中国电力设备管理协会能源物联网专业委员会常务副主任兼秘书长 毛 翔

智慧城市经常与数字城市、感知城市、无线城市、智能城市、生态城市、低碳城市等区域发展概念相交叉而混杂。我理解的智慧能源城市重点在于“（智慧+能源）/数字化基础”，就是基于数字化的利用互联网、物联网等新一代信息技术对能源的生产、存储、输送和使用状况进行实时监控、分析，并在大数据、云计算的基础上进行实时检测、报告和优化处理，以形成最佳状态的、开放的、透明的、去中心化和广泛自愿参与的综合管理系统，并利用这个综合管理系统获得的一种新的能源生产及利用形式；逐步从本质上把能源的全生命周期内的物态属性叠加出现数字化属性。

例如柯达类基于化学显影技术的纸介质照相产业演变为利用基于信息技术的数字化显示产业，从而基本消除了原行业，淘汰了基于化学显影技术的大部分市场，缔造实现了节能及快捷和储存便捷的成本低廉的显示数字存贮产业，从根本上形成了光学镜头成像加数字化存贮新产业，在消除化学显影技术产业的过程中，手机照相技术的提升又实现了弱化单反相机的需求，反之又促进了手机照相更加专业化和精细化发展的趋势；从这个逻辑上来看，再下一步的发展是云存储和高速信息传输及边缘计算的时代即将来临；未来，人们在使用手机照相时可在极短时间里将照片同步到云端，云端的照片或视频可以快速形成短片，最终存贮起来，随时调用或实时投放到抖音或快手等个人媒体上；甚至于视频和图片本身如果载入区块链技术，就成为唯一性、排他性和可追溯的本原作品，其本身的价值因区块链技术而成为具有其文化价值、历史价值和商业价值的载体；这个过程我认为就是数字化过程；而不是简单形态转化，是质的数字属性的变化，更不是信息化本身，数字化与信息化有着本质的区别。

智慧能源城市其实就是指基于城市的能源物联网，能源物联网就是智慧能源实现的组织方式和形态之一；也是实现碳中和发展目标的基础支撑。

城市能源物联网通过城市能源清洁化、区域化、智能化和互联网化转型升级而实现。

构建城市能源物联网将解决城市能源电力就地平衡的瓶颈，促进各类能源与电能转换，提高清洁能源在供给侧和电能在消费侧的使用比重，优化城市能源结构、提高能源利用效率、促进清洁能源开发利用，最终实现城市能源消费的低碳化。而其未来的发展将伴随着能源物联网技术的提升，能源属性将会出现叠加；我认为基于能源物联网通信标准的智能光伏、智能水表、智能电表、智能气表、智能储能、智能燃机、智能热表、智能开关、智能控制柜、智能充电桩等在智能化过程中，因其计量的基础和数字化基础都是基于标准和区块链，从而电力、热力、压力等都会演变为流量，流量就是数字，数字的背后就是能源，能源的表现不再是度电或温度，从数字化本身去理解就是区块和数据；能量流变成数字流，数字的镜像就是能量、能量的表达就是数字，这时能源数字化才可实现；一旦实现，能源数字经济的大门就将打开；社会参与度将巨大发展，能源数字金融和绿碳数字及绿碳数字资产的价值应运而生，基于信息化数字化基础的智慧加能源的城市智慧能源完整的系统诞生了。

能源是驱动现代社会发展的血液，作为社会前进的动力，能源推动新一轮工业革命。随着分布式能源的基础设施越来越多，能源生产结构愈加复杂，随着城市扩张用户侧用能曲线也更加动态，能源数据无论是从数量、类型还是从动态随机性上都远比传统能源时代要上一个台阶，仅凭人力无法及时、有效、准确地对分布式能源的供需曲线进行判断和管控，能源的智慧化，利用各类高新科技代替人脑做海量数据优化、分析、判断、决策，发出指令，以及更先进的技术实现能源管理和能源商业发展；在碳中和发展的强力需求下，更是尤为重要和迫切。在能源物联网的世界里，人们可以使用探测系统实时监视城市用电数据，结合大数据分析通过智能电网自动调节电能质量；利用由新材料和新设计技巧所建的智能建筑，结合数字化技术构造智能社区，提高各用能系统的效率，减少能源浪费；屋顶太阳能板、小型风力发电机、地热发电、新能源汽车以及储能系统构建智能微网及城市分布式能源系统，实现新能源自给自足及双向交易。将实现新能源产业的革新，将光伏、风电、地热、生物质能等新能源因地制宜地整合到一座城市的能源结构中，利用智能系统加以精准调配，弥补了新能源随时间、空间变动的缺点，保障了新能源有效的供应，同时为传统能源的可持续利用提供了保障。

从智慧能源城市的基础建设上来看，我认为其内核有几个内容：智慧能源城市的建设，其技术范围包括不限于新能源发电技术、先进电力电子技术、先进储能技术、先进信息技术、需求响应技术、微网技术、源网荷储一体化能源管理平台、碳管理平台、也包括关键装备技术和标准化技术。

新能源发电包括风能、太阳能和生物质能等可再生能源发电，新能源发电技术包括各种高效发电技术、运行控制技术、能量转换技术等。也包括微型燃气轮机分布式电源技术，以及燃料电池功率调节技术、谐波抑制技术、高精度新能源发电预测技术、新能源电力系统保护技术；研究动力与能源转换设备、资源深度利用技术、智能控制与群控优化技术和综合优化技术。在具体运用场景上上通常有：地面光伏电站、屋顶分布式光伏电站、分布式风力电站、BIPV一体化、光伏车棚、风光火储一体化、燃气发电、水源热泵、地源热泵、空气源热泵、天然气三联供、太阳能供热、光热发电、绿色建筑、储能系统、电动汽车充电设施、配电系统、冰蓄冷系统、压缩空气储能、LED照明系统、管廊、生物质发电系统、智慧灯杆系统、配套设施及配套管线及监控等。

先进电力电子技术包括高电压、大容量或小容量、低损耗电力电子器件技术、控制技术及新型装备技术。

先进储能技术包括压缩空气储能、飞轮储能、电池储能、超导储能、超级电容器储能、冰蓄冷热、氢存储、P2G等储能技术。从物理形态上讲，包括可用于大电网调峰、调频辅助服务的储能装备，也包括用于家庭、楼宇、园区级的储能模块。风电、光伏等可再生能源发电设备的输出功率会随环境因素变化，储能装置可及时地进行能量的储存和释放，保证供电的持续性和可靠性。超导储能和超级电容储能系统能有效改善风电输出功率及系统的频率波动；通过对飞轮储能系统的充放电控制，实现平滑风电输出功率、参与电网频率控制的双重目标；压缩空气储能是一项能够实现大规模和长时间电能存储的储能技术。储能技术及新型节能材料在电力系统中的广泛应用将在发、输、配、用电的各个环节给传统电力系统带来根本性的影响，是电工技术研发的重点方向，也是城市智慧能源系统的灵魂之一。

先进信息技术由智能感知、云计算和大数据分析技术等构成代表能源领域信息技术的发展方向。能源物联网开放平台是利用云计算和大数据分析技术构建的开放式管理及服务软件平台，实现能源互联网的数据采集、管理、分析及互动服务功能，支持电能交易、新能源配额交易、分布式电源及电动汽车充电设施监测与运维、节能服务、互动用电、需求响应等多种新型业务。

基于数字化的智慧+能源系统核心部分就是通讯技术和信息化数字化技术的支撑，细分市场可以理解为数字化测量技术、基于边缘计算的云计算技术、大数据分析技术等。

数字化测量技术。智能感知技术包括数据感知、采集、传输、处理、服务等技术。智能传感器获取能源物联网中输配电网、电气化交通网、信息通信网、天然气网、热网运行状态数据及用户侧各类联网用能设备、分布式电源及微网的运行状态参数，传感器数据经过处理、聚集、分析并提供改进的控制策略。基于能源物联网通讯标准，使用植入商密密码的能源物联网终端模组作为数据采集、传输的载体；利用基于IPV6的开放式多服务网络体系，支持端到端的业务，实现用户与微网及电网之间的互动，而且可实现各种智能设备的即插即用，除了智能电能表以外，还支持其他各种非电表设备的无缝接入。

基于边缘计算的云计算技术。边缘计算就是基于分布式城市微小站点（每个集装箱9～18个机柜）的轻量级计算中心的算力，与用户最近，以最短的时间和最低的能源消耗利用特殊的组网方式和算法而实现的一种云计算。云计算是一种能够通过网络随时随地、按需方式、便捷地获取计算资源(包括网络、服务器、存储、应用和服务等)并提高其可用性的模式，实现随时、随地、随身的高性能计算。能源物联网将利用互联网强大的互联互通能力，支持发电商(含分布式电源与微网经营者)、网络运营商、用户、批发或零售型售电公司等多种市场主体任何时间、任何地点的交易活动。

大数据分析技术。大数据是指无法在一定时间内用传统数据库软件工具对其内容进行提取、管理和处理的数据集合。能源物联网中管网安全监控、经济运行、能源交易和用户电能计量、燃气计量及分布式电源、电动汽车等新型负荷数据的接入，其数据量将较智能电能表数据量大得多。从大数据的处理过程来看，大数据关键技术包括大数据采集、大数据预处理、大数据存储及管理、大数据分析、大数据展现和应用大数据检索、大数据可视化、大数据应用、大数据安全等。

需求响应也是重点部署的一个部分，需求响应是指用户对电价或其他激励做出响应改变用电方式。通过实施需求响应，既可减少短时间内的负荷需求，也能调整未来一定时间内的负荷实现移峰填谷。这种技术除需要相应的技术支撑外，还需要制定相应的电价政策和市场机制。一般建立需求响应系统包括主站系统、通信网络、智能终端，依照开放互联协议实现电价激励信号、用户选择及执行信息等双向交互，达到用户负荷自主可控的目的。在能源物联网中，多种用户侧需求响应资源的优化调度将提高能源综合利用效率，在实现削峰填谷需求上将大显身手，巨大化地降低尖峰时刻的备用电力需求及地区限电的机率，从而减少巨大的投资。

微能源网是智慧能源城市的核心灵魂，微网是指一个城乡社区或园区、工厂、学校等可与公共能源网络连接，又可独立运行的微型能源网络。微能源网是实现园区内工业、商业、居民用户主要或全部使用可再生清洁能源发电、灵活便利的充电设施，太阳能、生物质发电或氢能、水能、热能等可再生能源及传统能源通过能源路由器接入微能源网。各种能源及可再生能源发电可由个人、企业以多种方式建设、运营，微能源网主体实现了用能、产能、售能等业务的融合。微能源网将可能为绿色城镇化和美丽乡村建设树立典范。微能源网主要技术包括多能源协调规划、多能源转换、优化协调控制与管理、分布式发电产能预测等技术。

源网荷储一体化能源管理平台的建设要充分满足城市或园区能源体系的变化和能源转型的调整需求，继承原有的能源管理运行中心系统，构建纵向贯通、横向互联的源网荷储能源管理平台，统一支撑多种能源的运行、检修、交易、需求侧管理和能效管理等业务，避免未来二级部门业务工具分散，数据不能共享、流程不能融合、数据重复录入等问题，实现统一技术支撑平台、多种业务应用、统一的可视化门户展现的目标，同时具有能源交易系统。打造“网供能源+清洁分布式能源+储能”的能源消费新模式，积极开展电交易、热交易、碳交易、需求响应等能源交易服务，着力推进清洁能源市场化交易。以能源管理平台为核心，打造互惠共赢生态圈。

碳管理平台应用融合前沿技术、结合城市或园区实际需求，建设以城市经济运行、资源循环利用、能源与碳排放管理、大数据统计分析等主题目标的绿色低碳循环信息管理与服务平台，为城市或园区管理者及企业等提供数据化、可视化、统一化的全方位服务。通过能源数据、污染数据、经济发展数据采集、分析、应用智能分析系统予以达到碳达峰管理及能源治理。通过碳报告管理、碳资产管理、CCER项目管理、碳交易管理，以及通过碳价格预测、预警分析、市场价格查询、履约分析以达到碳达峰和碳中和治理的目的，其中利用多个类型的预测模型分析得到排放数据、碳资产数据，降低履约风险数据、节约成本数据，优化交易策略、节能减排策略等。

能源物联网发展的根本支撑是基于标准的，在标准方面，除已出现了工信部有关部门推出的能源物联网通信标准外，中国电力设备管理协会协同工信部电信终端产业协会于6月15日签署合作协议，共同推动能源物联网相关标准的发展和制定，共同推动有关基于标准的终端认证的工作，能源物联网标准体系可由规划设计、建设运行、运维管理、交易服务等标准构成。目前，能源系统物联网通信标准正在陆续以系列标准方式推出，中国移动、中国电信、中国联通及多家能源央企和部分能源运营机构将陆续开展和进行互认互通工作，一旦达成完整的互认互通机制，智慧能源城市的基础建设将会大幅度减少投资，最大化提供能源使用效率，更快地实现能源数字化：即只要获取认证的能源物联网终端及涉及的众多设备，不管什么品牌，一旦接入系统便可自动无缝连接、参与能源运营的多环节及涉及多种能源的转换、交易、服务和多元市场主体。

我相信，在实现碳中和发展目标过程中将会很快出现“城市级智慧能源系统”，将会实现聚焦清洁供电、多能供应、能效升级、智能配电、储能、氢能、智慧能源、能源数字化等领域，实现清洁能源替代、电气化替代，构建清洁低碳安全高效的能源体系，构建以新能源为主体的新型电力系统，推动城市碳中和、形成绿色低碳生产生活方式；促进城市绿色低碳高质量转型，优化能源结构，加速节能降碳，全面落实党中央碳达峰碳中和重大决策，建设人与自然和谐共生的现代化城市。