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電網業態創新支撐新基建的發展模式思考

國網能源研究院有限公司能源互聯網研究所主任工程師劉林

新基建的發展趨勢及規模

1. 新基建的發展趨勢

(1)信息和物理系統、數字與基礎設施的深度融合

信息和物理系統深度融合,通過信息數字化,支撐傳統產業向網絡化、數字化和智能化方向發展的信息基礎設施。如工業互聯網的支撐傳統制造業的數字化轉型和智能制造;新能源汽車和智能網聯汽車的發展需要車聯網和智能化交通基礎設施的支撐;水、電、氣等城市公共基礎設施的數字化和智能化轉型需要智慧城市的支撐。

(2)存量潛力的挖掘是高質量

發展和提質增效的助力我國傳統基礎設施建設已經進入成熟階段,為發揮投資的最大效能,在處理新型基礎設施和傳統基礎設施建設關系的時候,二者既是存量和增量的關系,也需要推動二者的融合和改造提升。

(3)新基建與新業態、新業務互相促進,相輔相成

新型基礎設施建設不同于傳統基礎設施的土地、資源要素投入,可以拉動新一代信息技術、高端裝備、人才和知識等高級要素的投入,為我國戰略性新興產業、現代服務業提供需求載體,為我國以創新為驅動的經濟轉型提供動力。

(4)新基建將實現軟硬結合

新基建除了硬的基礎設施,還有軟的“新基建”,即配套機制、支撐政策和發展環境等。如汽車、金融、電信和電力等基礎行業的進一步開放、加大知識產權保護力度、改善營商環境、大幅減稅降費尤其社保繳費費率和企業所得稅、發展多層次資本市場、建立新激勵機制調動地方政府和企業家積極性等。

2. 新基建的發展規模

(1)特高壓

截至2019年底,國家電網公司建成投運“十交十一直”21項特高壓工程,核準、在建“四交三直”7項特高壓工程,6項處于前期階段,是世界上輸電能力最強、新能源并網規模最大的電網。國家電網公司經營區跨省跨區域輸電通道設計容量達2.1億kW,特高壓累計輸送電量超過1.6萬億kW·h,電網資源配置能力不斷提升。

特高壓產業鏈包括電源、電工裝備、用能設備和原材料等,環環相扣,帶動力強。尤其是作為新基建之一,特高壓涉及大批輸配電零部件,如變壓器、開關、電容器、避雷器和換流閥等,再加上大量原材料企業,社會投資規模巨大,是拉動經濟增長的一把利器。特高壓工程促進經濟社會發展不止于建設時期,中長期效益明顯,支撐經濟社會高質量發展。

1)特高壓將電力生產與消費更好“連接”起來,優化資源配置。特高壓能夠有效消納清潔能源,將“三北”地區的清潔能源輸送出去,有助于提高綜合利用效率,保護生態環境。如利用哈密—鄭州、昌吉—古泉等特高壓直流“能源高速”,打造堅強送端電網。利用特高壓輸電通道,將西部清潔能源輸送到中東部負荷中心,通過電力市場交易,實現西部能源資源優勢轉化為經濟優勢,截至2019年年底,國家電網公司已外送疆電、藏電和青電935.41億kW·h。

2)特高壓作為世界最先進的輸電技術,工程建設能夠推進包括換流閥、電力電子和新材料等高端裝備制造的發展,符合國家產業轉換和升級的趨勢。如在國外,國家電網已建成巴西美麗山水電送出一、二期±800 kV特高壓直流輸電工程,實現了中國特高壓“投資、建設、運營”和“技術、裝備、標準”兩個一體化全產業鏈、全價值鏈協同走出去。依托特高壓技術,國產裝備水平和國際競爭力顯著提升,帶動我國電工裝備產品出口到世界80多個國家和地區。如巴西美麗山二期項目目帶動近50億元國產高端電工裝備和施工服務。

(2)新能源汽車充電樁

截至2019年底,全國公共充電樁和私人充電樁總計保有量為121.9萬臺,其中公共樁51.6萬臺,私人樁70.3萬臺;同期新能源汽車保有量約為381萬臺,車樁比約為3.1:1,而私人車樁比約為5.4:1。

國家電網公司已建成全球接入充電樁數量最多、覆蓋地域范圍最廣的智慧車聯網平臺, “十縱十橫兩環”的高速快充網絡連接了全國26個省、市、自治區的273個主要城市。平臺累計接入充電樁43萬個,接入電動汽車1.7萬輛,累計發行充電卡21.7萬張,注冊用戶超過200萬戶,充電樁在線率99.86%。電動汽車充電量達14.82億kW·h,同比增長73.86%,全社會占比約22.63%。2020年,國家電網公司將在北京、天津、河北、上海、江蘇、浙江、湖南與青海等18個省(直轄市)集中聯動建設126個示范帶動項目,涵蓋公共、專用、社區和港口岸電等多種類型充電基礎設施。將新增充電樁7.8萬個,預計可帶動新能源汽車消費超過200億元。

根據中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟預測,預計2020年將新增約公共充電樁15萬臺,其中公共直流樁6萬臺(每臺成本約為3~3.6萬元),公共交流樁9萬臺(每臺成本約為2~3千元);預計新增私人充電樁約30萬臺(每臺成本為2~3千元),新增公共充電場站約8千座。照此假設,2020年新能源充電樁建設規模預計約為200~300億元。

隨著充電樁數量的大幅度增長,電網公司可以整合充電樁資源為一個動態的大型能耗用戶,通過大數據技術,實現對電動車充電的優化調度,參與區域電網的調峰,降低成本,優化資源配置。

(3)大數據中心

對于大數據中心,據前瞻產業研究院統計,由于增值業務快速增長,2018年中國IDC業務市場規模突破千億元,同比增長29.8%。根據《數據中心白皮書2018》,預測我國IDC市場將處于快速發展期,預計到2020年我國 IDC 市場業務總收入可達1 500億元。

(4)人工智能

根據《中國新一代人工智能科技產業發展報告2019》,截至2019年2月底,中國人工智能企業745家,占世界總數的21.67%,僅次于排名第一的美國(1 446家,占比42.06%)。對于人工智能行業,國務院于2017年印發《新一代人工智能發展規劃》提出戰略目標,至2020年人工智能核心產業規模超過1 500億元,帶動相關產業規模超過1萬億元。

(5)5G產業

根據中國信通院研究數據,按照2020年5G正式商用算起,預計當年將帶動約4 840億元的直接產出,2025年、2030年將分別增長到3.3萬億元、6.3萬億元,十年間的年均復合增長率為29%。在間接產出方面,2020年、2025年和2030年,5G將分別帶動1.2萬億、6.3萬億和10.6萬億元的間接經濟產出,年均復合增長率達到24%。

(6)工業互聯網

據2019工業互聯網峰會材料,2019年我國工業互聯網產業市場規模達4 800億元,較2018年增長6.64%。

根據《工業互聯網產業經濟發展報告(2020年)》,預計2020年,工業互聯網產業經濟總體規模約為3.1萬億元,同比實際增長約為47.9%,工業互聯網核心產業約為 6 520億元,工業互聯網融合帶動的經濟影響約為2.49 萬億元。

新業態新模式支撐新基建發展

2020年2月,中央深改委員會第十二次會議提出:“基礎設施是經濟社會發展的重要支撐,要以整體優化、協同融合為導向,統籌存量和增量、傳統和新型基礎設施發展,打造集約高效、經濟適用、智能綠色、安全可靠的現代基礎設施體系。”在建設具有中國特色國際領先的能源互聯網企業的戰略目標指引下,國家電網公司將現有的電力、通信、科技基礎設施深度融入新型基礎設施體系,以創新作為第一動力,以新理念、新技術、新業態、新模式支撐新基建發展,創造新價值,全面履行政治責任、經濟責任和社會責任。

1. 科學支撐國家治理體系

國家電網公司具備堅實的大數據資源和分析技術條件,為支撐國家治理、服務經濟社會發展奠定深厚基礎。總體來說,國家電網公司的大數據資源技術優勢和特點體現在以下五個方面:

一是全面的覆蓋領域。可以實現從宏觀到微觀的全覆蓋,包括分地區、分行業、分企業的電力數據挖掘和全面分析;并且在電力數據的基礎上,融合熱、冷、氣等行業數據與周邊環境數據,實現多維度數據分析。

二是精細的顆粒度。可以實現設備級、元件級信息的精準掌握,基于強大的感知能力,實現底層和關鍵設備狀態的精準把控;并基于負荷解耦技術等逐步實現用戶家庭內部電器級的數據歸集分析,實現精細化數據分析。

三是靈活的時間尺度。電力大數據不僅可以離線采集,也可以實現高頻連續更新。基于先進的采集技術和信道能力的提升,根據需要選取適合的數據采集步長和更新周期,實現及時的在線數據分析。

四是準確的數據來源。基于用電信息采集系統等,實現數據的自動抓取,消除了數據壁壘與時間延遲,并通過數據比對等方式進行清洗校核,可以最大程度地減少數據人工報送帶來的影響,保障數據分析的真實和準確。

五是多維的用戶刻畫。可以實現用戶的多維立體刻畫,將電網營銷、運行、檢修等專業各自的局部表征融合,實現對用戶的多維立體化標簽,再結合用能數據等,為數據分析提供豐富的用戶畫像。國家電網公司有力保障疫情防控,并在復工復產中發揮重要作用。

1)通過“兩多,兩高”的電力大數據分析,有力保障疫情防控。開展多場景診斷,精準識別人員流動狀態,助力基層防疫全面監測;開展多領域融合的大數據分析,精準刻畫重點對象行為,提高疫情防控效率;開展高頻度的用電體檢,判別特殊群體的異常情況,助力社區風險排查;進行高風險行為診斷,識別防控重點商業場所的用電行為,提前切斷疫情蔓延渠道。

2)緊密結合各方需求以大數據分析實現“五個助力”,在復工復產中發揮重要作用。以復工指數等對企業復工復產情況進行準確分析,助力政府精準施策、企業有序復工;以電網大數據調度實現電網狀態準確識別,精準調度,保障疫區電網安全穩定運行;以設備實時信息監測和數據診斷,實現供用電設備隱患和故障及時排查,保障生產可靠開展;開展大數據科學咨詢支撐,提供優化方案建議,助力企業優化用能成本;開展復工數據和信息開放共享,提供產業鏈全局信息,助力產業鏈協同復工復產。國家電網公司作為擔負著重要公共服務職能的大型國有企業,一直以來以大數據分析作為服務國家治理現代化的重要抓手,將持續在經濟監測、產業調整、精準扶貧、環保防災、普惠民生等廣泛應用場景中提供決策支撐。

2. 行業貫通實現價值共創

國際上推動跨行業數據共享打通,促進社會服務增值創新,已成為普遍潮流。目前已有英國、法國、巴西、印度等45個國家和地區建立了政府開放數據平臺。其中尤以美國國家級政府數據開放平臺—data.gov和新加坡政府公開數據分享平臺—data.gov.sg最為典型。美國政府數據平臺融合了50個組織的194 738個數據集、48種數據格式和83個應用;新加坡數據平臺則開放了來自60多個公共機構的8 600多個數據集,涵蓋經濟、教育、環境、金融、資料、基礎設施、社會、技術和交通等領域。

數據平臺通常有三種模式:一是政府主導型,政府作為實現數據開放共享的主體,以強制性命令或指導性政策,匯集數據實現價值增值;二是企業主導型,由企業主動面向政府開放數據,通過以微觀數據支持政府的宏觀決策,來尋求政府對發展模式的支持;三是市場化運作型,由政府通過與企業簽訂合作協議、授予特許經營權和制定激勵機制等方式,鼓勵企業開放自身數據,實現與政府數據的雙邊共享和互利共贏。

3. 多維賦能推動協同發展

國家電網將以賦能作為企業與價值共創之間的連接橋梁,從個體卓越向協同發展,從價值創造向共享賦能發展。可通過設施、平臺、技術、數據、市場、資金和管理等七種手段實現對相關行業賦能。以國家電網公司建設的綠色智慧物流為典型場景來看,建設了綠色智慧物流平臺,在成都、鄭州等地建成10座智慧物流場站,為新能源物流車輛提供集貨、路線規劃、智能尋樁、停車休息和維修租賃等服務;并進一步通過區塊鏈技術和物流大數據分析,提供征信、監管等服務,日均服務400車次以上。

1)設施賦能。基于電網廣泛可靠的基礎設施和網絡布局,為相關行業提供快速發展基礎。如綠色智慧物流中,通過精準布局充電場站,并盤活公司已有充電樁資源,形成物流充電網絡,提供便捷的充電服務。

2)平臺賦能。發揮電網公司平臺型企業價值,匯集各類行業資源,推動行業各方協同發展。如綠色智慧物流中,通過構建系統撮合平臺,整合運力、電樁和散貨等資源,推動資源優化共享,促進樁-車-貨聯動。

3)技術賦能。基于公司圍繞電力消費、能源消費的深耕技術優勢,滿足行業發展的綜合用能需求。如綠色智慧物流中,為物流園區提供儲能、電力交易、能源托管和分布式能源等一體化技術解決措施。

4)數據賦能。基于公司的海量數據和分析能力,促進相關行業的數字化轉型發展。如綠色智慧物流中,基于物流運力數據與充電數據的關聯累計,促進車貨匹配,為物流業務的數字化、智能化奠定基礎。

5)市場賦能。基于泛在電力物聯網催生新業態的能力,促進相關行業增量市場的培育和發展。如綠色智慧物流中,并未“侵蝕”已有物流市場,而是催生和加速增量的城市新能源物流市場,擴大了市場蛋糕。

6)資金賦能。基于電網平臺的可靠公信力和融資能力,為相關行業發展解決關鍵的融資問題。如綠色智慧物流中,可為中小企業提供可靠的新能源車融資租賃渠道,有效降低較小企業的車輛投入成本高問題。

7)管理賦能。基于公司在精益管理、標準化等方面的優勢,促進相關行業規范化科學化發展。如綠色智慧物流中,推進城市配送物流的行業標準、流程標準化工作,并提供司機培訓服務,使業務不斷規范化。

目前,國電網公司已在成都、鄭州等地建成10座智慧物流場站,為新能源物流車輛提供集貨、路線規劃、智能尋樁、停車休息和維修租賃等服務,并進一步通過區塊鏈技術和物流大數據分析,提供征信、監管等服務,日均服務400車次以上。

4. 各類基礎設施融合集成

各類基礎設施的集成式發展,可以提高新基建的建設效率和效果。能源物聯網將實現終端設備的廣泛接入,促進設備從“單體式”向“集成化”轉變,使用能服務業務形態向系統化演變升級,從而更好地為智能家居、智能建筑、智能交通和智慧城市等應用場景提供系統性解決方案。

“多站融合”是在“三站合一”,即變電站、充換電(儲能)站和數據中心站的基礎上,增加5G基站、北斗地面增強站、光伏站和綜合能源站等,促成多站分布式邏輯融合、結構相輔相成、數據橫向貫通。建設開展多站融合建設,站內包括柔性變電站、數據中心站和儲能站,變電站同時連接交流電網和光伏電站,實現“源-網-荷-儲”能量自動互補調劑,既保證數據中心高可靠供電,又滿足光伏綠電優先數據中心就地消納和多余電量并網消納,通過儲能作為應急備用電源,為數據中心站服務。

5. 多種能源網絡互補互濟

通過多種能源形式“互換互濟”,實現網絡基礎設施“互聯互通”,打破各自封閉的能源系統,使各種能源形式高效轉換成冷、熱、電等不同種類的能量,支撐能源電力清潔低碳轉型、能源綜合利用效率優化和多元主體靈活便捷接入。

P2X指電能向熱、冷、氣等其他終端能源品類的轉換,是近年來興起于歐洲的新概念,充分體現了電能的能量樞紐價值。除電轉熱、電轉冷外,其他各類形式的P2X均以電制氫為基礎。

6. 挖掘存量實現統籌高效

基于電網公司豐富的電力桿塔、溝道資源,深入挖掘公司現有的桿塔、溝道等實體資源的商業化潛力。聚焦交通、環保、通信、消防、應急和市政等多領域需求,開展電力桿塔、溝道的資源綜合應用,面向政府和企業形成不同應用場景下的產品與服務類型。對內實現公司資產利用效率提高與營業收入提升,對外增強為政府、企業和用戶提供多元化服務能力,降低社會公共成本。

2019年8月19日,南京聯通公司建設的全國首個變電站內的小營5G基站成功開通。國網江蘇電力共享變電站樓面資源,解決了基站選址難題。通過對外租賃機柜和電源,向基站提供高可靠不間斷電源保障,有效提升5G網絡服務質量,由持有資質的專業隊伍提供代維服務,將5G基站運維納入變電站整體運維體系中,確保變電站安全穩定運行,同時降低運營商運維成本。據測算,共享后,5G基站建設周期縮短了96.7%,資金節約了97.2%,僅南京地區就可節約社會整體投資92.5億元,將為5G建設節約出相當于一個南京南站的土地面積、節省出相當于建設1.1個京滬鐵路的鋼材。

此外,在用戶側資源存量的挖掘方面,以客戶為中心,積極探索用戶側資源聚合管理的多種形式,開展電網調峰服務,積極培育虛擬電廠為新型市場主體參與的商業模式,打造虛擬電廠生態體系,促進提升電網靈活調節能力,并釋放能源經濟在用戶側的新動能。

7. 平臺發展廣泛聚合資源

能源互聯網企業的建設將從追求規模向搭建平臺發展,將推動能源生產者、傳輸者、消費者、設備商與服務商等聚集在統一平臺上,促進能源領域由“管道型經濟”向“平臺型經濟”和產業組織由“分散式”向“生態式”的轉型升級,推動供需匹配、信息共享和資本流通的服務平臺建設,出現更多跨界融合與創新。

(1)綜合能源服務平臺協同創新

綜合能源服務商整合各個層次的技術和服務,提供一攬子解決方案,強化深度合作,著力構建產業生態,培育新模式、新業態。各類物聯網企業在各自不同層次做好技術研發和模式創新,開發好準入接口,提供有權限控制的數據訪問,提供上下層合作渠道。設備廠商、工程公司等進行設備或施工技術改造升級,以匹配綜合能源服務業務需求。

(2)新能源云平臺

整合全產業鏈資源,提供規劃設計、政策分析、消納計算、設備采購、電站建設、并網報裝、電費結算、監測運維、發電預測和金融交易等全流程一站式服務。未來將深度嵌入金融服務,推動價值變現;利用飛輪效應,線上打通各方主體的業務流,形成在線閉環,構建共建共享共贏的新能源生態圈。

1)服務全產業全生態發展。累計接入新能源用戶124萬戶、裝機容量5 685萬kW,累計交易額331億元,帶動產業鏈上下游3 000余家企業協同發展,直接或間接帶動就業超100萬人。

2)服務國家精準脫貧攻堅。平臺接入全國光伏扶貧電站26.7萬座,裝機容量1 275萬kW,覆蓋全國26個省份、889個縣,惠及3.7萬個貧困村和232萬戶貧困戶。

3)服務新能源高質量發展。建設“產學研用”多元聯動的新能源服務生態圈,開展線上線下學習1.75萬人次,實地培訓發證1 506人次;帶動中小企業加盟區縣級運營運維中心132家。

8. 開放合作做大市場生態

打造能源產業發展生態圈。與上下游產業共享合作,構建大數據服務、分布式光伏服務和電動汽車服務等7個產業生態圈。以電動汽車服務領域為例,針對新能源汽車業務模式新、跨行業協同多的特點,國家電網不斷加強與社會資本合資合作,充分發揮混合所有制優勢,廣泛集聚產業資源,加快核心業務市場拓展。與南方電網以及特來電、星星充電等民營企業混改“聯姻”,成立聯行科技,共同打造了一個全國充電網絡平臺,大大改變了過去充電樁運營分散、彼此不通的狀況,破解了車主找到樁充不了電的難題。與恒大集團合作,設立國網恒大智慧能源公司,攜手萬科、碧桂園和融創等地產商,聚焦社區充電樁建設運營。與招商局集團合作,設立高速公路能源公司,開展服務區光儲充電站建設運營等,打造綠色交通體系。與廣匯集團合作,設立國網廣匯新能源汽車服務公司,計劃在840多個營業網點開展充電樁建設。

發展建議

(1)同步推進數據治理、數據安全和數據共享規則的完善

推動數字經濟發展逼近要靠“新基建”的硬件,也要靠數據治理的“軟件”加以配合,否則事倍功半。2018年5月25日,歐盟《通用數據保護條例》(GDPR)正式實施并陸續由各歐盟成員國開出大額罰單。另一部重量級隱私保護法律《加州消費者隱私保護法案》(CCPA)已于2020年1月1日生效。其中,GDPR已經下發237張罰單,累計罰款1.5億歐元。在數據安全和保護方面多下功夫,可以保障新型數字基礎設施建設行穩致遠。

(2)政府充分發揮規則、標準、布局和政策等引導作用,推進市場有序運行

對商業化價值低但又非常有必要的、或涉及公共信息的、或市場整合難度比較大的信息類新基建,政府應積極主導或牽頭。財政政策方面,研發支出加計扣除,高新技術企業低稅率;貨幣金融政策方面,在低息融資、專項貸款、多層次資本市場、并購、IPO和發債等方面給予支持;產業政策方面,納入到國家戰略和各地經濟社會發展規劃中。

(3)因地制宜開展,避免一擁而上的浪費

充分吸收過去基建的經驗教訓,做好統籌規劃,明確發展重點和次序。某地智慧城市建設中,認為受托方對的環境條件沒有進行充分論證,其設計場景、產品與服務配置和實際需求存在重大偏差。要避免簡單的購買工具、靜態數據匯聚以及空間設施,更多結合當地實際情況、注重軟的能力建設,加強業務規劃和運營謀劃。

(4)通過綜合能源服務,助力綜合能效提升和用能成本下降

疫情過后各種規模的企業將面臨較大的經營困難,可通過科學的綜合能源服務降低用能成本。如數據中心能耗強度很高,是常規辦公大樓的數十倍以上。2017年,數據中心總耗電量超過三峽大壩和葛洲壩電廠發電量之和。2018年我國數據中心總用電量約1 608.89億kW·h,超過了上海市2018年全社會用電量。數據中心的能源使用與節能降耗是項目運營方與能源供應方均要面對的課題。未來要開展基于“產消者”視角的數據中心綜合能源系統的頂層設計,將數據中心能源系統的規劃納入園區基礎設施的一體化建設規劃。

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