互联网思维审视能源转型的矛盾三角,助力“碳中和”

时氪分享 · 2021-04-08
能源转型也正面临着“保证能源安全”、“推动能源低碳”、“降低能源成本”发展三角悖论,如何借助数字化的方式以最经济的手段支撑能源转型,助力实现“碳中和”目标,是当前需思考解决问题。

文 | 阿里云电力行业解决方案总架构师 黄兵

电力系统是人类史上最复杂的人造系统,电能被广泛利用,将人类生活水平提高到前所未有的高度,同时也开创了近代史上第二次技术革命。

但过去由于受限感知与智能技术、数字化技术的发展,电力系统建设主要以源随荷动的单向调度为主、以冗余方式保障电网安全,因此存在能源效率转换不高等问题。数据表明,我国单位GDP能耗约为世界平均值的四倍,工业电价成本相比发达国家仍处于高位。能源转型也正面临着“保证能源安全”、“推动能源低碳”、“降低能源成本”发展三角悖论,如何借助数字化的方式以最经济的手段支撑能源转型,助力实现“碳中和”目标,是当前需思考解决问题。

能源转型面临矛盾的铁三角

当前国家能源在转型,在今年全国两会上,“碳达峰”和“碳中和”成为热议的话题。“碳达峰”、“碳中和”成为我国“十四五”污染防治攻坚战的主攻目标,并首次写入政府工作报告。

既要保证能源安全,又要能源绿色发展,还得解决经济投资效率上可承担,三者同时满足,人们称其为能源转型中“矛盾三角”。

以互联网思维与实体电力电网相结合,有望平衡能源转型面临的“矛盾三角”。

第一,安全与效率的矛盾,通过互联网思维与技术手段实现“保安全降效率转变为安全效率双提升”。传统扩张式电网的发展模式下,只能依靠提高冗余来保安全,电网安全与效率难以同比提升。如何让用户参与到电网负荷调节,享有电网调节溢价,降低用电成本。如何通过互联网技术手段实现个性化用能质量,鼓励用户参与至电网负荷调节,降低用能成本,是当前需思考解决问题之一。

第二,安全与绿色的矛盾,通过数据智能技术实现“源随荷动转变为源荷互动”。以浙江电力公开数据为例,截至2019年底,全省清洁能源装机1690万千瓦,是2015年装机规模的5倍之多,其中分布式能源装机容量占比超过50%,未来还将以100%的速度增长。但绿色低碳能源的分布式电源是双向电源,同时也是不稳定电源,不可控消纳分布式能源给电网带来安全风险。如何实现高比率清洁能源的消纳,引导分布式能源健康发展,需要在电网供给侧,通过数据智能技术实现让电网具备有实时计算平衡能力,也是需解决的核心问题之一。

第三,绿色与效率的矛盾,如何通过数据智能技术实现“以冗余保安全转变为降冗余促安全”。还是以浙江电力公开数据为例,2020年夏季,浙江全社会最高用电负荷达到9268万千瓦,服务用户数45000万,已超过英国、法国、德国等发达国家的规模,将进入亿千瓦级时代,平均每年保持10%的增长。如何保障电力安全可靠供应?如继续采用粗犷的电网冗余建设来保证电网安全,难以降低能源成本。

可以说,过去10年能源电力发展就是在解决安全可靠、清洁低碳、质优价廉的矛盾中前进。在如今国家提出“碳中和”的背景下,电力系统更急需能源与互联网相结合,通过数据智能的技术手段,平衡不可能三角的矛盾。

以互联网思维重新审视转型中的矛盾

阿里对零售行业数字化重构亦是在平衡“多快好省”矛盾中螺旋向前发展。其沉淀的数字化转型经验对其他行业亦有借鉴意义。回望整个阿里发展历程,是通过对行业数字化、构建协同网络、借助数据智能技术技术手段,以最经济方式解决了供需平衡问题。零售领域矛盾体称之为“多快好省”,“多”指的是商品供给的丰富多样性,“省”是指消费者心理感受到低价购买了高质量商品,“快”指的是高效仓储与物流满足用户体验,“好”指的是满足客户个性化要求的正品。在2003年到2009年淘宝和支付宝以“多省”为切入,并逐步实现新零售时代“多快好省”的平衡,其沉淀的互联网思维、数据智能技术的转型经验,同样适用于能源企业转型。

数字化是行业转型的基础

数字化指的是零售全要素的数字化,淘宝实现了零售100%数字化。在消费侧中,2019年双11当天共有5亿用户通过天猫和淘宝APP完成商业活动,当天共产生物流单12.92亿个,以及12万笔/秒的支付峰值笔数。在供给侧,全国500万门店中,使用移动支付占比90%,电子价签普及率80%以上,短短3年内,全国物流电子面单的使用率超过95%,因此数字化是行业转型的基础。

但在能源行业,全要素数字化指数有较大提升空间,需加大对消费侧超级APP、及供给侧数智孪生电网的投入建设。

网络协同是扩充数字商业的影响边界,吸纳更宽和更深的多方参与

在淘宝的智能网络建设过程中,通过业务中台技术构建一张多角色的协同网络,共吸纳7.8亿买家、2000万卖家、100万网红、10万店铺ISV等参与至数字网络建设中。早期淘宝仅有买家和卖家2类角色参与,随着消费者和商家逐步扩大,衍生出“模特”和“店铺装修ISV”角色,初步形成了网络扩张效应。再随着平台壮大出现“淘宝客”、“网红直播”这类角色,整个生态逐步衍生成经济体。这种网络协同思维,亦适用于能源互联网转型。

在能源数字化转型历程中,核心元素搬移至网上是相对容易实现的。但如何在平台上吸引或衍生更多角色进行协同是转型核心关键点。2018年建设网上国网初步完成这部分工作,且当前网上国网月活达到3000万,如何吸引或衍生多种角色共同参与并形成网络扩展效应?能源行业已经在尝试第一波协同网络建设,但在需求侧响应,尚未形成规模,亦尚未完成数据智能体系雏形建设。

在能源数字化转型中,构建超级APP,不是难事。但是如何建设一张具有扩张有张力的协同网络,如何找到能源行业的关键螺旋上升卡位点,是能源企业数字升级建设的重点。

数据智能是让商业活动更精准的手段,提升商业竞争效率

在淘宝的智能网络建设过程中,累计超过5000+P数据,数十万个算法,通过数据中台技术为商业活动提供精准服务,最终每天为月活7.8亿淘宝用户从2000万商家呈现的15亿件的推荐商品,淘宝通过数据智能实现精准的商业。这种数据智能的思维,亦适用于能源互联网转型。

在能源数字化转型过程中,如何实现高比率清洁能源的消纳,引导分布式能源健康发展,实现在电力的供需匹配,需要在多角色参与的网络协同下,思考数据智能产品的构建。同时,如何找到非冗余性建设电网,来保障电力安全可靠供应,需思考从单个“面”的智能化,升级到“体”的智能化。

平衡能源转型矛盾三角的落地步骤

在我们借用网络协同和数据智能对零售、金融、物流行业进行数字化转型升级过程中,沉淀了一套可落地的实践步骤,可以为平衡能源转型的“矛盾铁三角”提供参考。

IT基础设施全面云化

100%云化率带来并非只是IT层面运营和运维效率的提升。而是其将对组织协同、数据归集进行再造。当前电网企业平均云化率尚不足20%,距离十四五末100%全面云化目标还有很长路要走。在IT部门的云化管理要求上,建议基于云原生再造系统,以此推动组织和数据归集的流程再造。

核心技术的互联网化

基于网络协同和数据智能的商业智能,技术实现上基于超级APP+业务中台实现网络协同,基于数据中台实现数据智能。业务中台可构建多角色协同网络,通过超级APP打通业务链条,沉淀数据,通过数据中台进行毫秒级处理,而后由人工智能与算法反哺服务,让服务更加精准。

结合电网信息化特色,我建议,可以构建超级双APP+双中台+双主站,进行元素重组和流程再造。

a)   构建对外超级APP和对内超级APP,将商业和管理过程数字化

以电网为例,近百万员工对外服务5.6亿用电户。通过再造两款超级APP,构建多角色协同网络,吸纳关键节点参与其中。比较好的方式是,建设一款对外服务APP,如现有的网上国网;建设一款对内协同APP,可以尝试使用钉钉构建。

重构3个核心主业的业务中台,为多角色协同提供稳定中台支撑

两款超级APP在多角色网络边界拓张时,需要稳定的业务中台提供支撑。电网的三大核心主营业务——营销、设备、企业管理,通过业务中台可对元素、流程再造。以营销为例,通过中台可实现3个升级:从过去以电表为中心、升级为以客户为中心;从过去以单一商品为中心,升级为综合商品为中心;从过去被动式服务,升级为主动式服务。其他业务领域基于中台建设,亦可达到此效果。

 b)   再造2大核心主站基于数据中台重构

电力系统数据一部分来自电网商业活动,更大一部分主要来自设备。建议两大主站系统完全基于数据中台重构(暂不考虑在二区的调度系统)。传统主站系统建设方式存在数据搬移两次的问题,也无法满足商业上对设备数据15分钟、1分钟高密集采集等需求。基于数据中台重构两套主站系统,可避免数据的多次搬移,为下一步数据智能提供一手数据原料。

关键应用的数据智能化

在做好IT基础设施云化、2+2+2的核心技术互联化后,基于数据智能建设数字孪生电网,就相当于再造一张数智电网。通过智能感知、实时数仓、知识图谱等技术,把所有电网数据进行数智化、可共享化。

借助两款超级,多方可在数智电网完成协同,实现高比率清洁能源的弹性消纳,引导分布式能源健康发展,建设具备有实时计算平衡能力的电网就成为可能。

同时,由于超级APP可直接触达客户,通过提供差异化的用能服务,有望实现电网安全和效率的双提升。

一张数智电网

互联网思维通过数字化、网络协同、数据智能唤醒了各行业沉睡的资源。电网公司过去10年的发展在解决安全可靠、清洁低碳、质优价廉的矛盾中前进。未来10年,互联网科技公司在零售、金融、物流数字化转型的实践经验,可以帮助电力行业发展能源互联网,平衡能源安全、能源低碳、能源经济的三角矛盾,助力实现“碳中和”目标。

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