营及公平高效能源机制组成的“三横一纵”的形态特征。能源与未来城市息息相关。城市建设、人口集聚、经济发展离不开能源支撑。工业革命以来，电力、天然气、石油化工等能源已然深刻的嵌入城市生活，影响着人们衣食住行的方方面面。人类正在经历大规模快速城市化，随着城市化的日益临近，巨量的能源消耗带来严峻的环境危机，威胁到人类在自然中的生存。当前，国际社会呼吁节能、减碳的战略与行动，能源系统的变革与转型将对城市和人类的未来带来深远影响。对中国而言，能源革命是生态文明建设的重要动力和表征，面向未来城市的能源规划是当务之急。以电能与互联为核心是能源系统转型的重要依托，在国内外的相关实践中，逐渐涌现出了多层级互联的城市能源系统特征（图1）。通过联动“源-网-荷-储”等多个环节，围绕人的需求，在“即时预测-及时行动”的循环中，实时调节供能、用能和储能模式，来实现能源系统的综合管理、整体优化。跨系统的联动也日益增强，典型的相关系统包括建筑、交通、环境等。这是因为信息通信技术（ICT）为多系统之间的智能联动与交互提供了技术支撑和统一标准，进而提高了多系统跨领域的协同能力。由于能源的生产与使用往往涉及广阔的空间范围，因此需要通过制定能源的中长期规划来协调各个领域的相关利益主体，让企业、政府、社会公众达成共识，共同创造多主体协同的可持续城市未来。05图1：多层级互联的城市能源系统能源系统内部互联能源系统联动多系统区域能源多主体协同规划类别互联对象核心特征实时的“预测-行动”“源-网-荷-储”的联动以人为本面向实施的项目计划能源、交通、建筑、环境等系统的联动智能调节中长期的总体战略规划若干利益相关主体的联动综合集成在能源系统内部在涉及能源的各个系统之间在区域尺度上2.1城市能源系统的基本形态能源系统内部互联以人为核心，通过联动“源-网-荷-储”等多个环节，实时调节供能、用能和储能模式（图2）。其中，以人为核心不仅是指面向人的需求，更要调节人的行为。“源-网-荷-储”联动则是指电源、电网、负荷与储能四部分通过多种交互手段，更经济、高效、安全地提高电力系统的动态平衡能力。能源系统内部互联需要充分发挥人与信息的积极作用。能源系统内部互联在社区尺度有着广泛的实践。社区作为城市的基本构成单元，是能源互联的基本单位。21世纪以来，能源社区（energycommunity）、公民能源社区（citizenenergycommunities）、可再生能源社区（renewableenergycommunities）等概念与实践不断涌现，在一定程度上促进了地方能源系统（LocalEnergySystems，LESs）的激活与使用，以及可再生能源（renewableenergysources，RES）能源生产的快速增长。能源系统内部互联需要采取“即时预测-及时行动”的循环动态规划模式。这是为了应对供用电需求波动大、储能端容量有限等挑战所提出的解决方案。该模式通过预先感知用户用电行为，进而对用户用电行为进行预测，以此为依据协调能源的管理与分配，平衡用电高峰与低谷，以更好实现用能需求端的响应与管理，减少电力消耗，提高用能效率。在城市能源系统中，人将在能源生产、储能和需求侧管理中扮演积极角色，能源网络将实现由被动用户组成的中央系统向以能源社区为特色的灵活的主动用户网络的转变。而信息将助力“即时预测-及时行动”的循环，通过用能需求端响应、预测与管理，以及虚拟电厂综合能源管理与分配，平衡局域用能需求，实现能源系统的综合管理、整体优化。06图2：能源系统内部互联源荷人储网城市能源系统的基本形态(一)能源系统内部互联能源系统内部互联在德国E-Energy联合能源计划中的Meregio项目中得到较好的体现，该项目以实现基于信息通信技术（ICT）的未来能源系统为目标，通过智能电表与交通灯电价系统两大举措，实现“即时预测-及时行动”的规划模式（图3）。其中，智能电表通过用户实时负荷数据上传与统计分析，建立用户负载特性曲线，预测用户用电行为，寻找电力供需不匹配的薄弱节点加以调控，并在用户用电行为异常时发送智能提醒。交通灯电价系统则是以电价为调控要素，调整用户用电行为，助力电力削峰填谷。在交通灯电价系统中，红色代表高电价，黄色代表中等电价，绿色代表低电价。实践发现，交通灯电价可有效引导用电习惯的改变，缓解电力消纳问题。在实践的前3个月，当电价灯在红绿转换时，电力消耗波动为25%-35%，黄绿转换时，波动为10%-22%，红黄转换时，波动为3%-15%。3个月后用户用电行为得到有效调整，用电行为逐渐与供电峰谷相契合，达到稳定状态。当电价灯在红绿转换时，电力消耗波动降至7%-12%，黄绿转换时，波动降至4%-7%，红黄转换时，波动降至2%-4%1。07图3：能源系统内部互联的信号处理²网格控制系统（NLS）需求侧管理（DSM）“核心”市场3821579410613102456782DSM通过IBM“核心”将每个连接点的当前用电时间表转发到NLSVNB或NLS确定电力瓶颈情况流程查询：通过市场、DSM到家庭的负载转移潜力选择符合市场要求的DSM报价的协商流程DSM→在家庭层面实施附加费城市能源系统的基本形态1资料来源：《E-Energy:MeRegio》，https://www.enbw.com/media/konzern/docs/for-schung/2-bmbf-fkz-01me08001a_e-energy_endbericht_enbw_final.pdf2资料来源：《Abschlussbroschüre-SmartEnergymadeinGermany》，https://www.digitale-technologien.de/DT/Redak-tion/DE/Downloads/Publikation/abschlussbroscchuere-e-energy.html信息通信技术（ICT）的引入，使得能源系统与建筑、交通、环境等多系统之间的交互联动更为智能，跨领域协同能力得到提高（图4）。城市能源规划需要推动多种能源相关系统在能源生产、传输、消耗等环节耦合，充分利用不同形式的能源进行互济互补，以实现多系统的集成联动，构建多种能源优化互补、供需互联开放共享的能源生态系统，实现经济、可靠、灵活的城市能源规划目标。其中，能源相关系统的内涵包含能源系统转型优化、工业系统转型升级、交通系统清洁发展、建筑系统能效提升、负碳技术开发利用等等。图4：能源系统联动多系统08图5：EUREF园区的充电点布局4德国柏林欧瑞府能源科技园（EUREF）3是能源系统联动多系统的典型代表。园区内拥有围绕新能源和低碳技术的完整产业生态圈，通过能源、交通、建筑、环境等系统的协同，推动可持续园区建设与示范。该科技园始建于2008年，占地5.5公顷，早在2014年便已超前实现了德国联邦政府制定的二氧化碳减排80%的2050年气候保护目标。这一目标主要通过以下多个系统的协同而实现：（1）智能电网建设。连接建筑、交通、环境及基础设施系统，使得各系统在计量层面可以经济实惠、气候友好地互联；（2）建筑系统能效提升。园区内楼宇和设备技术的建设以最高能效为首要目标，并通过智能化的能源管理系统集中控制；（3）交通系统清洁发展（图5）。由太阳能顶棚、智能电线杆、移动电表等设备向车辆输送可再生电力，电动汽车则作为移动储电设备接入智能电网，退役汽车的电池还可用作固定电池存储设备；（4）气候中性能源供应。建设能源中心，充分利用沼气、太阳能、风能等能源，环保的发电发热。如热电联产设备燃烧沼气发电，余热用于加热水，又如在园区内安装风机与太阳能设备以充分利用风光资源，光伏园区和风机电能产能过剩时就会被报备在能源中心，将过剩的电能存在水中。能源源荷储网建筑环境交通城市能源系统的基本形态(二)能源系统联动多系统3资料来源：https://euref.de/en/welcome/4资料来源：https://euref.de/en/euref-campus_en/#smart-transport-concept5资料来源：https://equigy.com/about/能源系统联动多系统在Equigy区块链电网平台5也有着较好的展现。Equigy区块链电网平台通过能源、交通、建筑系统的协同，应对小规模的弹性分布式能源统筹运营问题。由于当前欧洲处于能源转型期，用能状态日益多变、分布式能源越来越多，需要更为灵活的能源运营系统。在此背景下，2020年，IBM与欧洲三家电网运营商（TenneT、Terna和Swissgrid）建立了Equigy区块链电网平台，旨在制定欧洲跨行业标准，建立一个可靠高效的电力系统。Equigy以区块链技术为依托，通过可信赖的信息中心（如家用电池和电动汽车的原始设备制造商、智能电表和充电点等物联网设备），在输电系统运营商（transmissionsystemoperator，TSO）与配电系统运营商（distributionsystemoperator，DSO）之间搭建桥梁，将能源消费者一端的储能设备（如家用电池、电动汽车等）接入电网，平衡电网波动（图6）。这一解决方案让可再生能源市场中的大小参与者均能加入能源互联交易市场，生产和存储能源，并促进利益相关者之间的数据交换。当前，Equigy平台的应用以项目试点为主。以在瑞士的一个试点项目为例，项目目标是使用存储技术来提供能源初级控制，通过小型分散能源的支持来平衡输电网的短期波动。该项目由Swissgrid（瑞士输电系统运营商）与Alpiq（瑞士能源服务提供商和电力生产商）合作，借助Equigy人群平衡平台（TheCrowdBalancingPlatform），采用区块链技术和物联网（IoT）技术，将小型、分散的单元（例如与光伏系统、小型水电系统、热泵技术甚至电动汽车相结合的家用电池存储设备）集成到能源控制市场。Alpiq在其中扮演商业聚合器的角色，将控制可控资源的技术聚合器与Swissgrid联系起来。在项目中，一个1.2兆瓦的电池即可被用作一种灵活的能源。09图6：Equigy平台工作原理输电系统运营商区块链验证聚合器配电系统运营商城市能源系统的基本形态在共同目标的引导下，城市能源规划在区域层面的战略规划制定，不可避免地要面对协调较大空间范围内复杂利益主体的问题（图7）。区域能源的核心理念在于区域范围内的能源集成优化，这一理念的实现离不开多主体协同。在城市能源规划实践过程中，任一环节的任一主体均有其特色的价值主张和利益诉求。在此背景下，倘若对各个主体顾此失彼，或是缺乏对能源系统规划全生命周期的经济性与可行性统筹，将直接影响到项目的长期可持续运营。城市能源规划在区域层面需要注重多能源网络耦合、多利益主体协同，推动实现系统优化运行。通过持续更新战略规划，指导能源系统的近期建设、反思尚待提升的不足之处、向着最终目标不断迈进。欧盟的能源规划是区域能源多主体协同的典型代表。欧盟及泛欧盟地区具有电网联盟的深厚基础，而电网发展也是实现欧洲“2050年零碳”目标的核心工具。ENTSO-E（欧洲输电网运营商联盟）每两年发布一次《十年网络发展计划》（TenYearsNetworkDevelopmentPlan，以下简称“TYNDP”）6，是重要的能源领域的区域规划。TYNDP的制定是一个为期两年的过程。首先是构建2030年和2040年欧洲电力系统的场景。例如在2022年的场景报告（ScenarioReport）中便构建了三种场景：成员国发展趋势（NationalTrends），分布式能源（DistributedEnergy），国际影响（GlobalAmbition）三类场景（图8）。6资料来源：https://tyndp.entsoe.eu/.图7：区域能源多主体协同10城市能源系统的基本形态(三)区域能源多主体协同建筑区域能源协同环境交通社会公众相关部门创新企业在场景构建之后，系统需求的识别（IdentificationofSystemNeeds）是十分重要的一环。一方面，系统需求研究的结果对新项目的开发具有引导作用；另一方面，每两年一次开展系统需求研究可以及时更新项目背后的实际需求。对欧盟而言，系统需求因不同区域而有所差异，因此，在总体研究之外，还会同步制定各区域的详细投资计划与敏感性研究。在前述报告的基础上，项目发起人发起项目，TYNDP制定团队对收集到的若干项目进行成本效益分析，评估其是否有助于满足场景及系统需求，并生成该年的TYNDP主报告及项目清单（如TYNDP2020共涉及154个传输和26个存储项目）。在2020年的主报告中展示了区域能源战略规划最终落实在实际工程项目中的详细过程：1）明确需求，2）明确解决方法，3）初步的项目设计和成本收益分析，4）讨论是否将该项目纳入国家发展计划和TYNDP，5）申请欧洲“共同利益项目”，6）工程设计和许可程序，7）融资和最终投资决策，8）建设和调试，9）项目应用与追踪。在“2030碳中和与2060碳达峰”的要求下，我国的区域能源协同同样需要相关部门、创新企业以及社会公众的共同协作，欧盟的能源规划方法能够对大尺度的能源互联提供参考。在面对复杂的多个利益主体时，未来的发展存在巨大的不确定性，场景分析与系统需求研讨有助于在若干种假设的未来中，通过对比与模拟辨析关键问题、明确核心发力点，继而指引各个利益相关主体的项目设立与实施。在每两年一轮的更新中，能源战略向着最终的目标不断完善，在突发事件到来时能够及时做出新的反馈，更有效地牵引实际的能源工程。这些场景利用新的行业耦合方法和专用建模工具来优化整体系统效率和灵活性，从而更好地协调不同的地理范围的各个终端和多种能源类型。图8：TYNDP2022的三种场景11TYNDP场景范围2022评估符合巴黎协定的路径成员国发展趋势最佳预估分布式能源国际影响2025203020402050城市能源系统的基本形态12图9：城市能源数字化的核心架构城市能源数字化的核心架构机制层︓公平高效能源机制应用层：创新模式能源运营信息层：信息物理能源系统物理层：多能协同能源网络线上+线下一体化智能服务营业厅能源+块数据服务城市智慧能源管理系统（CIEMS）电流冷、热、电气、水......电压用水冷热压力无所不在的智能传感多元通信万物智联双向互动多表合一综合能源网（电、冷、热、水气管网）智慧路灯智能家居无线用能直流用能智能无线充电公交站综合能源站（供电、供热、供冷...）智慧交通综合能源体（充电站、塔，轨交供能站...）2.2城市能源数字化的核心架构信息革命带来的技术创新突飞猛进，单个城市的复杂性也与日俱增,未来城市是由人居、交通、能源等不同系统组成的一个体系（systemofsystems），若干系统既独立运行又相互交叉协作，相互之间的关联错综复杂，信息通过空前的快速流动和相互作用，影响了组成未来城市的系统，也模糊了系统之间的边界，并且作用于城市生活中的每一个人。以数据为载体的信息与既有的城市空间相叠加，将革命性的形塑未来城市。城市中每天都会产生海量的数据，无处不在的信息网络让万物互联，人们能够在有限的时空范围内获得无限时空范围内的经验。未来城市将涌现出信息空间，打破物理空间与社会空间之间的隔阂，并交织重组，浸润城市中的万事万物，时时刻刻影响人们的日常行为。因此，未来城市必将打破物理惰性结构的支配，信息带来的正反馈将改变城市的实体布局。换言之，信息感知、匹配、安排将是未来城市的关键领域，未来城市数字化势在必行。在未来城市中，能源是保障城市运行必不可少的基础设施,在碳达峰、碳中和要求下亟须实现生产、消费、储能的结构转型，未来城市能源供给将由大机组批量化、集中式产能转向由数字化保障的能源生产、传输、存储、使用等全链条协同，实现能源的“源-网-荷-储”深度互动。因此，城市能源数字化转型是未来城市数字化的重中之重。城市能源数字化的核心架构可以通过四个方面体现，即多能协同能源网络（物理层）、信息物理能源系统（信息层）、创新模式能源运营(应用层)及公平高效能源机制（机制层），如图9所示。城市能源数字化的物理层是为实现多能协同能源网络而搭建的基础设施层。其以电力网络为主体骨架，融合气、热等网络，覆盖包括能源生产、能源传输、能源消费、能源存储、能源转换的整个能源链。城市能源数字化的物理层以电力系统为核心，并结合冷、热、水、天然气等其他能源类型形成复杂的设备级、站点级和微网级能源系统，涉及能源生产、消费、存储等能源链全环节。设备级能源系统适用于城市中的建筑楼宇，包括燃气发电机组、制冷机组、余热利用机组等组成的冷热电联供系统，通过在需求侧内部或附近发电，大大减少电力在输配过程中的传输损失，并利用发电产生的余热来满足冷热需求，从而提高系统能源的综合利用率。站点级的能源站系统适用于城市一般商业住宅园区等，光伏、生物质、燃气等发电机组、地源热泵、制冷机组、电锅炉等各类机组按季节分时段间歇运行。微网级的多能互补系统适用于城市工业园区、公共商业和民用建筑的采暖、制冷、电力、蒸汽、热水和除湿等多种能源的联供需求，由微型电源、负荷、电力网络、热力网络、储能系统、电子电力装备、通信设备等能源系统各类元素组成，通过深度融合互动，以微网形式实现能源按需转换和多能协调互补。结合城市各区域能源资源及能源需求情况，多能互补系统将天然气冷热电系统、分布式可再生能源发电/制热、储热/储冷/储气/储电、智慧交通综合能源体、智能家居、智能建筑等能源系统结合为一体，形成微网，为城市用户提供多种能源服务，促进电力削峰填谷，实现冷、热、气、电的多重保障供应，提高城市供能可靠性（图10）。13(一)多能协同能源网络城市能源数字化的核心架构依赖于高度可靠、安全的主体网架（电网、管网、路网）具备柔性、可扩展的能力支持分布式能源（生产端、存储端、消费端）的即插即用。能源、交通、水资源、环保、ICT、热力管网是城市运转架构体系中不可缺少的基础设施，各种能源的互联互通高效利用是生态环保的基础、是城市的保障。多能协同能源网络具备以下几点基本特征：城市能源数字化的信息层是融合信息物理能源系统的重要衔接层。物联网、大数据、移动互联网等信息技术的飞速发展,可为涵盖能源生产、传输、消费、存储、转换整个能源链条的效率、经济、安全提供有效支撑。信息物理融合系统（CPS）紧密耦合，信息流将贯穿于能源互联网的全生命周期，包括规划、设计、建设、运营、使用、监控、维护、资产管理和资产评估与交易。如图9所示，能源互联网信息层包括“无所不在的智能传感”、“多元通信、万物互联”及“双向互动、多表合一”。14图10：城市多能协同能源网络多能协同能源网络居民负荷工商业负荷分布式可再生能源发电冷热电、天然气等储能电动汽车无所不在的智能传感“无所不在的智能传感”指部署终端智能电表及非入侵式测量设备等，以实现对电力系统、水/电/气等各种能源信息的全景感知，完成数据的初始采集。应用于城市能源数字化的智能传感需要充分考虑城市能源系统“点多面广、场景庞杂”的特点，对其各个环节全面进行实时监测，从而为城市能源数字化转型提供有效的数据支撑。(二)信息物理能源系统城市能源数字化的核心架构15图11：信息层智慧能源解决方案多元通信万物互联全面高效的智能传感使得海量物联终端源源不断地产生数据，因此对传输能力提出了更高的要求。“多元通信、万物互联”指以高带宽光纤为骨干，5G、Wi-Fi、传感器网络为补充的通信系统，深度融合电网与“云大物移智链”等数字化技术，从而建立立体化、高效的传输网络，解决能源业务传输需求与能力不匹配问题。双向互动多表合一“双向互动、多表合一”指通过协同控制的管控平台等对各类能源进行统一调度管理，保证能源自身的安全、高效、稳定运行和能源子系统间的协调互动，从而实现高效便捷的综合能源服务。信息层是能源互联网的智慧支撑，主要是通过建立安全高速的通信系统和全面高效的综合管控平台，实现能源系统高度智能、可管可控，实现物理层和应用层信息的互联互通。如图11所示，在信息层，智慧能源解决方案通过红外图像、视频监控、轴系振动等智能传感实现发电机组智能感知与数据采集，并通过大数据平台、移动平台等智能平台对数据汇集和整理，实现场站、集控中心、区域运营中心、集团的统一调度管理，从而实现全面智能化。城市能源数字化的核心架构H5/SVG大数据平台接口平台开发平台服务平台移动平台硬件平台平台管理集中监控智能值守运行优化智能启停功率预测运行预警设备资产管理可视化展示生产运营管控智能电站发电机组智能感知展示层应用层智能平台智能安全智能运行智能检维安全管理风险预控电子两票电子门禁人员定位作业监控应急指挥仿真培训智能装备ARVR大屏展示移动应用三维可视化运营管理领导驾驶舱工作协同任务看板场站通信场站监控无人机机器人场站涉网功率预测场站安全电子围栏轴系振动机舱位移红外图像叶片噪声塔筒振动风机PLC油质监测机舱安全塔筒沉降变流器DSP变桨PLC视频监控远程专家支持故障诊断预警智能电子巡检健康态势感知检维知识图谱16城市能源数字化的应用层是通过创新模式实现能源运营的价值增值层。创新模式能源运营要充分运用互联网思维,以用户为中心,实现业务价值。在具有活力的市场环境下,包括能源生产、传输、消费、存储、转换的整个能源链相关方均能广泛参与,改变原有能源系统“条块分割”的状况，把电、热、冷、气等多种能源形式耦合起来，并能够基于大数据、云计算、移动互联网等新一代信息技术，使得能源链各个环节的商业模式发生颠覆性的变革。此时，在能源消费侧，用户关于不同形式能源的需求是可调整、可转化的；在能源供应侧，将出现多家竞争性的能源服务供应商，甚至用户本身也可以成为能量供应者。而互联网以信息为纽带，以数据为资源，以互联为手段，一方面能够充分测量、采集、分析能源从生产到消费全流程丰富的数据信息，使得各个环节变得更加可观、可测和可控，使得用户对于自身的能源消费行为能够具有更加深刻的了解，系统运营商对于设备的运行状态能够具有更加准确的判断；另一方面，则是以互联网为载体，能够将能源系统中分散化的用户、差异化的能源、多元化的商业主体紧密联系起来，扩大市场成员的交互范围与频度，降低交易成本，显著提高市场成员参与能源交易的便利性与存在感。多种能源形式的融合和互联网精神的渗透必将催生一个竞争充分、多边对等、主动参与的全新的城市能源系统生态圈。如图12所示，城市能源数字化下，互联网+能源供应商、能源服务商、能源监管者、能源终端用户的各种创新模式能源运营应运而生，在此过程中，第三方平台的接入可以使得主体间的管理和交易更加高效。能源服务商在建立与能源供应商、能源终端用户的线上线下连接中，面临着不同平台数据孤岛难以解决的问题，而综合能源服务平台作为模式创新的第三方平台，以数字化技术为图12：能源互联网创新模式能源运营能量供应商能量服务商第三方平台（管理&交易等）能源监管者能源流信息流能源终端用户(三)创新模式能源运营城市能源数字化的核心架构图13：2011-2021年政策文件类型分类最后，城市能源系统需要通过公平高效的体制机制作为保障，其贯穿于基础底层到应用创新。体制机制作为城市能源数字化的政策保障体系，涵盖国际条约、宏观战略、法律法规、标准导则、部门规章及规范性文件多层级（图13），涉及领域包括城市能源数字化的组织管理、财税扶持、辅助服务、分布式能源交易、增量配网、数据服务、电动汽车等。基础，轻松连接数据孤岛，满足能源服务商各类细分场景需求。另外，能够提供精准灵活碳排放盘查的碳盘查平台可为能源监管者和能源终端用户提供增值服务：对企业终端用户来说，纳入国家要求控排和碳交易的企业可通过碳盘查平台自行接入数据源，自由进行多种碳盘查计算并进行数据分析、方案对比、数据存证；对于政府监管机构，建立碳盘查平台可以降低收集辖区内碳中和数据的难度，对大量、琐碎、分散的数据进行高效整合，降低监管的人力成本和时间成本。此外，还有面向能源供应商的智慧电厂底座平台、工业大数据平台，面向能源终端用户的充电站数字化平台，面向监管者的新能源充电安全监管大数据平台等，都是通过模式创新实现能源运营的各种新的业态与商业模式，支持B2B（企业对企业）、B2C（企业对消费者）、C2B（消费者对企业）、C2C（消费者对消费者）、O2O（线上线下）等多种形态的商业模式。17(四)公平高效能源机制城市能源数字化的核心架构2014年~2021年政策文件类型分类2014年至2021年共发布政策法规1317项国际条约宏观战略法律法规标准导则部门规章及规范性文件18城市能源数字化的核心架构图14：城市能源数字化政策类型财税扶持的体制机制涵盖对可再生能源配额、碳交易配额、可再生能源补贴、燃气发电基于装机容量的资金补贴、燃气三连供备用容量及基金附加的补贴等指标及配额的相关政策。此外，还包括针对参与数字化转型先行先试用户给予政策上的扶持（如税收减免或者准入等），及针对城市能源数字化转型示范项目的专项资金扶持，或采取降低融资成本的政策等。组织管理包括明确城市能源数字化项目核准、涉及、施工归口管理部门，验收流程标准及资质要求，包括分布式能源的多用户分布式核准，市政管网（电网、气网、水网）的施工设计核准。组织管理还包括受城市能源数字化影响的监管机制转变—由以人力监管为主的传统监管方式逐步向以数字化技术和互联网平台为支撑的新型智能监管手段转变。组织管理财税扶持财税扶持·财税减免·土地优先批复·人才优先·专项经费扶持增量配网·区域划分与产权归属电动汽车·电池可追溯监管平台分布式能源交易·交易偏差电量规则·交易平台构建·过网费核定·绿证交易机制交易平台开放组织管理一体化报批核准·地方政府连责机制·明确源网主体·项目技术指导·示范项目宣传·数据服务建立产品推荐目录·数据开放整合机制·信息模型标准化·建立技术验证平台·辅助服务辅助服务效果评估·辅助服务市场机制·32%32%13%12%7%3%1%19分布式能源交易增量配网城市能源数字化的核心架构城市能源数字化下辅助服务的体制机制主要涵盖储能及需求侧管理的相关政策，包括建立储能容量电费的规则、建立储能在电力辅助服务的费用获取市场机制、建立电储能辅助服务市场运行细则、明确风电、储能等新能源发电及负荷侧并网辅助服务价格标准、形成需求侧管理效果的评估等。辅助服务分布式能源交易的政策机制也是能源数字化转型中不可或缺的体制机制，包括构建电力交易现货市场、制定清洁能源与可再生能源输配电定价核定、建立示范项目区域分布式绿色能源交易过网费标准、提出分布式发电绿证交易机制等。数据服务数据服务的机制包括发布数据采集产品技术推荐目录、成立区域能源数据资源整合机制，明确牵头部门及配合单位等主体、建立多能源系统数据信息模型标准的统一等。另外，针对企业之间、企业和社会之间、企业和用户之间如何保护数据安全、如何共享数据等问题，目前也已出台针对数据安全和数据共享制定相关的法律法规。电动汽车最后，电动汽车等相关的智慧交通体将在城市数字化转型中大放光彩，因此，动力电池可追溯管理监管相关的体制机制尤为重要，包括建立监控平台，动态跟踪电池编码与车辆匹配信息，消除小容量电池大容量电池造假风险，推进动力电池回收利用管理等。增量配网相关机制聚焦明确项目中增量配网的供电区域划分及产权归属等。03-引言-20-城市能源数字化的关键技术-城市能源系统数字化转型的本质就是利用数字化技术来打通城市能源链“源-网-荷-储”各个环节，包括多种能源形式的打通、多种能源主体的打通以及多种能源业务的打通，从而支撑基于系统性、整体性、协同性的思想，实现城市能源系统更高质量、更有效率、更加公平、更可持续、更为安全。城市配电网是连接能源生产和消费的基础平台，是保障城市发展和满足人民美好生活的重要保障。传统的城市配电网一般是开环结构、辐射型交流网络。然而，随着数字经济的发展，城市数字新基建的建设，海量新型负荷不断涌现，数据中心、5G基站、电动汽车等均为实质性的直流负荷，城市配电网需要适应这样的用电类型的改变。此外，在“双碳”目标的带动下，以屋顶光伏、光伏一体化建筑等为代表的分布式电源将迅猛发展，城市配电网将由传统的给终端用户单向供电的方式，逐步向着供需互动的方向发展。在新型能源体系中，城市配电网不仅仅承担着电力配置的作用，还承担着和热能、氢能、天然气等联动交互的平台作用。新形势下，城市能源的供给和消费的不确定性显著增加，传统依赖平衡、同步传输的交流配电网面临巨大挑战，柔性直流配电网技术将是解决之道。城市柔性直流配电网（图15）由直流配电线路、直流断路器、电力路由器等组成。直流配电网的控制、能量变换、故障保护等环节核心设备均采用计算机和电力电子技术，可控环节和可控点多，控制速度快，控制功能丰富。其可以实现电力网络灵活重构、电能按需流动，在重大安全/危机（疫情）发生时，可以比传统配电网更好的保障供电安全，减少经济损失。直流配电网技术可以减少配用电过程中转化的中间环节，提高配用电的效率、可靠性和灵活性，其线路损耗小，可以改善数字能源装备技术城市能源数字化的关键技术21支撑多能协同的数字能源装备技术支撑信息物理融合的数字基础共性技术支撑创新模式能源运营与公平高效能源机制的数字集成应用技术支撑城市能源数字化转型的关键技术可以分为三类：3.1数字能源装备技术(一)柔性直流配电网技术直流配电网的核心设备包括基于电力电子技术的直流变压器、直流断路器、能源路由器等。用户侧电能质量，提高供电容量，隔离故障区域，以及可以灵活便捷接入分布式新能源、电动汽车和储能系统并解决其接入以后的系统稳定问题，进一步保障能源安全和支撑能源转型。更为重要的是，其具有更高的能量密度，可以有效节约城市土地和空间资源。其典型应用可参见珠海市城市-园区双级能源互联网示范（附录案例一）。直流配电网技术发展的关键方向，除下述电力电子装备技术外，包括高可靠柔性直流互联供电系统方案设计、直流系统的主回路拓扑结构设计、低损耗的直流负荷、新能源及储能接入方案设计，直流系统建模与仿真技术研究，智能化直流系统特性及功率互济和协调控制保护方法与策略设计，过电压及雷电特性、防护措施等。22图15：城市柔性直流配电网数字能源装备技术鸡山换流站I鸡山站1母/前环站鸡山站2母鸡山换流站II远期可扩展±10kV科技园开关站±10kV科技园降压换流站±10kV±375VP10.7MWP21MWP3充电桩1MW直流负荷0.5MW交流负荷0.5MW光伏储能±10kV唐家换流站唐家站10MW500kW10MW20MW2MW第二次工业革命时期，爱迪生发明和商业化的直流电力系统被特斯拉发明、威斯汀豪斯商业化的交流电力系统打败，交流电成为现今电力系统主要形态，其核心原因在于随着电力得到广泛应用，需求不断增加，传输距离不断增长，需要升高电力传输电压减少损耗，交流电依赖法拉第电磁感应定律解决了升压和降压的问题，交流变压器也成为电力系统的核心装备。交流变压器在额定功率下具备很高的效率，可以达到90%以上。然而，城市配电网中，负荷不断变化，变压器达到额定功率的时间段占比不高，往往运行在低效的区间，产生了大量额外的损耗。随着技术水平的进步，直流变压器出现并得以广泛应用，最为典型的应用场景包括直流电网互联应用以及大规模可再生能源汇集应用等。(二)电力电子装备技术直流变压器23图16：基于耦合负压和交叉桥式结构的混合式直流断路器数字能源装备技术在电力设备需要接入或者离开其接入的电网时，在电网某处出现故障需要将故障区域隔离时，均离不开断路器。开断电路时，当电压和被开断的电流超过一定数值，在触头间隙通常会产生电弧，灭弧是断路器的重要能力。交流电由于在每个周期都有自然过零点，在过零点容易熄弧，交流断路器有着成熟的灭弧技术，这也是交流得以广泛应用的原因之一。在直流配电网中，直流断路器采用特殊的灭弧、限流系统起到关合、承载和开断正常回路条件下的电流、转换系统运行方式以及切断故障电流对系统实行保护等重要作用。直流断路器可以分为机械式、固态式和混合式。其中，混合式直流断路器结合了机械式和固态式的优点，正常负荷电流通过机械开关导通，故障电流通过电力电子开关关断。直流断路器技术发展方向包括新型拓扑结构、高可靠换流方式、运行控制策略、型式试验方法等。清华大学于2015年提出了一种基于耦合负压电路的低损耗混合式直流断路器拓扑结构（图16），并在张北四端柔性直流电网示范工程成功应用。其具有通态损耗近零、支持电流差异化配置、占地面积小、可靠性高、可控性强等优势。广义的直流变压器通常指替代交流变压器进行交流电的变压。根据电能变换次数分为单极型、双极型和三极型等结构。其中最广泛使用的是三极型，其原理是将输入的交流电通过整流器变换为直流电，再通过隔离型DC/DC（直流到直流）变换器实现直流的变压，最后通过逆变器将直流变换回交流。狭义的直流变压器就是DC/DC变换器，实现直流电的变压。直流变压器具有模块化程度高、系统配置灵活等优点，但仍需致力于降低成本、提高可靠性。直流断路器24数字能源装备技术能源路由器本质上是多端口、多级联的电力电子变换器，前述直流变压器和直流断路器也可以视为能源路由器的特定形态。其通过多端口灵活控制和强大的能量路由能力，支撑电力的多流向，提供设备即插即用和通讯交互等多种功能，从而支撑分布式可再生能源的灵活接入、提升电网供电能力和供电质量，提高电网优化运行的能力。其典型应用可参见苏州市主动配电网综合示范（附录案例三）。能源路由器的技术发展方向包括提升设备整体效率、减少设备损耗，集群协调控制和运行技术等。从互联网系统的角度来看，能源路由器是物理系统与信息系统深度融合的网络节点装置，通过通信接口，达到信息流与能量流相互制约的作用。从具体装置来看，能源路由器装置是新一代能源管理系统的具体实施装置，在实际应用中智能管理系统的调控指令，包括能源的高效传输、低损耗转换、高度能源自由路由等。通过这些装置，实现能源的远距离、高功率、低损耗传输和调配，完成不同地区上传能源的全网优化分配，实现不同地区用能需求的全网调配。优化的能源路由方式与低功耗能量传输装置的结合是实现能源互联互通，共享能源生产与分配的核心环节。在腾讯发布的能源连接器（TencentEnerLink）中，其数据连接模块就是能源路由器的一种形式，是城市能源数字化发展趋势能源终端即插即用的核心部分，其提供连接数据、业务、用户和生态以及敏捷开发的能力，并内置能源行业组件和业务主题模板，连通丰富多彩的生态应用，帮助企业快速构建能碳管理，内外部业务协同、数字营销和敏捷创新的能力，满足企业数字化转型和绿色低碳发展的需求。能源路由器柔性直流配电网及电力电子装备中，需要利用高压大容量的功率半导体器件实现能量的变换。目前主流的功率半导体器件主要包括可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristor，GTO），IGCT，栅极注入增强晶体管（InjectionEnhancedGateTransistor，IEGT），IGBT等。晶体管类器件IGBT和IEGT通过门极电压控制开通关断，所需的驱动功率小，驱动电路设计也较为简单，允许工作的开关频率较高。(三)功率半导体技术25图17：IGCTPlus器件数字能源装备技术(四)设备虚拟化技术面对城市生活中大规模、多种类的分布式光伏设备、电池设备、可调负荷、储能装备等资源，通过分布式调控技术解决分布式能源资源接入导致的波动性、随机性、不确定性等问题，提高用户的供能质量。分布式调控技术的特点在于城市区域内的分布式资源可以互相通信，交换设备状态、设备性能、设备告警等信息，并根据得到的信息进行更新迭代、安全模型运算，达到系统内部的功率动态平衡的过程。分布式调控技术也是后续综合能源系统技术、虚拟电厂技术的基础技术支撑。分布式调控技术目前主流的IGBT器件是采用模块封装方式。但是ABB等公司也开发PressPack（压接式）IGBT，尤其最近几年压接式封装安全可靠性优势使其在高压直流输电系统中越来越受欢迎。晶闸管器件通常能够实现更大的电流等级，因此早期的高压大功率器件主要是晶闸管类器件，如GTO和IGCT。相比于交流电网应用，在直流电网中，中高压大容量AC-DC换流器、直流变压器以及直流断路器等关键设备均具有很多新的特点，这些特点很大程度上规避了IGCT运行频率较低（<1kHz）的劣势，为IGCT在直流电网中的应用带来了契机。清华大学与株洲中车时代电气股份有限公司合作，在2019年成功研制了直流电网用新一代IGCT-Plus器件（图17）。虚拟电厂是将分布式发电机组(distributedgeneration，DG)、可控负荷(dispatch-ableload，DL)和分布式储能设施(distributedenergystorage，DES)有机结合，通过配套的调控技术、通信技术实现对各类DER进行整合调控的载体。虚拟电厂结构区别于传统电厂的典型不受地域分布上的分散性的限制。从某种意义讲，虚拟电厂可以看作是一种先进的区域性电能集中管理模式，该模式无需对电网进行结构改造就能有效整合区域内各种形态和特性的电源与用电负荷，对区域内的发电和用电单元实施经济高效的控制，虚拟电厂作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行，对外可等效成一个可控的电力管理系统。这个系统对外既可作为“正电厂”向系统供电，也可作为“负电厂”消纳系统的电力。虚拟电厂应该实现如下功能：网络通信及管理功能；分布式资源发电管理功能；新能源发电功率预测功能；用电负荷预测及管理功能；数据管理及分析功能；实时数据监控功能；分布式资源协同控制功能；电力市场中的交易经营能力。虚拟电厂具有多样化分布式电源集成的互补性和丰富的调控手段。因此，虚拟电厂在电力市场中既可以参与前期市场报价、实时市场交易等，也可以参与调峰、调频等辅助市场服务辅助平衡市场，改变可再生能源一向被动的局面。因此，虚拟电厂（图18）是一种可以主动参与电力市场化交易的技术，可以参与前期的市场报价、实时电力市场交易，也可以参与电网的需求侧响应、调峰、调频等辅助市场服务等，加强可再生能源的灵活调节性，挖掘可调负荷的沉默成本，改变被动的局面。图18：虚拟电厂运营平台26数字能源装备技术电力调度平台多平台、多系统互动协同虚拟电厂智能管控运营平台交易中心平台应用视角技术架构国际标准智能管控系统便捷接入异构承载安全传输先进安全通信行为模式提取开放运营技术代理机制价值传导闭环优化调控能量视角信息视角价值视角调控优化分解商业模式市场机制动态精准聚合虚拟电厂图19：云储能技术形态27数字能源装备技术云储能（图19）是一种基于已建成的现有电网的共享式储能技术，可以将存量巨大而利用率极低、碎片化存在的电池储能设备（如铅酸电池、磷酸铁锂电池、三元电池等）通过互联网化能量管控和运营来提高有效利用率，使用户可以随时、随地、按需使用由集中式或分布式的储能设施构成的共享储能资源，并按照使用需求而支付服务费。通过互联网化的能量管控与协同，根据不同省份峰谷电价的波动与不同时间用电负载变化，使这些碎片化的储能设备在峰电价时放电，谷电价时储电，达到削峰填谷，降低用户侧用电成本的目的。通过能量信息化与网络化管控，可以将碎片化的电池以物流配送方式配送，实现“能量跟着用户走”，挖掘电池资源的沉没成本，这有效提高电池的利用率，降低用户购买与使用电池的成本，同时也可以实现电池资产在能量需求层面的细粒度复用，实现电池的有效梯次利用。云储能依赖于共享资源而达到规模效益，使用户可以更加方便地使用低价地电网电能和自建的分布式电源电能。云储能可以综合利用集中式的储能设施或聚合分布式的储能资源为用户提供储能服务。云储能可将原本分散的用户侧的储能装置集中到云端，用云端的虚拟储能容量来代替用户侧的实体储能。云端的虚拟储能容量以大规模的储能设备为主要支撑，以分布式的储能资源为辅助，可以为大量的用户提供分布式的储能服务。云储能居民用户小商业用户云储能用户储能设施电力市场云储能提供商控制运营储能设施并为用户提供云储能服务的企业使用云储能服务的用户云储能锂离子电池液流电池......CAES我的电池负荷负荷PV我的电池$$$010100110响应云储能用户的储能使用需求的储能实体优化调度数字基础共性技术作为清洁、节能的新型交通工具，电动汽车在城市能源数字化的发展下有着举足轻重的作用。由于汽车燃油的巨大消耗将危及中国的能源安全，且燃油汽车的尾气排放导致多个城市出现不同程度的雾霾天气，大力发展以电动汽车为代表的新能源汽车，已上升到了中国的国家战略层面。同时中国政府也高度重视电动汽车充电基础设施的建设，将充电设施列为新兴的城市基础设施。一方面，大规模电动汽车接入电网充电导致负荷增长，若大量电动汽车集中在负荷高峰时段充电，则将进一步加剧电网负荷峰谷差，加重电力系统的负担，对系统运行的可靠性和经济性产生负面影响。另一方面，电动汽车可以作为分布式储能资源参与电网的互动，如调峰、调频、需求响应等，并且可以提高城市区域的消纳新能源发电能力。因此，为解决电动汽车充电时间和空间分布的不确定性给电网带来的随机性，电动汽车与电网的互动技术至关重要,包括电动汽车接入电网充电技术、电动汽车电池向电网放电技术、智能电网与电动汽车互联互通协同技术。通过电动汽车与智能电网的互动，实现电网大规模地接入电动汽车，通过电能在电动汽车和电网间的双向流动，实现削峰填谷、节能降耗目标。具体技术包括通过对电动汽车集群的分层、分布式充放电优化控制策略、有序充放电控制等，实现对电动汽车充放电的控制引导和与负荷、新能源的有效互动，通过对电动汽车的控制平抑负荷波动、消纳新能源,基于大数据分析的实时信息发布机制，通过反映发电成本、阻塞成本、电网固定成本的实时节点电价，引导电动汽车到合适的充电站充电，从而缓解电网阻塞，提升电网安全经济运行水平（图20）。28图20：车网互动模式示意图电池电动汽车电网互动桩电动汽车成为电网的“充电宝”电网可再生能源云平台车网互动图21：微型传感器件城市能源数字化下的传感器信号采集远比目前丰富，需要对城市的基础设施、环境、分布式能源设备等方面信息进行识别、采集、监控。例如：通过广泛使用的智能插座，实时获取终端用户电能质量监测数据；通过成本低廉、可靠性高的电压、电流传感器，获取用户负荷数据和系统内实时频率、潮流等；通过光照、风速等传感器，预测分布式能源出力信息等等。将传感器连接成网络并进行数据的收集与处理已成为各个工业领域产业升级的重要方向，也成为物联网、工业互联网、能源互联网等概念的主要标志之一。在城市能源数字化中，传感器网络是人们观察各种能源从“发”到“用”全过程的“眼睛”。从火电厂的发电机到居民区的变压器，从风力发电机的叶片到太阳能光伏板，低成本、高质量的传感29数字基础共性技术数字化转型下的城市能源系统具备“分布式、联起来、开放性”的特征，涵盖大规模分布式能量的收集与存储，实现能量的双向流动。为了实现该目标，就必须利用物联网传感器技术，实现信息的快速、广泛、准确采集，通过信息交互，实现不同区域、不同类型的能源生产与消费者能量双向流动与优化控制。3.2数字基础共性技术(一)泛在低耗精确传感技术借助电力线作为传输媒介、利用电力线通信方式支持信息的高速、双向传输，可有效节省布线资源，使电网集控制终端、数据通信、能量传输于一身。随着近期技术的发展，电力线通信系统物理层的数据传输率已超过了200Mbps。当工作带宽进一步提高且充分考虑利用电力线三相之间形成的多输入多输出构架后，系统物理层有望达到Gbps的量级。电力线通信应用范围可扩展到包括Internet接入、家庭联网、家庭智能控制、新能源监控及电力安全生产等众多领域。依托能源网络实现信息传输的电力线通信技术，将在能源互联多种能源与信息的有机融合发挥至关重要的作用。30器能够收集海量的数据，并为城市数字化能源系统内的相关机构提供可用的信息，如在电厂安全运行监控和故障预警方面，通过使用温度、电压、电流、烟感、水浸等传感器的应用，电厂维护人员可以对电厂内的发电设备进行运行状态的监控，对设备的监控数据进行故障分析预警等操作，降低电厂内部及发电设备的安全风险，并减少人力维护成本。经过进一步的分析与处理，传感器网络所提供的信息能够在如下的几个方面产生巨大的价值：①提高城市能源系统中设备的运行效率、可靠性与预期寿命；②提高包含电力网络在内的多能源系统的稳定性与可靠性；③提高城市能源系统各个环节预测与调度等工作的灵活性和有效性；④完善城市能源系统事故前预警机制及事故后快速反应与恢复机制；⑤有效地减少城市能源系统各环节中的人力成本。数字化的城市能源系统有可能成为智能终端传感器和传感网络使用的最大用户。海量信息采集技术为城市能源数字化下更多类型、更广分布范围、更大数量规模的分布式电源和负荷的计量、监测提供基础支撑。清华大学研制了基于磁纳米技术的微型磁场/电流传感器件和基于集成光学的电场/电压传感器件（图21），覆盖从直流到GHz级的稳态、暂态信号测量。开发了基于微型传感器件的宽频测量系统，已在广东、四川电网投入运行。数字基础共性技术(二)高速无阻多元通信技术在城市能源数字化转型下,城市需要连接的智能设备的种类和数量将会达到海量级别，随之产生的海量信息是否能够准确及时的传递给控制中心，将影响转型的成败。利用可靠、廉价的通信方式实现采集数据的上传，对城市能源数字化转型能否经济可靠地推进有重要意义。数字孪生被定义为以数字化方式创建物理实体的虚拟实体，借助历史数据、实时数据以及算法模型等，模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期过程的技术手段。数字孪生有助于优化业务绩效，能够对真实世界实现基于跨一系列维度的、大规模的、实时的测量。在城市能源数字化下，数字孪生构建的关键技术环节包括物理系统的量测感知、数字空间建模、仿真分析决策以及云计算环境。量测感知是对能源互联网物理实体分析控制的前提。为此，需要在物理系统中布置众多传感器，并且还需解决与数据量测、传输、处理、存储、搜索相关的一系列技术问题。在数字空间中如何进行建模取决于应用的需求，可以通过建立不同类型的数学模型反映物理实体不同时间尺度和空间尺度的特征，只要这些特征和物理实体当前状态相符即可。仿真分析决策环节首先对数字空间的能源互联网进行优化计算，然后通过仿真验证决策的合理性和有效性，再对数字能源互联网进行复杂不确定场景的沙盘推演，最终得到合理决策指令并下发至物理系统。云计算环境是连接物理系统和数字空间的桥梁，可以利用已经掌握的能源互联网物理规律和传感器量测数据，再借助大数据分析和高性能仿真技术，实现对能源互联网的数字建模和仿真模拟，计算结果可实时反馈至物理系统，传感器数据同样可实时传递给数字镜像以实现同步。31另外通过公共网络(如互联网、电信网、广播电视网等)或专用网络（根据行业特性单独组建的有线网络、无线网络）为城市能源的数字化提供大容量、高带宽、低时延的光网络和全程覆盖的无线宽带网络，可以接入用电信息采集传感器、配变电监控、负荷控制、应急通信等能源用电业务。数字基础共性技术(三)全域多维数字孪生技术城市能源数字化转型下，电力电子器件、直流输电线路以及新能源发电的不断接入，城市能源互联网的动态特性日趋复杂，而数字孪生技术充分利用能源互联网的物理模型、在线量测数据、历史运行数据，并集成电气、流体、热力、计算机、通信、气候、经济等多学科知识进行多物理量、多时空尺度、多概率的仿真，通过在虚拟空间中为能源互联网的分析、洞察与调控提供了新的解决方案。能源数字孪生（TencentEnerTwin）能源数字孪生是腾讯面向能效优化、业务智能、生产安全等复杂问题场景，基于3D引擎、人工智能。高性能计算、音视频加速等全真互联技术，提供物理实体和数字空间实时映射、预测与仿真、联动反馈的数字孪生平台产品。其提供强大的融合AI建模技术，对企业生产运行过程进行能效优化，助力企业节能降碳。以高逼真、沉浸式的方式，对企业生产运行过程进行实时地状态监测、风险预警、故障诊断和联动反馈。提供业务过程的数字化映射和实时分析、仿真，提高操作培训效果、安全生产水平和应急指挥能力。(1)三维可视化云端渲染：三维可视化引擎采用云渲染技术，具有超高的安全性，无需下载模型数据到本地，直接在云端进行渲染计算，充分保证数字工厂三维模型的安全性。(2)全域数字模型：以空间为核心，构建一套可扩展的区域数据模型，兼容OGC/IFC/I3S/-STEP的统一数据模型，展现“人”在不同的“空间”针对某项事“物”从事的活动。(3)业务扩展：可根据工厂设备、资产、物资的业务特点定制开发或集成监控系统（SCADA、DCS、视频监控等），以及各类生产、安环、决策、节能业务系统。32数字能源装备技术图22：EnerTwin产品能力建模高效率X模型高精度X极速体验·实时数据驱动·云渲染、多屏互动··支持智能模型和机理模型混合建模·AI视觉巡检模型、运筹优化模型、数据智能模型、电力知识图谱边缘智能/企业级智能计算·高性能AI模型在线训练、编排&调度·预测推理等AI服务··物理实体状态、环境变化等事件联动·空间维度进行规则联动或聚合计算能源数字孪生TencentEnerTwin3D模型智能模型AI服务实时映射高性能算力低时延网络通信33数字基础共性技术云计算技术是一种基于虚拟化技术，将网络中独立分布的物理计算机资源统一管理起来，形成可分配计算资源、存储资源和通信资源，并以虚拟资源的形式进行资源的调度、分配和使用，从而实现物理资源的充分、高效利用，满足不同资源需求的实时响应。在城市能源数字化转型的过程中，面临着城市能源数据计算复杂、设备监测困难、多种设备互联互通难实现等问题。借助云计算技术高灵活性、可扩展性和虚拟化的优势，城市可以通过建设虚拟平台，实现对设备终端的数据备份、迁移和扩展。云计算通过网络“云”将巨大的能源数据计算处理分解，通过多部服务器组成的系统进行处理和分析，在很短的时间内（几秒钟）完成对数以万计的城市能源数据的处理，从而高效的支撑城市能源的数字化转型。在城市智能电网中，云计算使电气设备的实时状态得以传送与储存。云计算利用感知技术将电气设备的实时状态传送至管理中心，对实时数据进行预警分析评估及预测功能可以实现实时监测系统状态，从而实现智能电网安全平稳运行的目的。就建设城市电力市场而言，云计算将资源紧密耦合，不同市场主体形式参与电力市场，实现新供需形势下的能源资源精确匹配和优化配置。大数据技术是一种用于快速计算和实时处理大规模、多维度数据的信息技术，包括数据采集和清洗、数据存储和分类、分布式并行处理、多级缓存和数据同步、计算机软硬件结合和网络等技术。大数据技术应用于处理海量、高增长率和多样化的数据，以提供更强的决策能力、流程执行能力和业务洞察力。大数据技术主要应用并服务于城市能源数字化的规划、运行、安全、交易、服务这五大方面。面向能源的云计算能源大数据(四)高效弹性数字平台技术34数字基础共性技术在城市能源数字化规划方面，大数据技术可以提供更精确的决策边界、优化目标和求解算法。例如，在电动汽车充电桩和充电站的规划中，通过整合道路交通信息、配网运行信息、区域经济状况和群体行为习惯等数据，可以辅助充电站布点规划，缓解电动汽车充电资源紧张的问题，并为其提供参与源网侧互动的机会。在综合能源系统规划中，大数据可以全面反映地区能源系统的生产、输送和消费情况，识别能源供需链的薄弱环节，为区域能源网络规划和运行决策提供重要支持。在城市能源数字化运行管理方面，大数据技术可以提供充足的经验支持和先进的控制方法。例如，利用海量历史数据精准地预测拥有高比例可再生能源的地区供给和用户侧需求的市场互动，准确把握能源输送网络的状态，为经济调度能源和合理分配资源提供保障。大数据技术还可以增强城市能源数字化的安全性和可靠性，提高系统的灾害预警水平和事故应对能力。通过对能源系统的运行数据、历史故障数据和自然环境数据等进行关联分析，大数据技术能够评估灾害风险，实时扫描系统薄弱环节，提升系统的抗灾能力。大数据技术还可以促进各类能源交易的开展，孵化新的能源商业业态，增强能源市场的活力和韧性。城市能源数字化的市场具有参与主体多元化、交易场景复杂化、交易地点在线化和交易标的多样化的特点。通过大数据技术对市场的历史交易情况进行分析，可以寻找市场规律，提高自身决策水平，促进市场发挥资源优化配置的作用。大数据技术还能促进城市能源相关数据在政治、经济、社会等各个领域发挥价值，为能源行业之外的各类产业提供服务。例如，通过分析能源需求侧的数据，可以了解本地不同行业的能耗情况，分析产业的优势和劣势，制定合理的产业发展政策。35数字基础共性技术新能源充电安全监管大数据平台目前，新能源充电安全接入数据覆盖新能源汽车、充电基础设施、动力电池等物联网数据类型，终端种类不一、通信协议各不相同导致的数据采集难、接入兼容性难度高，融合分析难度高。另外，现有新能源汽车数据大多为静态数据，在数据融合基础上，迫切需要发掘海量数据的价值。最后，车、桩、电池数据割裂，亟需构建标准、一致的全域数据中心，打通业务壁垒，消除数据孤岛。腾讯云新能源充电安全监管大数据平台改变原有新能源汽车、充电基础设施服务、动力电池数据割裂的现状，服务地方安全监管机构，构建三网数据融合的大数据平台，构建立体、全生命周期的新能源设施大数据安全监管体系，推进充电基础设施、新能源汽车、动力电池数据的融合，基于物联网、大数据技术助力新能源充电相关安全监管机构提升监管与社会服务水平。(1)新能源充电设施监管：基于新能源汽车运行数据、新能源汽车动力电池溯源数据，整合国内外行业/企业标准查询、政策和市场情况、电池生产、回收利用及产业链配套信息，提供数据分析和数据可视化，为相关负有安全监管责任的机构提供动力电池全生命周期管理、新能源车辆全生命周期管理与运行状态监控告警、充电基础设施运行状态监控与告警等大数据应用。(2)新能源汽车安全监管：建立车辆发动机燃料、动力电池运行状态、车辆温度等运行状态数据的采集与全方位立体透视模型，对于新能源设施运行极值如：动力电池温度极值、车辆温度极值、动力电池电压极值等临界状态、车辆告警数据等进行安全监控告警，实时监测车辆的行驶状态和安全状态。车辆行驶或者充电过程中，监控平台通过统计分析在线车辆是否正常运行，通过平台掌握车辆的安全信息状态并及时预警。(3)新能源资讯服务与政府决策指导：政府对新能源汽车企业和产品监控信息查询、企业信息查询、车辆信息查询，以及了解电动汽车产业国内外标准的窗口，为相关企业查询最新标准动态信息，通过多维度的数据感知、标准一致的数据管理及实时互动的数据呈现，为政府监管机构提供决策参考。(4)面向企业、社会的运营服务平台：基于腾讯数据中台能力，构建三网融合的大数据平台，融合多系统数据，打破数据壁垒，为充电设施运营、车主服务等应用提供平台支撑。(五)自主学习人工智能技术人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。习总书记于2019年3月19日主持召开中央全面深化改革委员会第七次会议，通过了《关于促进人工智能和实体经济深度融合的指导意见》。2021年3月发布的《“十四五”规划纲要和2035年远景目标纲要》指出“十四五”期间，我国新一代人工智能产业将着重构建开源算法平台，并在学习推理与决策、图像图形等重点领域进行创新。随着人工智能技术的成熟发展和商业应用，城市能源数字化迎来了全新的智能解决方案。这些解决方案在城市能源系统的稳定性和高效运行方面发挥重要作用，并为城市能源电力相关业务的多元化发展和改进提供有效支持，提升电力系统的精益化和安全化运行水平。智能电网作为城市能源数字化发展的必然趋势，其核心在于实现电网的智能化。在这一过程中，人工智能技术扮演着关键角色。通过利用人工智能技术，可以实现智能电网的自适应控制和状态自感知，从而提高电网运行的安全性、经济性和可持续性。此外，在电力设备智能制造领域，人工智能技术也被广泛应用。例如，在变压器、铁塔、线缆等电力设备的生产过程中，借助人工智能技术对生产人员行为、生产设备状态和生产质量进行监测，可以充分提升电力设备生产过程的智能化水平。36数字基础共性技术电力设备图像识别输电线路部件视觉检测基于人工智能的故障识别和诊断技术管网漏点预警电网故障诊断基于用电行为的用户侧负荷预测配电网可靠性评估基于人工智能的模式识别和预测技术电力系统稳定性预测极端天气下输电线路损毁预测大电网调度策略配电网检修优化决策基于人工智能的控制和优化技术(1)用气负荷预测：基于历史供气数据，结合节假日、气象数据等信息，进行用户需求量预测，支持短期（如次日、小时级预测），中长期（月度、年度）负荷预测，用户需求预测、弹性分析和调节潜力分析。可对大用户分类预测，对大用户用气异常事件提前预测并发出预警。(2)辅助城市燃气企业经济性采购：提供全国天然气市场的供需形势和价格研判，预判全年需求，辅助年度采购合同；基于历史数据，预测高峰期（冬季）月度需求，结合民生、供暖以及工商业等不同保障度水平的需求量，预测供气缺口，基于冬季保供计划，辅助调整经营策略。(3)辅助运营安全：结合仿真平台进行管网监测，发现管网压力异常点，确保生产运营安全。(4)计划填报辅助与数据接入：支持调度人员在系统填报大用户的计划用量、未来的用户发展量等计划数据。计划值与用户发展量等计划数据参与负荷预测。37城市燃气负荷预测解决方案燃气企业生产系统普遍存在多个系统独立建设、数据割裂的历史遗留问题，多个系统数据不一致，数据质量不高，对于大数据汇聚、分析带来巨大困难。市燃气负荷预测除了企业内生产系统以外，还需要气象、节假日事件等公网数据，对于需求企业来说，获取以上数据的成本比较高。通过报表方式进行预测，结果传递具有一定的延迟性，在发生突发事件时无法发挥真正作用；亟需结合用户用气特点及行业发展趋势提供用气需求侧的智能预测。腾讯云城市燃气负荷预测解决方案助力以用能为中心的燃气企业服务向需求侧管理转型，将预测方式从“依赖专家经验”向“科学预测”的升级转型，从而提升预测精度，实现采销一体化管理。(六)分布自治边缘计算技术在城市能源数字化转型的进程中，城市配电网络呈现分布式、智能化、全互联的特征，使得算力需要分布式部署。而边缘计算可以在离数据来源和用户或设备更近的节点处理、执行计算，且拥有更大的可扩展性、更高的数据安全和主权及更多的数据处理和更低的响应延迟，因此，边缘计算在城市能源数字化转型中应用越来越广泛。数字基础共性技术(七)可信区块隐私计算技术区块链技术是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。具有去中心或弱中心化、不可篡改、全程留痕、可追溯、集体维护、公开透明等特点，基于区块链能够解决信息不对称问题，实现多个主体之间的协作信任与一致行动。近日国家能源局发布的指导意见指出，将充分发挥现代科技手段在事中事后监管中的作用，依托互联网、大数据、物联网、云计算、人工智能、区块链等新技术推动监管创新，而隐私计算在这其中可以起到核心基础关键作用。隐私计算技术使得区块链落地成为可能。单独的区块链的功能从技术角度局限在存证或溯源，但是完成具体业务不仅需要链上存储，还需要“计算”，链上计算或链下计算。因此，隐私计算和区块链的结合将会形成互补优势，更好的支持业务场景的落地，提升应用效果。38数字基础共性技术能源安全是国家的重中之重，而电网的安全和坚强是首先要保障的，大量控制保护技术的应用都为此目的服务。尤其随着我国电网逐渐从建设周期向维护周期转向，电网的安全运行面临很大的在智能配电自动化下，泛在电力物联网则采用点对点连接模式，结合子站/主站模式，主站下沉，实现就近控制，时延可以降低到毫秒级。这一模式变化必然使得计算资源下沉部署，驱动边缘计算得到应用。基于边缘计算的电网保护类业务能源场站多位于城市偏僻无人的地方，如光伏电站、风电场等以及大量的变电站等。不管是从提高生产和管理效率的角度，还是从电网安全的角度，都需要实现无人化的运维，要求在发电场、变电站部署算力，提升及时性和减少网络的依赖性。同时，电力设备的预测性维护，由于其数据的短期有效性，需要将计算能力部署在边缘，并集成AI能力，降低电网的故障概率。这些业务如果采用传统中心式部署的话，存在传输数据量大、时延长等缺点，通过部署边缘计算，降低了通信的时延，可以实现大部分巡维操作的本地处理，减少了大量数据传输的同时也减少了数据安全风险。基于边缘计算的巡检及运维类业务39图23：区块链技术在城市能源数字化转型中的应用区块链技术将极大改变能源系统生产和交易模式，能源交易主体可以点对点实现能源产品生产和交易、能源基础设施共享，并保证用户进行电力市场交易时的交易信息公开透明、数据安全存储，并且区块链可以将用户与电力市场之间达成的协议自动生成智能和与，达成长期的市场化交易；能源区块链还可实现数字化精准管理，未来将延伸到分布式交易微电网、能源金融、碳证交易和绿证核发、电动汽车等能源互联场景，区块链的去中心化、智能合约等特征正在被应用到城市能源价值链的多个环节。随着城市能源数字化转型发展，海量分布式电源、市场化交易等新型能源业务涉及更多能源形式、更广泛参与主体和更多元互动模式，这些维度的升级对能源系统内共识和信任建立、价值的转移提出很大挑战。区块链技术核心功能就是不依靠中心或者第三方机构，保障数据的真实可信，打破信任壁垒，极大降低了业务开展需要支付的信任成本，促进业务的高效开展。因此，区块链的优势特性将在能源电力领域发挥巨大的应用价值。如图23所示，区块链技术在城市能源数字化下的应用可以从功能维度、对象维度和属性维度等3个方面进行归纳和分析。在功能维度主要包括计量认证、市场交易、组织协同、能源金融四个方面；对象维度则可以分为源、网、荷、储等多个能源生产、传输、存储、消费环节；属性维度主要包括能源数字化转型中的能量流、信息流和价值流。区块链的应用可以有效的匹配城市能源政策发布、能源监管协同、能源容量分配、跨区电网稳定、电力供应安全、并网协议认定等各类能源管理场景，同时还将打破能源管理部门、能源监管机构、输配电运营商、电力供应网络之间的信息孤岛，使之形成自治、自洽的能源联盟平台。数字基础共性技术属性维度对象维度功能维度能量信息010101011010010价值能源金融源网荷储组织协同市场交易计量认证北京冬奥绿电溯源⁷国家电网公司经过四年的实践探索，已建成国内最大的能源区块链公共服务平台——“国网链”。公司依托国网链群打造包含绿电生产-交易-输配-消纳各环节参与的行业性/地域性绿电联盟，实现绿电生产、交易、消纳等全过程信息上链建立安全共识、互信高效的绿电交易通道与绿电溯源机制（图24）。为实现2022年冬奥绿电100%覆盖，北京冬奥场馆用户在北京电力交易中心及首都电力交易中心通过市场化直购电的方式与可再生能源电厂签订购电合同，并通过冬奥专项配电网工程为冬奥场馆输送绿电。北京冬奥绿电溯源应用通过集成电力营销、调控、交易等业务系统，获取冬奥绿电全流程关键环节原始信息，并以区块链多方共识、不可篡改等技术特性为基础，依托国网链，有效确保全链条各环节信息的真实性，构建可追溯的冬奥绿电信息体系，实现冬奥绿电来源、绿电结构、绿电传输、绿电使用等溯源信息可信、实时、多维度可视化展示。该方案为北京2022年冬奥会、冬残奥会100%使用清洁能源供电提供可信数据支撑，从而实现基于区块链的冬奥绿电可信溯源。40数字集成应用技术7资料来源：区块链创新应用平台。国家电网-基于“国网链”的绿电消纳与溯源应用。https://www.chain1024.com/app/112冬奥绿电生产数据冬奥绿电输送信息冬奥绿电交易信息冬奥绿电消纳信息绿电展示100%绿电覆盖绿电溯源政府公众奥组委参与冬奥绿电交易的可再生能源电厂国网北京电力数据中台全国统一电力市场交易平台区块链冬奥绿电溯源系统关键业务数据哈希加密上链国网链北京电力交易中心首都电力交易中心国网北京电力调控云冬奥场馆配电数据接入系统冬奥场馆用户PMS用采系统营销系统图24：基于“国网链”的绿电消纳与溯源应用3.3数字集成应用技术(一)多能流能量管理在能源传输环节，多能流能量管理尤为重要。多能流是城市能源网区别于传统电网的关键特征，冷、热、电、气等多类能量在能源网中的流动，充分体现了多类能量相互转换、耦合和作用的物理特性。多能流能量管理通过信息流调控能量流，可看作电力系统运行的大脑和神经中枢，其核心技术包括电力系统的监测、状态估计、潮流分析、安全分析、优化调度与闭环控制。多能流是能源网区别于传统电网的关键特征，冷、热、电、气等多类能量在能源网中的流动，充分体现了多类能量相互转换、耦合和作用的物理特性。新一代能源能量管理系统，需要在能源互联网基础上，基于物联网、云计算和大数据分析等先进技术，突破原有不同能量形式割裂化管理的窠臼，实现冷、热、电、气、交通等多种能量形式的协同调度和实时动态管理，以用户为中心，满足其不同品位的能量需求，实现能源梯度利用。能量管理系统（EnergyManagementSystem，EMS）在功能上可以实现数据采集和监控、态势感知、协同优化调度、安全分析和安全控制等，安全分析功能保证了电力系统处于安全运行状态，当感知到系统处于不安全状态时，通过安全控制策略将系统拉回安全状态。将传统电网能量管理问题拓展到包含电力、天然气和冷热等多能流系统的综合能量管理问题，提出涵盖不同动态特性的多能流耦合建模与状态估计技术；通过多能流的协同计算，统一求解电网潮流、热网水力和热力工况及天然气网工况，进而提出多能流系统多时间尺度安全分析方法和严重性评估指标；通过多能流协同能量管理，可显著提高终端用户的综合用能水平。另外，通过“云边端”的能源管理技术，可以将城市分散区域的能量管理系统搬到云端，将基础的数据采集服务、设备控制执行留在本地，通过通信技术实现远程的监控与管理，在云端进行数据汇集、大数据分析、数据预警等，提供关于监控、分析、优化、交易等一系列的解决方案综合能源服务。41数字集成应用技术42数字集成应用技术智慧电厂解决方案在新型智慧电厂建设过程中，存在多家应用服务商各自建设，交付的应用、数据完全割裂的情况，对客户的统一管理、运维、分析带来巨大困难。智慧电厂涉及专业领域多，不能通过单一应用简单复制来满足各类用户需求，需要支撑应用服务多样性的一站式服务平台。此外，随着移动应用的普及，电力企业传统信息化由传统的PC端向多端应用发展、对信息化系统的改造升级要求迫切。腾讯云智慧电厂解决方案可应用于智慧电厂底座平台、工业大数据平台、工业APP、智慧电厂AI平台等，利用云计算、大数据分析、物联网、人工智能、移动平台、虚拟现实等新概念和新技术，对传统电厂进行系统升级，建设更安全、更高效、更经济、更环保的现代化智慧电厂。在数字化技术日新月异发展的背景下，数字化赋能传统产业转型升级步入新常态，发电侧需要转变粗放型管理模式，推进提升管控力度、降本增效，在此背景下，智能发电服务的兴起既顺应时代发展，又是传统发电侧自我革新的必经之路。基于大数据服务、AI服务、工业APP、SaaS化服务、数字孪生等的智能发电服务对传统电厂进行系统升级，建设更安全、更高效、更经济、更环保的现代化智慧电厂。“智能发电”是以自动化、数字化、信息化为基础，综合应用互联网、大数据等资源，充分发挥计算机的信息处理能力，集成统一的一体化数据平台、一体化管控系统、智能传感与执行、智能控制和优化算法、数据挖掘以及精细化管理决策等技术，形成一种具备自趋优、自学习、自恢复、自适应、自组织等特征的智能发电运行控制与管理模式，以实现安全、高效、环保的运行目标，并具有强大的外界环境适应能力。通过建设发电设备状态检测、厂级监控、运行优化、故障诊断和评估等系统，可以对发电机组启动、调试、正常运行、停运和维修进行全过程的电能质量、发电煤耗、环保排放等质量问题进行在线诊断追溯，及时发现异常原因并进行相应处置，实现发电生产过程质量问题全程追溯，以消除各类生产质量问题，保障发电生产持续开展。(二)智能发电服务43数字集成应用技术(1)智慧电厂底座平台：内置通用业务、工具业务和工业场景微服务，并为各类工业APP的开发、部署提供一体化技术支撑平台。以数据为核心要素实现全面连接，构建起全要素、全产业链、全价值链融合的新制造体系和新产业生态，是数字化转型的关键支撑和重要途径。(2)智慧电厂AI平台：基于机器学习、深度学习，构建锅炉优化模型、设备故障分析预警模型等智能化预警模型。通过视频AI分析，基于企业实际场景，实现智能判断，例如安全帽检测，明火检测，工作规程检测等，实现实时安全监控，切实降低企业风险。(3)工业大数据平台：全面支撑海量工业实时数据、非结构化数据、结构化数据的存储和分析。基于数据和设备机理相结合的模型构建提供设备故障预测、诊断等智能化运维应用，通过数据治理平台，围绕工业企业的核心业务流程进行数字化建模，并构建领域主题库及业务关键指标分析。运维业务提升方案电厂存在厂区大、设备多、环境复杂等特点，巡检工作重，需要消耗大量人工。此外，电厂设备多且工艺流程复杂，生产过程中存在许多风险区域，安全的生产需要运检人员能够熟练掌握工艺和设备运行原理，而运检人员大多通过图纸与文档的方式学习，需要通过多年工作实践进行积累。随着电厂“少人值守”的建设趋势，运维人员工作量越来越大，对运维人员能力和工作效率要求越来越高。腾讯通过运检业务提升方案，减少IT维护工作量，减少电厂运维人员工作负荷；将AI图像识别用在日常巡检工作，提升人员工作效率；通过设备三维可视化，帮助运检人员更快速理解电厂工艺流程，提升专业能力。电厂运检业务提升方案通过超融合一体机解决方案，实现电厂信息化资源“云化”。通过搭建数字化孪生平台，连接电厂数据，将人员定位、视频识别等数据进行融合，实现实时直观的呈现。基于能源数字孪生EnerTwin的AI图像识别能力，对现场作业风险行为进行监测，对设备缺陷进行识别，同时也提供一站式AI训练运行平台，对于不同场景模型训练提供支撑能力，满足更多智能应用的开发。数字集成应用技术44图25：智慧风电服务软件移动端展示(1)降低IT成本，减少运维工作量：针对电厂数据安全需求高和IT运维能力有限的特点，提出TStack超融合一体机解决方案，此方案降低IT投资和运维成本，为电厂“上云”提供了解决方案。(2)提高巡检效率，降低运营风险：利用AI图像识别技术和算法，实现电厂采集数据分析，提高数据分析效率和分析质量，减轻巡检人员工作强度、提高工作效率，降低运营风险。(3)提高运检人员专业技能，减少培养周期：运行、检修人员更直观、实时监测到设备工作原理和状态，便于深化理解生产工艺原理，提高专业技能水平。同时，当故障发生时，可以更加快速、准确定位到故障点，提高工作效率。EnerTwin全面赋能数据连接TStack超融合一体机数据连接其他IT服务资源赋能监控高效检维修信息告知可视化赋能自动化告警智能化监控实时监控故障识别厂区可视化设备可视化安全预警能源连接器TencenEnterLinkEnerTwin-3DEnerTwin-Al运行班监控人员检修班检修人员45智慧新能源解决方案建设智慧新能源体系，不仅是实现新能源电站运行期的运营维护，而是支撑新能源业务板块前期、运行、检修、优化全生命周期复杂的市场经营、运行维护、运营优化过程。新能源场站建设投资规模较大，因此建设前的规划设计仿真特别重要，建设过程的监管也是新能源电站成功的保障。腾讯云智慧新能源解决方案基于云计算、物联网、大数据、人工智能等先进技术，为光伏、风电等新能源企业提供面向研发设计、运行维护、运营管控的全周期智慧化服务。(1)智慧光伏：电站数据采集与对接通过架设必要的物联网数据采集设备，构建成物物相连的网络系统，对所有电站数据进行实时采集，汇聚至大数据云平台；通过先进的大数据技术对数据进行存储和完善的分析处理，再由订阅系统按需求推至综合应用平台；应用平台通过电站分析、故障预警、智能报表、智能运维、基础支撑系统，采用实现光伏电站运维智能化。光伏电站运维监控实现多级状态监视、主要参数、指标的历史数据以及趋势的显示。可以展示所有光伏电站的电站状态、实时告警、越限警示、电站PR、等效利用小时数和在线诊断的统计数据与分析。(2)智慧风电：如图26的智慧风电服务软件移动端展示，智能办公主界面的实时监控模块可以远程查看各个风电场能源并网、待机、维修、中断、故障等相关信息，判断区域内所有风机所处的细分状态，比如风机在并网时，根据其他数据可以细分为可限负荷或自降容状态；风机处于待机状态下根据风速对风角度以及历史操作记录可以细分为可启动状态或不启动状态；风机处于故障状态下，结合首出故障点以及是否可复位的专家知识库可以细分为可自动复位状态或不可自动复位状态；根据风机所处状态进行对应的干预：启动、停机、复位、有功限制等；实现风电集中监控系统，具备对区域内所有风机关键数据的完全监控权，包括故障后的自动复位、待机风机的自动启动、风机异常或者关键数据超温后的自降容运行以及自动停机。图26：智慧风电服务软件移动端展示数字集成应用技术(三)综合能源服务平台目前，综合能源服务面临着多种需求寻找不同供应商建设应用、集成成本高，不同项目不同平台产生数据孤岛，线上线下连接困难、难以形成用户与数据积累等问题。综合能源服务平台可以通过积木式组装不同供应商应用、轻松连接数据孤岛，满足各类细分场景需求，包括用能企业能源管理、园区能源管理、地方能源产业平台、地方大数据平台等，提供配电监测、设备用能监测、建筑用能监测等能耗在线监测与多种能源统一监测、储能管理、用能深度分析、电费与交易管理等综合能源管理，形成源-网-荷-储智能协同的智慧能效管理解决方案。综合能源服务平台可以为城市能源的数字化转型提供一揽子的综合服务，如虚拟电厂、新能源发电站建设维护、碳排放核查、售电服务等，是城市进行综合能源服务商转变的基础。针对售电业务，城市售电公司通过与上游发电企业协商，降低客户和自身的购电成本，通过电力交易平台开展双边协商交易或集中交易。在此过程中，售电公司需要完全打通发电方和购电方，一方面要把发电厂的发电成本实时统计出来，一方面要精准预测用电量，帮助企业更经济稳定的运营，平台需要具备供购售电竞价、成本计算、售电营销、客户服务、合同管理、购电管理、负荷预测、能效管理、偏差考核等全方位信息化的解决方案。46综合能源服务平台解决方案综合能源服务具有产业链长、专业性强、高度细分的特点，服务商很难仅依靠自身资源，满足多样化的需求，需要以平台化的方式，整合产业链各环节资源，通过高效匹配、组合和对接，用户提供“量身定制”的综合能源服务方案。此外，综合能源领域有众多的细分供应商，其产品和服务之间往往采用烟囱式建设，造成数据孤岛。在综合能源服务项目上集成这些产品的复杂度和成本高，实施周期长。平台运营方亟需借鉴互联网平台运营思维，采用科学的运营工具，通过用户画像、行为分析等数据洞察快速触达用户，智能化匹配供需双方，实现运营数据常态分析与业务持续提升闭环管控。基于腾讯能源连接器TencentEnerLink，通过模块预集成、松耦合的方式，快速构建满足多样化需求的综合能源服务平台。该平台采用互联网思维设计，汇集综合能源企业及生态伙伴的产品和服务，提供能源数据汇接、能源应用连接、低代码开发、智能营销等一系列技术组件及互联网平台运营工具，打通产业链关键环节流程和数据，降低集成难度和成本；帮助综合能源平台运营商快速触达用户，建立供需之间的对接和综能生态，并帮助实现持续的平台商业化运营。数字集成应用技术47图27：腾讯综合能源服务平台解决方案数字集成应用技术物联接入/物联安全/能源物联协议能源数据汇接与资产管理BI可视化工具碳引擎能源监测与分析地热能太阳能Solar薄膜发电风能节能设计墙体保温地面保温充电预约全渠道统一交互中心用户画像精准营销积分商城资产租赁资产融资保险变电房代运维安装；维护、修理排水管道等碳排查碳监测无人机自主巡检巡检机器人备品备件库存优化物流跟踪空调节能控制防盗/锁具一氧化碳监控基于数据的远程诊断和建议智能表计优化调度低代码开发统一账号管理区块链开发应用接口连接器企业微信/微信互通智能客服智能营销能源电商服务平台能源行业主题仓库能源生态协同工作台微信小程序H5开发支撑平台·能源连接器（TencentEnerLink）能源数据汇接能源清洁能源碳资产管理节能施工服务电动汽车营销服务一体化客户能源管理远程智能巡检透明工厂综合能源服务商零碳园区能源电商低碳建筑预测性维护绿色供应链清洁能源维修服务金融服务设备运行状态监测设备用户服务能源业务集成用户连接生态互联面向领域(1)平台提供了数据汇接、应用集成、低代码开发、电商平台等底层技术能力，生态伙伴可灵活调用，快速构建创新应用，减少应用集成的复杂度，能快速响应客户需求。同时应用开发商可以聚焦自己的核心能力，专注于自己擅长的特定业务领域。(2)用能企业可以根据业务场景需求，灵活选择最适合自己的综能应用组合，通过一站式选配、乐高式按需组装，快速构建自己的能源管理平台，大大缩短平台的建设时间和成本。(3)利用数字化营销平台，建立标准化、智能化的运营流程，形成平台管理闭环机制，实现业务在线化、社交化、一体化协同，提升服务和运营效率。帮助平台运营商快速触达用户，打通上下游，拓展双碳、能效优化、代运维和供需撮合交易等增值服务。(四)能源服务机器人在工业领域，机器人早已成为制造业皇冠顶端的明珠。《“十四五”机器人产业发展规划》指出，到2025年，我国将成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地。与此同时，机器人的全面普及也正在加速，其中服务机器人的普及及应用成为了一片蓝海。从数据看，2021年全球服务机器人需求端销售额达到146亿美元，增速32.2%，特斯拉、戴森等企业也纷纷投身到服务机器人的研发与制造领域。按照国际机器人联盟（IFR）的定义，服务机器人是指用于非制造业、以服务为核心的自主或半自主机器人。服务机器人应用于能源行业有助于降低行业的危险性，服务于能源生产、转换/传输、消费、存储各环节的特种机器人具有一种或多种的功能，可替代或辅助设备巡检、带电抢修和维护作业，同时还可以提高生产效率和工作的精度，推动能源行业的进一步发展。能源服务机器人可以逐步替代人工作业，并可以越来越多的开展一些重复、繁琐、危险以及人力无法完成的工作，应用场景也在不断扩展，主要包括发电厂的机器人巡检、水电站的水下机器人检测、输电线路变电站巡检，其产业发展前景颇具规模。48数字集成应用技术如风电行业，风力发电机在经年累月的运行过程中，容易产生物理缺陷，风机叶片巡检无人机可搭载光学、声学等传感器对风机叶片、主机进行非接触式检测，用以判断设备健康状态，评估进一步检修的必要性。输电线路巡检无人机结合无人机机场，巡检路径自动规划，可完成巡检过程全自主，无需人工干预即可完成对设备外观等物理检测，大大节省人工到达所耗费的时间，提高检测效率，节省用工成本，实现输变配现场作业向自动化，智能化转型，逐步实现人工智能辅助或替代人工设备巡视和状态研判。很多电力营业厅中都引进了智能服务机器人，该机器人能够使用人工智能技术代替人工客服接听用户电话，提供查询、咨询、预订、投诉等来电接听服务，解答客户问题，采集客户信息。智能服务机器人的应用很大程度减少了营业厅业务人员的压力，可以在人流量的高峰期进行优化服务，提供相关业务办理服务，增强客户的体验，同时也促进了营业厅智能服务的进步。能源生产领域能源转换传输领域能源消费领域智慧变电站解决方案变电站部署的监测装置、摄像头等系统越来越多，但是对采集到的监控数据特别是图像和视频数据的分析，主要还是依靠人工，一方面分析效率低、人工分析的工作量大，另外数据分析的质量和完整性也难以保证。此外，变电站现场施工和检修作业的安全非常重要，传统上主要采用在现场派人监督的方式，既存在安全监督工作量大、人手不足的问题，又容易造成管理上的漏洞，需要考虑利用数字化手段提高安全监督的工作效率和管理质量。腾讯智慧变电站解决方案利用AI和图像识别技术，对巡检机器人、摄像头、监测装置等采集的图像数据进行智能识别，自动发现变电站设备、系统运行状态、内外部环境和现场作业的异常状况，并以全景智慧监控的形式进行实时、直观展示，帮助运行人员快速掌握变电站关键信息并及时响应。49图28：腾讯智慧变电站解决方案数字集成应用技术云端-电网数字孪生平台TencentEnerTwin模型下发边缘侧-变电站边缘物联代理视频流视频采集感知设备视频监控多维展示状态分析故障诊断数字运检安全生产移动作业时序数据物联感知告警信息出现了分体式移动储能充电机器人。新能源汽车带给用户良好驾乘、出行体验，但在使用过程中续航焦虑、充电难、充电体验差等问题，也迅速暴露出来。针对这些痛点，移动充电是很重要的一条技术路线。分体式移动储能充电机器人，协同智能移动充电模块、机器站，为新能源汽车提供移动充电综合服务的系统解决方案，可广泛应用于商场、写字楼、小区、园区等多种停车场环境，实现“车桩分离”，彻底解放了固定充电停车位。能源存储领域50(1)全天候、准实时：通过巡检机器人、高清摄像头、无人机等终端，可实现变电站无人值守、离线任务规划、远程精细化高频常态自动作业，保障全天候在线和实时性监控、巡检作业。(2)智能化、无人化：利用AI图像识别技术和算法，实现对变电站采集数据的智能化分析，大大提高数据分析效率和分析质量，帮助工作人员减轻工作强度、提高工作效率，从而逐步替代人工现场巡视，为最终实现变电站无人化巡视奠定基础。(3)降成本、保安全：通过数智化手段赋能变电站安全作业管控，规范现场人员操作，有效节省了管控成本，降低了安全事故风险。数字集成应用技术(五)电碳服务平台我国目前采用区域或省级平均碳排放因子来计算用电间接碳排放量，随着可再生能源发电比例的上升，用电碳排放因子的时空差异性将日益明显。为了解决用电碳排放因子的精确核算问题，碳排放流理论通过给电力潮流打上“碳标签”的方式，对用户的每一度电进行碳排放溯源。应用该方法能够计算不同时间、地区度电含碳量差异化用电碳排放因子，实时、精准的呈现电力系统碳排放从产生到传输的全过程画像。电碳服务平台由实时碳追踪和综合碳分析两大主要功能模块组成，实时碳追踪模块基于电网实时运行数据，利用数字化专业技术底座，汇聚的海量电网全域量测数据，依托数据中台强大算力，动态解析电网实时拓扑，实现亿级数据量的分钟级计算，基于内嵌的碳排放流算法，支撑电网实时潮流分析、电碳测算和碳流追踪分析，可实现电网全环节碳排放的实时在线计算与分析，并且计算碳排放在不同时段和不同地区的流动与分布情况，综合碳分析模块基于碳排放流计算结果，分析源网荷多维度碳排放强度与累积排放信息。电碳服务平台形成了电力间接碳排放核算的中国方案，可为政府开展碳“双控”、电力企业开展碳管理、服务用户碳减排提供数据基础与决策依据，相关成果将有效支撑新型电力系统建设，助力电力系统碳减排。51碳引擎多数企业或单位，其排放活动水平的源数据分散在各个应用系统内。数据收集难度高、工作量大、易遗漏、易丢失，导致最终盘查结果不准确。另外，碳盘查过程中会涉及大量、琐碎、分散的数据，以及复杂、嵌套的计算公式。从数据拉取到完成最终计算，需要消耗大量的人力成本和时间成本。同时在面对小数位数多的情况时，在校对数据单位、处理单位换算等过程时，人工计算都极易出错使得最终结果有误。碳引擎提供高时效、高精准、高灵活、行业全覆盖的碳排放盘查工具，特有的数据汇接能够轻松接入不同系统的源数据，自动计算，保证计算高时效不再人工抄录数据；含国家排放核算方法、参数推荐值、排放因子，便捷引用；可视化自由算式编辑，无限级子算式及求和运算，适应所有类型碳盘查计算；盘查方案一次设计、持续使用，便捷高效一劳永逸。数字集成应用技术图28：腾讯碳引擎产品页面供应商腾讯AI、区块链双碳管理碳盘查碳资产管理碳交易辅助碳足迹碳普惠已适配腾讯官方技术应用产品类型软件类-工具应用扩展标签产品能力碳引擎综能应用综能规划产品界面产品详情TencentCloudv5Tenc...tan-ins-12345678盘查实例名称十五个字盘查边界及数据排放源大类直接排放范围一输入能源类间接排放范围二条目名称条目名称聚合频次计入时间最后编辑时问管理数据(是否完成管理数据管理数据管理数据管理数据管理数据管理数据设置计入时间---2021-06-0219:19:19一次性统计无烟煤烟煤天然气液化石油气焦油煤油一次性统计算子频次未统一一次性统计1天1天共1000条条/页102021-06-0219:19:192021-06-0219:19:192021-06-0219:19:192021-06-0219:19:192021-06-0219:19:192021-06-0219:19:192021-06-0219:19:19交通运输间接排放范围三组织使用产品的问接排放使用组织生产产品的间接排放范围三范围三其他来源的间接排放范围三盘查结果盘查年份2021新增子类新增排放条目排放源子类排放源子类名称1排放源子类名称2排放源子类名称3排放源子类名称4重命名删除已完成已完成已完成已完成已完成已完成/100页1操作复制条目复制条目复制条目复制条目复制条目复制条目重命名重命名重命名重命名重命名重命名删除删除删除删除删除删除图29：腾讯碳引擎平台示例52物联网设备洞察产品IoTInsight2022年6月24日，在首期TechoDay腾讯技术开放日活动上，腾讯云正式对外发布了物联网设备洞察产品IoTInsight，该产品是腾讯云首个面向工业、能源、政务、园区、交通等不同行业企业资产洞察的物联网平台产品，旨在通过轻简化企业资产转型流程，为企业资产的建模、分析、洞察和可视化提供一站式产品服务，助力企业资产快速实现数字化转型升级，向“双碳目标”加速迈进。以某智慧零碳园区客户为例，腾讯云IoTInsight帮助客户汇集光伏、储能等设备资产的量测及运行数据，并支持其能源资产管理、分析、预测和优化，实现了碳排放一目了然、碳管理精准高效。如今，该园区有超过100个资产孪生模型、10万+设备接入，推送数据量1300万条，预计每年减少数十万吨碳排放。数字集成应用技术提供通过统一的接口规范和可扩展的数据模型，可视化零代码进行数据汇接，轻松完成数据互通。碳排放计算支持将排放源进行大类分级和多个方案，便于用户对比不同计算方法的结果，选取最优方法；支持通过模板快速搭建盘查方案，内置国家24个行业核查方法作为模板；参数库内置国家行业核查方法的参数推荐值、排放因子；支持拖拽式自定义计算公式，将参数和数据源进行多种运算，并有自动的公式试算和格式校验；支持根据自定义计算公式，随着源数据的频率，灵活每小时、每天、每周、每月进行碳计算。碳资产管理融合腾讯云的IoT、大数据、BI等产品能力，打造碳排放数据可视化设备，支持碳排放数据的多时间维度（年、月、日、时）统计与展示，实现碳排放数据监测与分析，优化能源结构及资产配置。支持统计与分析碳排放数据，平衡碳排放指标，实时统计抵消量。数据汇接能力53数字集成应用技术IoTInsight：以轻简流程实现企业资产的建模、分析、洞察和可视化泛在连接孪生建模资产分析资产计算指标计算多维分析洞察/可视化生产管控MES能耗监控设备管理质量管理数字孪生集团控制塔开放/应用工业组态设备可视化表盘资产时序分析、SQL分析、异常检测实时计算、转换、时序对齐采集OT数据·200+主流协议·支撑50万点/s·点位在线配置拖拽式开发·丰富的组态·数据动态绑定关联·结构化数据·非结构化数据·多级资产结构异构协议设备连接上位机&HMI网关资产模型CNC&RobotPLCDCSRTU资产分析腾讯云IoTInsight还会针对企业不同场景业务需求，完成对产量、损耗、异常检测、故障发现等资产数据时序分析的工作任务，保障企业在离线状态下还能平稳进行多维度数据分析。同时，IoTInsight还能够对设备数据源数据快速预处理，用户直接获取到业务所需数据，降低了用户处理数据的开发与维护成本。腾讯云IoTInsight用数字化定义物理设备和工艺流程数据，专注构建物理世界设备资产的数字孪生体，比如通过统一建模，可以实现集中化定义新的计算指标并一键生效，同时实现实例化资产自动更新，大大提升了资产管理效率。资产建模图30：腾讯云IoT产品示意图54深圳低碳星球碳普惠平台碳排放盘查工具开放性自助接入各类碳普惠项目数据，能够灵活可视化的配置减排方法学，搭配积分商城激励方法，助力碳普惠项目。根据2021年11月发布的《深圳碳普惠体系建设工作方案》，深圳市生态环境局将借助互联网科技的力量，探索个人碳账户与碳交易打通。深圳率先通过低碳星球小程序试点开通和运营个人碳账户。作为目前深圳碳普惠首个授权运营平台，“低碳星球”可将用户通过腾讯乘车码参与的公共出行行为，科学核算二氧化碳减排量，积累相应碳积分。随着用户公共出行次数以及微信步数的增加，小程序中的“低碳星球”小游戏将不断获得成长值。低碳星球通过趣味性、互动性的创意形态，鼓励用户通过绿色出行等行为减少碳排放量，正向引导公众养成低碳生活、低碳消费的习惯，具有非常重要的创新示范价值和社会意义。数字集成应用技术图31：低碳星球小程序界面55--城市能源数字化的发展趋势--趋势一：能源终端即插即用56能源终端即插即用是城市更好地服务能源终端用户，更充分地利用本地可再生能源资源，更灵活地盘活海量分布式能源资源的重要基础。《指导意见》明确提出：“推动不同能源网络接口设施的标准化、模块化建设，支持各种能源生产、消费设施的‘即插即用’与‘双向传输’，大幅提升可再生能源、分布式能源及多元化负荷的接纳能力”。即插即用（Plug-and-Play）来源于计算机术语，表示计算机能够自动识别设备如板卡的插入和拔出等，最具代表性且广为人知的就是USB（通用串行总线）标准及相关设备。其实在能源尤其是电力领域，终端设备早已实现即插即用。用户只需要将插头插入插座，台灯就能亮起，电视就能打开，洗衣机就能运转。尤其是近来随着USB的发展，用电终端的即插即用到了新的阶段。现在一个USBType-C的充电头既可以输出5伏2安给手机充电，还可以输出20伏5A给笔记本电脑供电。在2021年5月25日USB-IF组织更新的v2.1版本USBType-C线缆和接口标准中，其供电能力最高可达240瓦，并被命名为扩展电力范围（ExtendedPowerRange）。随着相应的技术和标准的不对发展，各种用电设备可能不再需要用户关注电压、电流和功率，实现“盲插”级的即插即用。USBType-C体现了一个真正的数字化供电特征。供电前先通过数字手段进行联系，双方商量好电压、电流，实现数据级的握手，再实现电力握手。在未来，这样的形态将延伸到能源供给端和网络端。分布式发电并网不再像传统方式检同期，即电压幅值相同、相角相同、频率相同才可以并网，而是采用数字化手段直流自动控制实现即插即用。在城市能源互联网中，新的设备或者系统接入时，可被自动地感知和识别，进而被自动地管理，也可以随时断开，具有良好的可扩展性和即插即用性。能源路由器、能源集线器、微网、代理、集群、虚拟电厂等技术的发展为设备的即插即用提供有效手段，分层控制、分布式控制、对等控制技术发展也将支撑开放对等接入。1能源终端即插即用趋势一趋势二：能源设备模块组合57能源设备模块组合、灵活适配，是有效提升能源系统效率的重要趋势。传统的发电机、变压器等设备都是大块头，而且越大的块头一般对应更高的最佳运行效率。实现最佳运行效率需要设备处在额定功率下，但随着用能需求的逐日、逐月、逐年的变化，城市电力系统的各个设备并不能时刻保持在额定功率下。事实上，以目前的系统设计建设的方式，设备的额定功率会按照用能负荷最大值设计，这就意味着除了在年度负荷峰值的那短短的时间里，99%以上的情况下设备运行在低效率的状态，造成了巨大的浪费。在新能源为主体的新型电力系统形态下，新能源将带来更大的波动性，使得传统发电机、变压器等设备处于最佳运行效率工况下的时间更加短暂，带来更加巨大的损耗。随着电力电子技术的发展，电力设备将从“模拟”态转变为“数字”态。从发电角度看，风电场、光伏电站这样的新能源已经改变了传统的发电机的模式。这样的新能源电站在总体上和一个火电机组功率相当，但其是由一个可以独立关断、可以实现0/1控制的风机或者光伏组件组合而成的。传统的单个大型发电机组变成了一个模块式的、独立小型个体组合式的发电群组。这样的发2能源设备模块组合趋势二趋势三：能源网络软件定义58能源网络实现软件定义既是能源系统在运行时随着工况变化动态组织实现效率最优，又是能源系统在应对扰动、故障时自动恢复实现可靠运行的必然趋势。传统的能源网络是单向网络，由配电方对用户进行电力调配和传输。随着新能源尤其是用户侧分布式新能源占比不断提升，能源网络上的能量流动已经由单向朝着双向改变。此外，随着终端用能逐步被电力替代，城市电网将越来越复杂。因此，城市能源网络安全稳定运行和灵活经济调控的压力越来越大。2022年5月投产的粤港澳大湾区直流背靠背电网工程是探索能源网络软件定义的重要尝试，其运用柔性直流技术把分区电网进行柔性互联，正常时可以相互送电，在故障情况下可以在不到0.1秒的时间里快速进行功率支援，大幅提高了粤港澳大湾区电网的安全稳定水平。软件定义网络（SoftwareDefinedNetwork,SDN），是一种新型网络创新架构，是网络虚拟化的一种实现方式，其核心技术通过将网络设备控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络作为管道变得更加智能。互联网作为双向传输网络，其网络架构也正在向去中心化、异构化演进。能源网络可以充分可以参考和借鉴SDN的技术和架构，使网络架构更为灵活，还可以支撑未来业务和技术的发展。电群组可以实现0到N的自由组合控制。从变电角度看，模块化的变流器尤其是新能源并网核心装备逆变器将更大规模更快增速的发展。国内领先的逆变器企业都对传统集中逆变器进行重大革新，发布了其模块化逆变器产品，通过并联扩展实现灵活配置，实现新能源电站设计更灵活、发电量更高、运维更高效。在储能角度，集装箱式锂电池储能系统是模块化储能的代表。能源设备模块组合实现了各模块独立运行，当单一模块出现故障，其他模块可正常运行，确保设备更高在线率，减少停运损失。设备模块化也能有效提升运维效率，缩短维护时间，设备内部地的器件也能够实现如同计算机内存那样轻松更换、即插即用极大降低运维成本。此外，模块化还能够实现能源设备灵活移动，从而支撑系统更高效的配置与优化，尤其在应急保障中具有不可替代的作用。2021年7月，为应对河南地区洪涝灾害带来的供电问题，电网公司和燃气发电公司调动大量应急供电车、微燃气轮机，有效缓解了民众生活受到的影响。3能源网络软件定义趋势三59实现能源网络软件定义需要“软硬兼施”，其基础支撑需要前述的能源终端即插即用和能源设备模块组合，还需要基于电力电子技术的能源路由器的广泛部署，此外还需要能源虚拟化技术的快速发展和应用。虚拟化是指通过软件方式将物理资源抽象成虚拟资源，以提升物理资源利用率。能源虚拟化在物理基础层按照共享、可调度、可重用的模式设计而形成物理资源池，以按需分配、灵活组装、动态调度的方式来提供物理资源服务。通过对物理资源的描述、抽象、配置、调度等，来实现物理资源池的虚拟化。多个虚拟资源聚合形成虚拟资源池，在虚拟资源池之上，形成虚拟网络。虚拟化前，无论是电力系统还是石油天然气网络系统，其硬件与软件资源独立，软件必须与硬件紧耦合。虚拟化后，硬件和软件资源抽象成共享资源池；软件与硬件解耦，上层操作系统从资源池中分配资源。当软件与硬件彻底解耦时，可以实现软件定义一切（SoftwareDefinedEverything，SDE）。图32：能源网络软件定义趋势三：能源网络软件定义从软件定义网络（SDN）到软件定义一切（SDX）全栈资源的软件定义？车联网人类社会物理世界信息世界智能家居农业校园硬件资源硬件资源也可被软件定义！应用数据平台传感电能计算存储网络计算存储网络机器人物联网工业设备城市趋势四：能源系统信物融合60能源系统的信息物理融合是前述所有趋势的基础。《指导意见》指出：“推进信息系统与物理系统在量测、计算、控制等多功能环节上的高效集成，实现能源互联网的实时感知和信息反馈；建设信息系统与物理系统相融合的智能化调控体系，以‘集中调控、分布自治、远程协作’为特征，实现能源互联网的快速响应与精确控制。”在传统的有关信息系统和物理系统的观念中，信息空间与物理空间是相对解耦的，在能源系统信物融合的趋势下，通过在物理系统中嵌入计算与通信内核，可以实现计算进程与物理进程的一体化。计算进程与物理进程通过反馈循环方式相互影响，从而实现嵌入式计算机与网络对物理进程可靠、实时和高效的监测、协调与控制。如腾讯推出的产品能源数字孪生TencentEnerTwin（图33）可以快速构建3D可视化模型，实现远程高逼真、沉浸式的能源管控；同时，依靠高性能运算和AI技术，能源数字孪生可以对监控图像、视频数据进行智能分析，自动识别设备缺陷和环境异常，全面提升能源企业生产效率和安全水平。这对生产线、海上风电场等复杂设施、高危作业环境尤为关键。要构建信息物理融合的系统（Cyber-PhysicalSystem），首先要实现信息物理融合的个体，可称为信息物理综合体（Cyber-PhysicalSynthesis）。信息物理综合体是把传感器、边缘计算等4能源系统信物融合趋势四图33：腾讯数字孪生一站建模趋势五：能源管理多级联动61能源管理是能源系统的大脑，在能源系统信物融合的支撑下，其将实现多级联动，成为能源网络软件定义的各级指挥中心。包括各级各类的源、网、荷、储等城市能源系统的每一个信息物理综合体、每一个信息物理子系统，都将具备一个能量管理系统（EnergyManagementSystem,EMS）。各个、各级EMS会根据自身的目标和获取的信息进行自主决策，并和其他EMS进行互动，从而形成多级协同的EMS家族，如图32所示。面向城市能源互联网的EMS家族，其管理对象不仅包括电力系统，还包括供热系统、天然气系统等其他能源系统，也覆盖能量生产、传输和使用的所有环节，并采取了新的互联网、计算机技术。EMS平台通过将不同能源、不同环节的信息流进行协同处理，从而可以实现多种能源系统的协同管理，打破原来不同能源系统的孤立、割裂管理的状况，发挥多能协同系统的优势。多能协同能量管理平台由众多分布的EMS构成，这些EMS组成EMS家族，以自律-协同的方式实现能源互联网的运行与控制。另外，多能协同能量管理平台需要一套适应调度系统需求的支撑平台，并能够满足电、热、冷、天然气多能协同系统的综合能量管理需求。多能协同能量管理平台采用基于冗余的开放式分布应用环境，整个软硬件体系结构满足开放性、安全性、标准化和模块化要求。其各个模块都需要突破原来只以电为对象的限制，而要把电、热、冷、天然气多能协同系统作为管理对象，解决复杂系统带来的问题，实现EMS的升级。5能源管理多级联动趋势五数字化技术充分应用到各级设备中。智能电网时代的智能装备如智能变压器、智能断路器是信息物理综合体的源起。智慧能源时代的智能风机是典型的信息物理综合体，一台风机拥有数百个传感器，通过数百万行代码，实现自学习、自组织、自运行，支持优化控制。随着数字技术尤其是传感器技术的水平得以大幅提升，使得信息物理综合体得以在能源系统广泛涌现。一个个的智能风机在一起，就成为一个智能的风电厂，也就是场站级的信息物理系统。风电、光伏、储能、各类用户、电网等各种信息物理系统有机结合，就构成一个真正的信息物理融合的能源系统。能碳场景能碳数据能碳应用火电天然气能碳计量能碳监测能碳优化能碳生态再生资源复用余热发电碳捕集利用生产效率优化工艺路线优化生产配料优化煤炭分级利用燃气替煤清洁能源引入空压机优化换热网络优化制冷设备优化新能源车替代绿电EnerLinkEnerTwin光伏储能空压机换热器反应装置泵楼宇运输车辆其他设备能耗优化设备结构优化生产工艺优化资源循环利用碳服务企业生产企业监管部门园区运营方62腾讯基于能源连接器EnerLink数据汇接和碳计算引擎，建立园区能源数据采集和集成，内置算法和排放因子计算模板，可以快速搭建应用计算和模拟各场景的碳排放；基于能源数字孪生EnerTwin的数字孪生和AI能力，协助园区综合利用能源结构优化、用能设备降耗、工艺优化降碳、能源尾气回收等手段实现能碳全过程、全周期管理，实现从高碳到低碳、低碳到零碳的转变（图34）。趋势五：能源管理多级联动W-EMS:S-EMS:B-EMS:风电场变电站楼宇P-EMS:D-EMS:H-EMS:光伏电站配电网家庭T-EMS:V-EMS:μ-EMS:输电网电动汽车微电网的EMS源W-EMSP-EMST-EMSS-EMSD-EMSV-EMSB-EMSH-EMSμ-EMS网荷图35：腾讯园区零碳管理解决方案图34：多能协同能量管理系统趋势六：能源交易多方互动63还原能源商品属性是能源体制革命的重要方向，市场交易是商品属性的根本特征，参与主体的多元化是市场交易发展水平的核心体现，数字技术则是能源交易多方互动的基础保障。《指导意见》指出：“发挥市场在资源配置中的决定性作用，推动建立公平竞争、开放有序的能源市场交易体系。建立健全能源市场的准入制度，鼓励第三方资本、小微型企业等新兴市场主体参与市场，促进各类所有制企业的平等、协同发展。允许市场主体自主协商或通过交易平台集中竞价等多种方式开展能源商品及灵活性资源等能源衍生品服务交易，最大限度地激发市场活力。”随着双碳目标的提出，能源交易将和碳交易紧密联动，绿色交易将成为市场化新动能，数字技术的基础保障价值将进一步凸显。以物联网为基础的能源、碳排放计量监测体系，可以实时采集各个设备的能源生产、能源消费、碳排放、碳汇集等各类数据。5G等新型通信技术可以为数据及时传递提供高速度、低时延、泛在的通信基础，而数据中心、云平台可以提供交易结算、出清等业务的算力支撑与业务支撑。区块链技术通过数据全过程链式结构存储，结合高强度加密以保证数据不可篡改和不可伪造，从而构成了交易系统的确权支撑体系。此外，基于大数据、人工智能为代表的数据技术，结合各类能源数据要素的多方交易服务也将加速涌现，支持B2B（企业对企业）、B2C（企业对消费者）、C2B（消费者对企业）、C2C（消费者对消费者）、O2O（线上线下）等多种形态的商业模式，培育能源云服务、虚拟能源货币等新型商业模式。例如，需求侧响应作为能源交易多方互动趋势下的典型场景，通过电力供给侧和需求侧的双向互动，提升城市电力系统的稳定性、提高电网对可再生能源的消纳能力，降低电力系统峰谷差、延缓电网的建设投资。数字技术可以为参与的用户提供用能优化建议，为负荷聚合商提供最优获益模式。电网运营商家庭消费者双向合同双向合同与电网运营商签订条款从销售方购买电力销售方电力生产商交易所主要消费者出售至交易所从交易所购买与销售方签订条款与电网运营商签订条款从交易所购买图36：能源交易多方互动6能源交易多方互动趋势六趋势七：能源数据多域赋能64以大数据深度挖掘和融合应用为主要特征的数字经济，正成为我国经济社会高质量发展的新动能。2022年6月22日，中央全面深化改革委员会第二十六次会议，审议通过了《关于构建数据基础制度更好发挥数据要素作用的意见》。习近平总书记在主持会议时继续强调要促进数据高效流通使用、赋能实体经济。能源数据具有覆盖面广、实时性强、准确性高的特点，蕴藏着大量的经济信息和民生信息，不仅可以准确反映国民经济的运行情况，辅助预测经济发展趋势，为制定宏观经济调控政策提供参考，还能了解产业发展状况、居民生活情况和消费结构，为产业转型发展和民生保障提供数据支撑。能源领域已经开展了积极和广泛的行动。行业政策从《指导意见》到《“十四五”现代能源体系规划》（发改能源〔2022〕210号）均体现了对能源大数据的重视和引领。能源企业相继成立大数据的专门机构，为国家大数据战略实施和经济发展提供电力数据支撑。多个省市相继建立能源大数据中心，探索能源数据在经济、环保、交通、水利、健康、旅游、民生等领域的创新应用。例如，电网公司通过“电力大数据+社区网格化”算法，精准判断区域内人员流动量和分布，对地方政府科学决策与准确行动提供了坚实支撑。能源大数据在国计民生多领域赋能方面具有嵌入性、链接性的鲜明特点，有助于提升各个领域的相关主体的数据搜集、处理和分析能力，时效性、精准性和有效性；有助于打破各个主体、领域之间的隔阂障碍，促进信息共享与沟通互动，实现效益最大化。例如通过打通用电量数据、用户档案信息，综合电网数据、气象数据、社会经济数据等，建立宏观经济预测模型，研判区域产业协同状况，可以为城市建设部门了解和预测行业、产业发展状况及用能状况提供基础，为政府在能源规划、产业结构调整、经济调控等方面做出合理决策提供依据，辅助支撑政府推进城市群区域整体规划发展。7能源数据多域赋能趋势七公共安全城市建设民生保障环境保护生产运行医疗服务交通运输治安风险监测火灾监控预警违法案件整治疫情防控管理房地产市场投资园区生命周期管理图37：能源大数据多领域赋能人力格局规划产业规划建设劳资风险监管扶贫成色评估服务上门管理特殊群体监测低碳减碳治理重污企业管制重污企业监察重污行业排查企业景气度分析生产风险监测复工复产保障电力信用就医医疗物资生产保障医疗用电保障新能源消纳评估充电网络构建趋势八：能源服务共创共享65能源数据多域赋能将产生海量的服务供给与需求，需要大众创新、多方参与，实现能源服务共创共享。《指导意见》指出：“促进基于能源大数据的创新创业，开展面向能源生产、流通、消费等环节的新业务应用与增值服务；鼓励能源生产、服务企业和第三方企业投资建设面向风电、光伏等能源大数据运营平台，为能源资源评估、选址优化等业务提供专业化服务；鼓励发展基于能源大数据的信息挖掘与智能预测业务，对能源设备的运行管理进行精准调度、故障诊断和状态检修；鼓励开展面向能源终端用户的用能大数据信息服务，对用能行为进行实时感知与动态分析，实现远程、友好、互动的智能用能控制。”此外，在能源革命、数字转型的双轮驱动下，城市能源系统的规划、建设、运行、管理等各项业务，都需要通过系统性、整体性、协同性的方式开展。随着城市能源系统愈加复杂，单一主体很难独立完成。需要实现城市能源系统的管理者、建设者、运行者、使用方、供应方等多个相关主体协同一致地完成共同目标，构建多方合作、效益倍增、互利共赢的城市能源服务生态。需要通过数字化手段，打通设备、数据、业务，实现能源服务生态各主体内外部协同连接，赋能各主体最大化发挥自身能力，减少重复投入，实现能源服务的共创共享。腾讯能源连接器（TencentEnerLink）是一款多技术融合的数字平台产品，提供可依托大数据、物联网、边缘计算等技术，实现综合能源数据汇集、可视、分析和预测，盘查碳足迹；提供腾讯会议、腾讯千帆、腾讯企点等200多个应用连接工具，配合低代码开发工具，助力企业一站式自由搭建能源管理协同平台；基于小程序、企业微信等连接工具，帮助企业快速触达用户和产业链上下游伙伴，实现智慧营销、供电管理、代运维等能力，持续助力生态构建和拓展。图38：EnerLink产品能力8能源服务共创共享趋势八账号连接器、应用连接器、应用集成流·按需灵活配置和扩展功能·泛在物联、协议适配·能碳大数据全链路价值挖掘分析·IT-OT数据融合··生态聚合服务·供需撮合服务·供应链协同服务·全渠道触达·精准营销·智能客服能源连接器TencentEnerLink连接业务连接用户连接数据连接生态敏捷开发区块链趋势九：能源生态共建共赢66“营造开放共享的能源互联网生态体系”是国家能源互联网发展十大重点发展方向之一。需要充分利用数字技术领域的快速迭代创新能力，发挥互联网创新模式在变革能源产业中的基础作用，加快形成以开放、共享为主要特征的能源发展新形态。《指导意见》指出，需要推动能源基础设施合理开放，促进能源生产与消费融合，提升大众参与程度与用户体验，建立面向多种应用和服务场景下能源系统互联互通的开放接口、网络协议和应用支撑平台，支持海量和多种形式的供能与用能设备的快速、便捷接入；从局部区域着手，推动能源网络分层分区互联和能源资源的全局管理，支持终端用户实现基于互联网平台的平等参与和能量共享。新型电力系统作为能源领域实现双碳目标的核心形态，成败关键在于共建新型能源生态。发输配用、源-网-荷-储，整个产业链条上的各环节都需要实现协同，需要新能源企业、化石能源企业、电网、用户等共同参与，共建生态，合作推进。实现新型电力系统离不开综合能源多网协同。电力系统将与天然气、交通、建筑等多领域互联互通，智能电网将与热力管网、天然气管网、交通网络进行互联互通，形成综合能源供应，构成综合能源系统。以智能合约、区块链为代表的数字技术可以通过构建能源价值互联网，有效解决综合能源系统面临的多主体合作困难问题，实现各主体之间通过线下谈判、决策+线上智能合约+区块链防篡改的运营新模式，更好的促进综合能源落地，实现共建共赢。实现能源生态共建共赢，需要通过隐私计算为代表的数字技术，保护数据安全的同时实现多源数据跨域合作，实现数据在发挥价值的同时“可用不可见”、“可算不可识”和“可用不可拥”。通俗地说，就是让数据少跑路，让算法多跑路，通过“数据不动模型动”破解数据保护与融合应用难题。图39：能源生态共建共赢能源主体2能源主体1模型返回加密算法模型返回加密算法模型返回加密算法模型返回加密算法多方安全计算多方安全计算用户监管主体联盟链节点综合能源运营中心供热主体供电主体供气主体9能源生态共建共赢趋势九67--结语--结语68城市能源数字化转型意义重大，价值巨大，但要做好，难度也很大。做好城市能源的数字化转型，需要以规划引领、以技术落地、以人才支撑、以机制保障。城市能源数字化转型应设置合适的城市能源规划目标和内容，并注重以经济、可持续为标准的效益评估和以互联、协同为特征的规划运维。城市能源规划的目标是为了获得一个安全、高效、清洁、智能的能源未来，在具体规划过程中，需要根据本地的需求出发，符合上级单位的总体方向和方针，确定切合实际的规划目标。合乎规划效益的城市能源规划需要考虑能源资源供应量、基建投资额限度、环境质量要求、产业能源需求等等。通过统筹能源、经济、环境三者之间的关系，实现能源经济环境的协调发展。除此之外，城市能源规划还应从建设过程中不同的参与者的角度进行效益分析，分析城市能源建设从哪些方面使不同参与者收益。城市能源数字化转型应秉承着“双化协同”的原则，以数字技术为支撑，以开放、高效、智能的信息平台为基础，以绿色低碳为目标，并争取在转型的过程中注重将技术创新转化为发展动能，把握数字经济总体形态与产业架构，结合自身禀赋与优势，形成服务数字经济的创新业务。城市能源数字化转型需要领军型、复合型、专业型人才。需要推动高校及企业建立多样化人才培养和发展模式，对各级政府部门领导干部进行知识赋能，培养相关专项管理能力及综合能力。同时。政府部门也要探索适应数字化产业的能源管理与服务模式，推动形成良好的能源生态。期待在各方的共同努力下，持续推动城市能源数字化转型，为实现双碳目标贡献应尽的力量！结语附录69城市能源数字化的典型案例2018年12月25日，该示范项目成功投运，是迄今为止世界容量最大、电压等级最多，采用诸多原始自主创新关键技术的多端柔性直流配电网工程。此次成功投运的唐家湾三端柔性直流配电网工程，是该示范项目“基础物理网络智能升级”最为关键的部分，是国际首个±10kV、±375V、±110V多电压等级多端柔性直流配电网工程，也是目前世界容量最大的柔性直流配电网工程。珠海唐家湾三端柔性直流配电网工程的成功投运是广东电网公司珠海供电局推进“互联网+”智慧能源示范项目的重要里程碑，项目全面建成后，可实现示范区内多能流协同能量管理、新能源和储能灵活接入、需求侧主动响应、多能源灵活交易、能源互联网数据共享，良好构建起面向能源消费革命、具有广泛示范意义的“互联网+”智慧能源新模式，为城市能源数字化转型提供生动示范样本。另外，此次示范项目建成的综合能源运营服务平台，集成了示范项目的核心能源应用业务，实现了示范区多能流协同能量管理、新能源和储能灵活接入、需求侧主动响应、多能源灵活交易，能源互联网数据共享，构建了面向能源消费革命、具有广泛示范意义的“互联网+”智慧能源新模式。综合能源运营服务平台（图40）致力于打造开放共享的能源互联网生态。电网企业、能源服务商、售电公司、能源用户、分布式资源所有者等各类市场主体均可通过网站、APP等享受平台提供的丰富的运营功能和能源服务。平台解决了当前能源系统无法满足多能综合应用的问题；满足案例一：珠海市城市-园区双级能源互联网示范2016年7月，国家能源局发布《关于组织实施“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目的通知》，广东电网有限责任公司珠海供电局申请的“支持能源消费革命的城市-园区双级‘互联网+’智慧能源示范项目”获批成为首批55个示范项目之一，并被南方电网公司列为智能电网重点建设项目。示范项目按照两级（园区-城市）双核（唐家、横琴）开展“基础物理网络智能升级”、“能源与信息的深度融合”、“多能协同”、“智慧用能新模式”四大主题示范建设，打造“基础设施智能化”、“信息流动充分化”、“生产消费互动化”的能源互联网生态系统。70珠海市城市-园区双级能源互联网示范01案例示范项目之一首批55个案例二：广州市四网融合能源互联网示范71了新能源接入的迫切需求；实现了对用户信息的有效采集利用与高效管理；化解了当前能源服务业务模式单一，缺乏市场化机制与有效经济激励的问题；支持了用能市场化和用户定制化能源服务的需求。综合能源运营服务平台的建成和试运行是广东电网公司珠海供电局推进“互联网+”智慧能源示范项目的重要里程碑。项目全面推广后，可实现示范区内物理系统可靠互联，信息数据智慧多元，应用模式灵活丰富，为国家能源互联网战略落地提供生动示范样本。图40：智慧能源运营服务平台广州市四网融合能源互联网示范02案例如图41所示，南方电网广州供电局牵头的“面向特大城市电网能源互联网示范项目”打造了1个“互联网+”智慧能源综合服务平台、3个智慧园区、3个创新业态。该项目开展多元用户互动、四网融合、车网协同、基站储能、智慧路灯等新兴业态的探索，提出了共建共享共治理念、方法及商业模式。另外，项目研究的分体式空调智能控制，实现智慧用能和节能控制，在满足冷负荷需求的基础上，通过运行管控、温度调节等方式调节空调设备，避免冷负荷的过度利用造成的浪费。零售商能源中间商代理商能源供应商能源消费者能源公司电网公司灵活性电源电力用户冷热用户综合用能用户智慧能源运营服务平台需求响应能量管理虚拟电厂现货市场合同管理套餐服务增值服务绿证流通互联网+1个智慧园区3个创新业态3个图41：面向特大城市电网能源互联网示范项目案例三：苏州市主动配电网综合示范722016年12月，国网江苏电力与苏州市政府签署战略合作协议，共同建设国际能源变革发展典范城市。根据协议，在苏州率先建设主动配电网综合示范区，逐步打造数字化、网络化、智能化城市配电网样板。苏州工业园区主动配电网综合示范工程是国家电网有限公司第一批主动配电网示范项目，是目前中国建设规模最大主动配电网示范项目，属于智能配电网建设行动的重点项目，将实现高比例分布式能源灵活消纳，高品质电能智能配置，网源荷储协调控制，并探索配网直流供电新模式，有力支撑苏州国际能源变革发展典范城市建设（图42）。苏州市主动配电网综合示范03案例本项目实现了基于互联网价值发现、基于电动汽车、基于灵活资源及基于综合能源服务的4个业态模式，并选择中新知识城、南沙智慧岛、从化明珠工业园等中新合作战略高地、兼具自贸区和国家新区双重战略城市新兴区域，因地制宜、点面结合，将广州市打造成为“高效、绿色、共享、创新”的智慧城市，实现了“综合能源高效利用、绿色低碳持续发展、灵活资源协调共享、业态创新多方共赢”四个核心目标，在城市多能源系统关键技术探索方面取得了多项创新性成果。综合能源高效利用、绿色低碳持续发展灵活资源协调共享、业态创新多方共赢解决问题升级并延伸能源服务交通污染和充电难提高能源设备利用率满足城市低碳发展需求能源互联网示范建设“互联网+”智慧能源综合服务平台电动汽车充电设施建设车网协同传统园区从化明珠工业园多元互动智慧新区中新知识城智能用能其他分布式闲散资源利用综合能源南沙高可靠性低碳微电网示范项目电动汽车业态模式灵活资源业态模式综合能源服务业态模式应用层平台层物理层全面支撑广州特色需求广州能源互联网项目苏州主动配电网示范工程符合能源互联网在配网侧的建设要求，是能源互联网在配网的一个典型应用，产生了巨大的成效：一是有效提升了资源利用效率。针对2.5产业园区域负荷增长快速、新能源发展快速的实际情况，国网苏州供电公司建设“即插即用”接口工程、柔性直流互联工程、网源荷（储）协调控制系统工程，充分发挥了分布式电源、多样性负荷、储能在配电网中的积极作用，促进各种资源利用更绿色、更高效。目前，2.5产业园内配电网外部输入潮流控制比例达到50%，清洁能源渗透率达到50%；配电网网损降低3%，多能互补系统能源综合使用效率提升10%以上。二是极大提高了供电可靠性。国网苏州供电公司建成了全国首个20千伏配电网的四端口柔性直流换流系统。该系统好比一台“能源路由器”，可以实现各端口间能量和信息的互联互通，有序协调分布式能源与负荷，电能使用效率和供电可靠性得到大幅提升。目前，环金鸡湖区域潮流可控率提升了50%，供电可靠性由99.999%提升到了99.9999%。三是有力保障了电能质量。国网苏州供电公司在苏州110千伏星华变20千伏侧安装SVG设备和相关设备，完成了对示范区高效稳定的无功电压控制，实现了区域内电能质量的整体解决。通过以上技术，该区域关键用户电压暂降次数降低95%，有效保证了对敏感负荷的可靠供电。20千伏配电网的四端口柔性直流换流系统全国首个图42：苏州市主动配电网示范总览案例三：苏州市主动配电网综合示范2017年12月，国网苏州供电公司开展主动配电网综合示范工程建设，在环金鸡湖区域、2.5产业园以及苏虹路工业区，按照“主动规划、主动感知、主动控制、主动响应、主动参与、主动服务”的建设思路，开展高可靠性配电网应用示范工程、基于“即插即用”技术的主动配电网规划应用示范工程、基于柔性直流互联的交直流混合主动配电网技术应用示范工程、适应主动配电网的网源荷（储）协调控制技术应用示范工程、高电能质量配电网应用示范工程共5个子项目的示范建设。2018年10月10日，苏州主动配电网综合示范工程顺利投运。7374伴随不同地域建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提高，与工业耗能、交通耗能相比，建筑耗能呈不断上涨趋势，建筑节能刻不容缓。国家电投总部大厦在绿色、低碳、管理效率、服务体验等诸多方面已无法满足国家、地方政府的发展要求和企业发展的现实需求。2021年，腾讯云微瓴联合国家电力投资集团有限公司共同打造清洁智能、绿色低碳、高效管理、体验一流的总部大厦智慧综合体（图43）。该项目以“天枢一号”为基础，首创性打造楼宇能源网、管理网、服务网“三网融合”，通过物联网、大数据、人工智能及数字孪生相关技术，实现楼宇空间、人、物的融合联动，助力数字综合体与现实综合体全过程、全要素的数字化管理，使运行状态实时化、可视化，以及管理决策与服务的协同化、智慧化，从而实现楼内节能减排和资产管理、办公管理、运维管理的高质高效。北京市建筑智慧能源综合体04案例图43：国电投总部大厦智慧管理平台案例四：北京市建筑智慧能源综合体60年节电量万千瓦时建设容量327千瓦其中，能源网聚焦清洁、低碳，建设屋顶光伏、地面光伏、幕墙光伏、微风机、智慧照明、智慧冷暖和储能7个应用场景。其中，主楼南侧立面建设BIPV幕墙光伏，主楼和裙楼屋顶、园区东侧停车场和岗亭建设分布式光伏，大楼南侧广场建设微风风机，建设总装机容量约327千瓦，年发绿电约30万千瓦时，占大楼总用电量的7%，实现2号楼的零碳运行。能源网同步对大楼照明和空调系统进行了智慧化节能改造，年节电量约60万千瓦时，占大楼总用电量的13%，年发电节能相当于节省标煤261吨，减少二氧化碳排放729吨。图44：高铁站屋顶光伏实景案例五：雄安高铁站片区智慧绿色综合能源服务示范项目国网雄安综合能源公司在推动雄安新区近零碳示范城市建设中走前列、作表率，以创新驱动能源互联网建设，加快推动能源生产清洁化、能源消费电气化、能源利用高效化，引导绿色低碳生产生活方式，全方位打造了雄安高铁片区智慧绿色综合能源实践示范项目，为雄安新区建设近零碳排放示范城市贡献积极力量。雄安高铁站是雄安新区首个大型基础设施，通过打造“水滴上的明珠”—雄安高铁站屋顶光伏精品工程，建设“铁路线网上的能源大脑”—京雄铁路全线能源管理系统，运营“全地下的智慧能源站”—高铁片区供热（冷）项目，搭建“三网融合下的充电网络”—高铁CEC充电站，构建了雄安新区首个片区级的绿色、智慧、高效的能源互联网生态。“水滴上的明珠”—雄安高铁站屋顶分布式光伏项目。雄安站采用水滴状椭圆造型（图44），屋面安装多晶硅光伏电池组件17808块，铺设面积4.2万平方米，总容量5.97MWp，采用“自发自用，余电上网”的并网模式，年均发电960小时，发电量580万千瓦时，每年可节约标煤约1800吨，相应减少二氧化碳排放4500吨，同时减少二氧化硫、氮氧化合物、烟尘等污染物排放，相当于植树12公顷，在实现良好经济效益的同时，为高铁站输出源源不断的绿色电力。此外，该项目为了实现光伏电站精细化管理与运营，项目依托城市智慧能源管控系统（CIEMS）打造了包含：光伏电站概览、能源监测、能源分析、能源服务等功能的光伏BIM可视化运维监控系统。该系统将云、大、物、移、智等技术相结合，把运维、监控的每一个环节，都变成数字，融入智慧大脑，实现光伏电站数字孪生场景的构建，提高了电站的安全、可靠运行。75雄安高铁站片区智慧绿色综合能源服务示范项目05案例铺设面积万平方米4.2小时年均发电960年节约标煤1800吨图45：全线能源管理系统架构系统对全线除牵引用能以外的能源消耗（包括站房、动车所、站区间能源消耗）进行在线计量管理，实现能耗在线监测、统计报表、能耗分析、节能诊断、能耗考核、基础信息管理等功能，并向用能单位上报相应能耗数据，满足铁路各级节能管理的需要。系统建成后，将涵盖北京、河北段全线6个站房（大兴站、新机场站、固安东站、霸州北站、雄安站、动车所）和5个区间段的4000余个能源数据采集、分析处理。“铁路线网上的能源大脑”—京雄铁路全线能源管理系统。为解决铁路系统能源管理存在单站孤立管理，数据不透明等行业痛点，建设“铁路线网上的能源大脑”—京雄铁路全线能源管理系统，实现全线精确的分类、分户、分项计量，满足能源数据的采集和统计要求，更好的服务全线能源管理。京雄铁路全线能源管理系统采用三级架构（图45），自上而下依次为：全线能源管理系统平台（系统管理层）、站所管理子系统（子站及区间管理层）、末端能耗数据采集。该系统涵盖全线监控、智能监测、运行分析、绿色能源、智慧用能、能源导航等6大功能模块（图46），突破传统分站所能源管控模式，可分析全线能耗的总量、组成、动态，实现全线看能源；可进行用能排名、呈现能源指标，实现各级看能源。跳出能源自身管理，可通过计量表计健康状况判断全线管理水平，实现能源看管理；可分析城市人流、能流变化，记录雄安发展轨迹，实现能源看雄安；可展现京雄全线绿色电力能源占比、二氧化碳减排等社会效益，实现能源看社会，切实可称作“铁路线网上的能源大脑”。76+能源数据处理4000案例五：雄安高铁站片区智慧绿色综合能源服务示范项目功能模块6大图46：全线能源管理系统界面77年均收入万元1826充电服务生态1+3+X案例五：雄安高铁站片区智慧绿色综合能源服务示范项目日均充电117次综合能源%超70利用率“全地下的智慧能源站”—高铁片区供热（冷）项目建设运营服务。雄安高铁片区统筹规划集中供热与分布式供冷模式，践行绿色节能、清洁低碳、多能互补、安全高效的能源规划理念，满足区域内建筑群多种能源需求。国网雄安综合能源公司负责建设运营管理的高铁片区供热（冷）项目，是新区首个投入使用的片区级能源站，该工程建立全系统可视化数字信息模型，设立热网监控中心，保证安全、高效、智慧运行。能源站实现多能协同供应和能源综合梯级利用，综合能源利用率超70%，减少6%至7%的线损，年均收入1826万元。实现多级综合能源供应，清洁低碳、多能互补、安全高效。“三网融合下的充电网络”—高铁站CEC充电站建设。依托高铁站城市交通枢纽功能，建设“交通网、信息网、能源网三网融合下”的智慧充电网络。充电站支持即插即充、无感充电，融合V2G、S2G、无线充电等功能，丰富数字货币应用场景，打造多模充电、多模支付场景，探索构建“1+3+X”充电服务生态，支撑新区智能高效交通需求及“90/80”（绿色交通出行比例90%，公共交通占机动化出行80%）出行目标。另外，为实现充电站智慧、可视化运营管理，建设了充电桩运营管理平台，实时监控充电全过程数据，多层次、多维度、全方位呈现充电站运营情况，为站内运营人员、电动汽车充电用户提供优质服务。高铁站CEC充电桩支持电动公交车即插即充、无感充电，实现车、桩、网的互联与高效互动，为公交用户提供简单、便捷、可靠的全新充电体验。日均充电次数117次，日充电量5991.59度，平均日服务费收益3594.95元。打造了绿色低碳及智慧交通体系，协助电网削峰填谷，为绿色交通出行提供动力源泉。江苏省泰州市海陵区是全国工业百强区，其中海陵工业园、新能源产业园、物流园、高铁商务区及周边区域共370平方千米，有上万家企业。区政府规划以新能源产业园为起点、打造“太阳城”，推进“零碳城市”建设，但却面临新能源建设供应商分散、能源供给和需求复杂等困难。港华能源与腾讯联合，基于港华能源40万工商用户基础，以及在零碳园区规划、分布式光伏等方面的优势，和腾讯云物联网、综能工场、碳引擎等产品或技术，助力园区实现能源数据管理、分析、预测和优化等功能，探索精准高效的能效管理和碳管理。未来，该平台还能灵活扩展出能效管理、能源交易、碳交易等应用，帮助工业园区加速建设“零碳园区”。预计项目全部建成后，每年可实现年减碳量约数十万吨。这个项目是港华能源和腾讯在智慧能源领域的创新合作探索。为积极响应国家“双碳”目标，港华能源在香港中华煤气的战略指导和支持下，预计未来5年内在大陆投资约600亿用户侧智慧能源项目，构建源网荷储高度融合的区域智慧能源系统。为实现该目标，港华能源联合腾讯打造智慧能源生态平台（图47），以工商业园区为主体，以综能服务、控排减碳为抓手，达到“提质增效、生态赋能、汇聚用户”的目的。平台基于物联网能力，可在数据系统汇集起包括光伏、储能、充电平台等业务系统在内的量测、运行数据，并实现数据可视化，从而支撑园区对电、气、热等能源数据的智能化管理、分析、预测和优化。该平台在“世界地球日”正式在江苏省泰州市海陵区上线，目前该平台数据系统已有8个数字孪生体模型、162个数据节点，推送数据量超过1300万条，未来在工业园区完全落地后，预计每年可减少数十万吨碳排放。图47：零碳园区智慧能源生态平台案例六：泰州市智慧能源生态平台78泰州市智慧能源生态平台06案例平方千米370工商用户40万数据节点162个用户侧智慧600亿能源项目数字孪生体8个模型图48：广州市能源管理与辅助决策平台界面案例七：广州市能源管理与辅助决策平台广州市能源管理与辅助决策平台项目，是面向特大型城市综合能源管理及绿色发展的示范项目，是由广州市发展和改革委员会主导、重点用能单位和第三方综合能源服务商等共同参与建设的智慧能源互联网平台。该项目从政府对能源实施精细化管理及推进城市绿色发展角度出发，以广州市能源数据为核心，通过积极建设，已建立起了较为完善的能源管理政策法规体系，旨在确保今后广州市的综合能源基础设施建设能依法依规和可持续发展；建成了“广州市能源大数据中心”，打通了全市各部门、重点用能单位以及互联网公开渠道等各类能源信息汇集及共享的渠道；建立了政府侧能源管理决策平台（图48），实现了全市能源发展规划、建设管理、统计分析、能耗监测、油气管道保护、信息发布、辅助决策等很多功能；确立了用户侧智能化综合用能解决方案，实现了重点用能单位能源数据在线接入，以带动全市综合能源服务市场发展，推动广州市全社会的节能减排；还通过深入挖掘分析，积极探索基于能源大数据的智慧能源深入应用。该示范项目所建成的广州市能源管理与辅助决策平台，已成为支撑广州市政府能源主管部门与广州市重点行业领域主管部门、重点用能单位、科研机构、社会公众等互动、共享、应用的信息化平台。该项目的建设和落地应用，旨在创新政府科学化、精细化管理方式，满足不同层面能源信息需求，营造全社会绿色发展氛围，持续推动“互联网+”智慧能源发展，以形成“政府搭台、多方参与、应用开放、互联共享”的特大型城市能源管理新局面，项目建设成果可为其他城市开展相关工作积累可复制、可推广的经验。79广州市能源管理与辅助决策平台07案例图49：“源网荷”物理碳表装置的全链路部署案例八：常州市能源碳计量平台电力系统是我国实现碳达峰碳中和的排头兵，而如何精确计量每一度电产生的碳排放是实现双碳目标的前提。但是，国内外尚未形成一套成熟完善的用电间接碳排放计量标准体系，清华大学电机系、清华大学四川能源互联网研究院和国网常州供电公司联合研发了基于碳流分析理论的实体碳表系统和能源碳计量平台，实现了全球首个“全域碳计量-全链碳响应-全景碳足迹”的工程示范。目前，国网常州供电公司已在亚太电厂、500千伏茅山变、220千伏洮湖变、110千伏指前变以及江苏常州卿卿服装进出口公司试点安装了实体碳表，实现了“源网荷”物理碳表装置的全链路部署（图49）。“源网荷”物理碳表装置的率先落地应用，解决了电力系统直接与间接碳排放的实时计量问题，为电力系统全景碳足迹分析提出了新的思路，具有里程碑式的意义。基于碳表装置的电力系统全域碳计量体系将为优化能源结构、组织碳市场、出台碳排放控制政策提供数据基础与决策依据，支撑以新能源为主体的电力系统建设，助力我国双碳目标的实现。基于物理碳表装置，清华大学电机系、清华大学四川能源互联网研究院与国网常州供电公司联合开发了“常州能源碳计量服务平台”（图50）。该平台共分为能源碳总览、全域碳计量、全链碳响应、全景碳足迹四大功能模块。80常州市能源碳计量平台08案例图50：常州能源碳计量服务平台界面“能源碳总览”模块汇聚了常州市能源供给与消费数据、重点行业碳排放数据，为常州市碳排放提供了全景概览。“全域碳计量”模块描绘了常州市“多时空全景电-碳分布图”，展示了电网中碳排放的实时流动与溯源，实现了电力系统“实时碳监测”。“全链碳响应”模块汇集了市域范围内的可响应资源，实现了用户侧需求响应管控及其碳减排量计量与分析功能。“全景碳足迹”模块面向企业用户提供碳足迹追踪和减碳服务。能源碳计量平台的上线，一方面指导企业低碳生产，助力行业节能减排，另一方面为政府部门制定全面的碳减排政策与效果评估提供量化支撑。81案例八：常州市能源碳计量平台案例九：北京城市副中心数字化低碳城市电网建设国网北京电力聚焦推动城市副中心能源清洁低碳转型，以建设数字化低碳城市电网为核心目标，将城市电网与数字技术深度融合，通过建设碳监测服务、能源运营和数字化业务支撑三大平台，提升输电网络安全性和城市供电可靠性，促进新能源发展和消纳，实现源-网-荷-储高效互动，降低地区总体能耗水平，服务全社会节能降碳。“十四五”期间，国网北京电力率先启动“两池两平台”建设。通过建设车网互动项目，打造新型储能资源池，探索“谷段充绿电、峰段有收益、出行零成本”的电动汽车充电新模式；建设虚拟电厂项目，打造绿电消纳资源池，提升电网灵活调节能力和弹性恢复能力；建设碳监测服务中心，打造首都碳监测服务平台，实现分区域、分行业的碳排放监测；建设新型电力系统能源运营中心，打造能源运营物联平台，实现能源运行状态全息感知、能效管理优质高效。预计至2035年，北京城市副中心供电可靠性将达到99.999%，外调绿电占外调电力比重70%，本地可再生能源100%消纳，电能占终端能源消费比重达到50%以上，电动汽车、中央空调等可调负荷占比达到20%，有力支撑城市副中心绿色发展。日前，国网北京市电力公司正式发布《北京城市副中心新型电力系统示范区建设方案》。该方案提出，到2035年，北京城市副中心将建成数字化低碳城市电网，成为国内领先、世界一流的新型电力系统示范区。按照该方案，从2022年至2035年，国网北京电力将在城市副中心重点建设“1+4”系列工程，即规划建设“2+6+13”项110千伏及以上电网工程和具有“四维感知”的数字化支撑平台，打造一张数字化坚强电网，提升电网保供能力和资源优化配置能力；聚焦“绿色能源、绿色交通、绿色建筑”三大领域，开展“片区、园区、社区、站点”四级示范建设，实施12项示范项目，推动源-网-荷-储各侧协同发展。82北京城市副中心数字化低碳城市电网建设09案例系列工程1+4示范单位12项案例十：雄安新区近零碳智慧楼宇腾讯云携手国网雄安综合能源服务有限公司共同打造能源互联网的“雄安模式”，助力“容东供电服务中心”项目建设，利用物联网、AI等各项新技术，为容东供电服务中心打造了一个开放性的数字孪生底座。项目围绕“中国特色国际领先的能源互联网企业”为战略目标持续深化雄安智慧楼宇建设，贯彻落实“协同、共享、规范、高效”的总体思路，利用物联网、AI等各项新技术，以建成“近零碳的清洁化、有智慧的电气化、可感知的数字化”楼宇为目标，为未来零碳智慧建筑提供示范样本（图51），项目成果可快速复制到各类型的智慧楼宇/智慧园区中应用，具体的亮点如下：构建绿色楼宇可持续新模式。腾讯公司携手国网雄安电力、国网雄安综能共同，利用物联网、AI等各项新技术，打造了一个开放性的楼宇数字孪生底座，实现了可快速复制的数字化绿色低碳楼宇管理新模式。打造能源“新法宝”。为实现容东供电服务中心安全用电、节能减排的目标，利用传感技术采集各项数据，搭建环境监测模块，全面掌握园区能源动态。为其建设140.33kw分布式光伏，预计年平均发电15.44万度，每年可减少碳排放131.7吨。实现办公“新体验”。腾讯以楼宇数字孪生技术为基底，从更加人性化的角度，真正做到连接人-设备-空间，打造一站式智慧办公新体验，构建有温度的办公空间，提升员工幸福感。助力物业“新模式”。打破建筑中原有的烟囱式管理模式，从楼宇设施设备的全生命周期角度，利用物联网、BIM、GIS等技术，为用户提供物业客户服务、设施设备运营维护管理、专业知识库管理的综合资产管理系统，构建实时在线、按需、智能、高体验的设施管理服务运营模式。83雄安新区近零碳智慧楼宇10案例图51：数字化绿色楼宇智慧综合能源优化管理新模式分布式光伏140.33千瓦平均发电万度15.44年减少碳排放131.7吨案例十一：青岛能源集团有限公司“双化协同”的智慧供热管控平台2021年9月，中央网信办会同多个部门组织实施“双化协同”行动计划，围绕推动数字产业绿色低碳发展、加快数字技术赋能绿色化转型、发挥绿色化转型对数字产业的带动作用等方面部署行动。此次全国双化协同典型案例的发布，是中央网信办贯彻落实党中央关于碳达峰碳中和重大战略决策，深入推进数字化绿色化协同转型发展，推动经验交流和成果互鉴，加强宣传推广，发挥示范引领作用的重要举措。青岛能源集团有限公司基于“双碳”目标的热气一体化智慧供热管控平台成功入选由“中央网信办信息化发展局”组织的“2022年度双化协同典型案例征集活动”。青岛能源集团智慧供热能源管理平台依托物联网、大数据、云计算等现代信息技术的应用，实现热源、热力站、管网、热用户等能效系统的信息化，提升了公司原有智慧供热发展等级，做到从热源生产到换热站、从区域管网到用户终端的供热量和用热量全程可视化管理。既能对单户室温做到精准掌控，又能总体反映整个区域的供热状态，为达标供热提供了可靠依据。室温采集系统通过大数据分析和电动调节阀进行供热参数的精准调控，实现厂网联动、按需供热。建立室温采集系统。通过在居民用户家中安装室温采集器，以楼宇为单位，平均分布在边户、中户、顶楼和底楼，做到平均覆盖楼层，充分代表楼宇各个户型。云平台则由部署在云端服务器上实时温度检测系统和大数据运算系统组成，并通过电脑和手机可以随时查看具体温度参数。对供暖数据进行采集、传输，有利于第一时间发现供热问题，督促各热力站及时整改，确保节能高效、达标供热。84青岛能源集团有限公司“双化协同”的智慧供热管控平台11案例万户计量用户9.66优化供热分户计量数据采集系统。公司居民分户计量用户9.66万户，共计916万㎡。为了强化供热计量管理，在已有的供热热计量硬件设备和采集系统的基础上，开发上位机软件并升级版本，实现居民用户计量数据的实时监测、可视化展示、历史数据查询、窃热住户分析、水力平衡分析、能耗统计分析、大数据智能分析等功能，实现二次管网供热系统经济节能、安全可靠运行，平台模块功能满足热力个性化的需求，提高运行人员的工作效率。案例十二：德国“细胞”形态城市能源互联网示范85建立能耗采集管理系统。将公司市区共计541个热力站利用原有热量表及各安装一套智能电表、水表，采用webAPI的方式与公司PVSS系统对接，实现公司市区所有热力站耗热、耗水、耗电数据统一采集，单耗指标直接在线生成。实现对现场用能状况的统一监视、测量、记录以及远程控制，并与其他能耗数据进行综合分析，形成一个智能化数据管理体系。经测算，2019-2020供暖季耗热量同比降低10.8%，耗电量同比降低9.7%，体现了城市能源供应绿色化、数字化转型的效益。德国一直高度重视信息化、数字化建设。2013年，德国提出“工业4.0”国家战略，以信息物理系统和物联网为基础，利用先进信息通信技术对能源系统全环节进行数字化改造，能源领域信息化建设加快推进，为能源与信息深度融合奠定了基础。为推动能源领域的数字化转型，德国出台了《能源转型数字化法案》，推广智能电表的安装与使用，调动灵活性资源，促进市场供需平衡。除此之外，德国能源经济部还资助了一批能源数字化项目。2016年12月，德国智慧能源展示计划（SINTEG）正式启动（图52），该计划在德国五个大型示范区域进行能源数字化研究及试点项目。WindNODE（灵活的消费者）、C/sells（互通的“能源细胞”）、DESIGNETZ（3个联邦州共同测试城市未来电网）、NEW4.0（数字技术）、enera（区域性电力市场）这五个示范项目代表五个“仿真”实验室，其主要任务是开发和测试能源的数字化联网解决方案，和能源转型以及面对可再生能源电力占比不断增加所带来挑战的解决方案。其中，C/sells示范项目在巴登-符腾堡、巴伐利亚和黑森三个联邦州落地，其主要目标是建立一个由众多小型“能源单元”(如城区、街区、居民住宅等)组成的互相沟通的电力系统。这些“能源单元”通过数字技术相互连接，都是系统中的能源产销者，能够实现在自身生产电力富余或匮乏情况下的互相补给，供需自动平衡后仍然富余的电力则被储存起来。C/sells示范项目建立起的分布式能源系统有助于促进城市的新能源消纳，大幅降低弃风弃光率，提升城市整体的能源利用效率。德国“细胞”形态城市能源互联网示范12案例耗热量降低10.8%耗电量降低9.7%案例十三：美国“蜂窝”形态城市能源互联网示范86图52：“细胞”形态城市能源互联网美国Civita项目位于加利福尼亚的圣地亚哥，是一个占地230英亩的小镇，由圣地亚哥电力天然气公司（SDG&E）服务（图53）。Civita项目需要约70英亩的公园和开放空间，4780间住宅，一个约480000平方英尺的零售中心，和420000平方英尺的办公/商业区，预算为20亿美元，由Sudberry公司开发。该公司在2012年与SDG&E合作“智能可持续社区”项目，作为在SDG&E服务的其他社区推广复制的模型。在SDG&E的长期愿景中，公用电网将是相互连接的模块化系统（如每个人都是蜂窝里的小单元），由智能分布微型电网（UDMs）构成，并和谐的提供功能可靠、智能、高效的能源。美国“蜂窝”形态城市能源互联网示范13案例图53：“蜂窝”形态城市能源互联网87项目计划通过太阳能电池技术、电动汽车充电技术、燃料电池技术、电池储能技术和能源管理技术的综合应用建立这一地区第一个智能微网，并将Civita建成智能和能源可持续发展的社区。此外，项目还可能通过自动开关将电池储能和能源管理系统与本地发电厂并网，从而创建一个自我维持的微网，提高本地电力的可靠性。截至2015年，该项目大约完成了30%，并且预计还需要十年完工。SDG&E装了145kW太阳能光伏阵列，能满足近100%的公用区域电力需求。同时，Sudber-ryProperties公司在所有屋顶安装了太阳能电池板。另外，SDG&E还安装了自动智能开关，与安装在房屋和社区的电器一起，通过智能电表的需求侧响应技术，达到负载平衡。项目的预期收益包括负载平衡、解列运行和可靠性提升三个方面。其中，需求侧管理技术和智能开关的配合使用，预计将减少区域10%的峰值负载。另外，光伏发电和储能与自动智能开关配合，能在主电网停电时为公用区域提供足够的电力。最后，公共事业公司所有的光伏发电、储能和自动智能开关能缓解停电影响的区域，缩小停电影响的程度，提升主网供电的可靠性。峰值负载减少区域10%案例十三：美国“蜂窝”形态城市能源互联网示范千瓦太阳能光伏阵列145图54：柏叶新城AEMS区域能源管理示意图8案例十四：日本柏叶智慧新城柏叶新城距离东京市中心25公里，占地面积2.73平方公里，自2000年开始由三井不动产主导，联合20余家企业与东京大学等科研机构共同开发。柏叶城区在能源方面通过有效利用柏叶特有的丰富自然资源为地域资源，通过构建“节能ɾ创能ɾ蓄能”、新一代交通系统，整治绿化等，力争建设发生灾害时能够确保生命线、人与环境共存的未来型环境共生都市。柏叶新城在推进城市整体能源利用最优化的核心设施是数字化的区域能源管理系统（AEMS）（图54）。多层级能源管理系统覆盖片区、建筑、家庭等多能源场景，并通过AEMS实现整个城市的能源运用、管理和控制，实现能源管理的可视化和数字化。另外，柏叶新城拥有智能中心管理区域内的能源使用以及发生灾害时的能源信息。掌握住宅、商业设施、办公室等电力使用状况，为生活和工作在这里的人们提供更高效节能相关的信息。此外还负责灾情时期的电力再分配。实时掌握城市动态，引领城市变得更加环保。88日本柏叶智慧新城14案例8资料来源：https://www.kashiwanoha-smartcity.com/cn/initiatives/图55：柏叶新城区域内智能电网整体示意图989柏叶新城也是日本首个实现将分散电源电力在区域内进行再分配的智能电网工程。智能电网运行实现了太阳能发电、蓄电池等分散电源能源在街区之间进行再分配。使用自营输电线路，并用电力公司的电力和分散电源在街区之间进行电力再分配，从而实现整个街区电力削峰。如图55所示工作日办公用电需求增加，所以从“柏叶LaLaPort”向“GATESQUARE”输送电力。而假日期间，商业设施电力需求增加，再从“GATESQUARE”向“柏叶LaLaPort”供应电力。通过这些措施，实现区域电力削峰约26%，并可实现节能和减排低碳。案例十四：日本柏叶智慧新城%实现区域电力削峰269资料来源：https://www.kashiwanoha-smartcity.com/cn/initiatives/案例十五：英国伦敦特大城市零碳规划英国是全球较早开始建设智慧城市的国家之一。早在2009年，英国政府就发布了一份纲领性文件《数字英国》（DigitalBritain），旨在通过改善基础设施将伦敦打造为全球“数字之都”。在随后的2013年，为了应对快速城市化面临的挑战，英国政府提出智慧伦敦计划（SmartLondonPlan），强调“利用先进技术的创造力来服务伦敦并提高伦敦市民的生活质量”。智慧伦敦计划（SmartLondonPlan）中明确电能的管理是能源管理的一项重要内容，并推出Islington'sBunhillWard作为伦敦智能电网的示范基地。智能电网可以很大程度提高用电效率，例如它可以收集和利用发电厂生产的多余电量、在用电高峰智能降低用电量等。智能水表可以更高效地管理和监测水消耗和泄露，也在伦敦智能能源管理的范畴。另外，《大伦敦规划》(TheLondonPlan)是大伦敦市政府的法定空间发展战略，至今已颁布2004、2011、2021三版。2021年3月《伦敦规划2021》向社会公布，内容涵盖经济、环境、交通与社会，代表了伦敦的总体战略计划，是未来20-25年伦敦城市发展的综合框架。在规划中，伦敦将低碳社区作为城市低碳转型的主体，带动整个城市低碳化转型，计划在2050年成为零碳城市。其中，物联网、大数据、云计算、人工智能等高科技在市政设施建设全面落地，范围涵盖智能电网、智能电表、智能交通指挥系统等工程。90英国伦敦特大城市零碳规划15案例