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北極星輸配電網訊:正值年末，各大媒體競相釋出2021年年度事件與網路熱詞盤點。其中，“雙碳”榮登各大榜單，是即將過去的2021年裡重要組成事件。極端天氣的出現越來越頻繁，全球變暖正在加速到來，“碳達峰、碳中和”的目標變得越來越迫切。綠色、低碳、可持續發展是未來能源產業的方向，降低化石能源消耗、減少碳排放、增加太陽能、風力發電等清潔能源佔比，綜合利用微電網、分散式能源、儲能等多種供電方式，必將加速電力數字化轉型。
電動汽車取代傳統燃油車已是大勢所趨，歐洲有國家計劃2035年全面禁售燃油車，但海量電動汽車的充放電必然對電網造成巨大沖擊，對充電樁的數字化管理和電能的精細化排程是電網在電動車時代必須面對的挑戰，也將加快電網數字化轉型步伐。4G改變生活，5G改變社會，5G使能千行百業，其網路建設已經上升到國家戰略高度，但是5G網路較高的電費支出也給建網運營帶來壓力，裝置商與運營商透過使用者流量變化對基站發射功率進行自動節能調整，這也要求基站供電系統具備智慧化，無疑將進一步推動電力系統數字化發展。元宇宙將打通虛擬世界與現實世界，而虛擬世界對真實場景模擬的無限逼近，其背後是算力與電力的不斷提升，推動位元與瓦特的深度融合。
01、“碳達峰、碳中和”加速電力數字化
2021年兩會政府工作報告把“碳達峰、碳中和”納入國家重點工作，我國已經向世界做出承諾，二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，爭取2060年前實現“碳中和”。“雙碳”目標的達成關鍵在電力，目前電力碳排放在能源行業佔比超過40%，我國電力結構仍以火電為主，太陽能、風力發電等清潔能源的佔比急需提升。
但太陽能、風力發電受天氣影響大、不穩定，想要利用更多的清潔能源，需要電力系統加快數字化轉型，透過大資料、人工智慧更精確的預測天氣變化、用電消耗、發電補償等，在保障供電穩定的基礎上實現清潔能源發電和用電效率最大化。
青海、甘肅具有較好的太陽能和風電資源，華為雲資料中心早在幾年前就與當地電網合作，探索試驗連續清潔能源供電。而100%清潔能源供電對電網數字化提出了更高的要求，一方面，需要大資料和人工智慧對天氣變化精準預測，精確計算太陽能、風力發電的分時電量。另一方面，需要精準預估各個時段的用電消耗，若發電富餘，則將多餘電量轉為制氫、水庫水位提升等電力儲能。若發電欠缺，則增加水電或利用儲能備電進行差額補償。
要實現“碳達峰、碳中和”的目標，就需要將青海、甘肅清潔能源的優秀實踐推向更多地方規模部署，既要有精細化的電力數字化管理，又要有連線各個環節的資料平臺，包括髮電（五大四小）、輸變電（國網和南網）以及最終用電單位，打通能源網際網路與工業網際網路，並結合引導性分時電價政策，實現用電的精準預測、靈活調配、總量均衡、智慧管理。真正拉通電力產業的“源、網、荷、儲”，做到上下一盤棋，全營一杆槍。
02、電力數字化支撐電動汽車產業快速發展
2021年上海車展華為自動駕駛影片播出，讓網友感嘆自動駕駛時代真正來臨。電動汽車產業爆發出前所未有的活力，也吸引更多企業加入這個行業，不少傳統IT企業加入製造電動汽車。
截止2021年6月底，中國汽車保有量為2.92億輛，新能源汽車保有量是603萬輛，佔比為2.06%，仍處於較低水平。假設未來全面禁止燃油車，保有車輛全部替換為電動車，給約3億輛電動汽車同時充電需要多少電量呢？按交流充電樁每臺6.6千瓦功率計算，需要19.8億千瓦，而2021年1月國家電網用電負荷創歷史新高的數值是9.6億千瓦。這就意味著即使再造2個國家電網，也無法滿足3億輛電動汽車同時充電的需求。
因此面對電動車時代的到來並不能簡單的進行電網堆疊，而是需要電網提升數字化能力，構建靈活的電網排程系統、泛在的IoT電力物聯網系統、可靠的電動車充電樁系統、便捷的使用者管理系統，將電聯網與車聯網、樁聯網、網際網路相互打通，滿足海量電動車充放電所需要的電網排程、能源調配、智慧預測、數字管理。事實上電動汽車也是移動的儲能裝置，可以透過靈活電價錯峰售電滿足高峰時的電網需求，其背後需要強大靈活的數字化平臺來支撐。
另外，一個國家的汽車資料和電量資料，包括汽車位置資訊、汽車充放電歷史資料、汽車行駛里程、電量消耗狀態、使用者疏密分佈等，這些資訊彙總就是一個國家的運營大資料，需要有較好的數字加密措施，納入可信可控的數字化平臺進行安全管理。
03、5G網路的關鍵是能耗
如果說2020年是5G建設元年，那麼2021年就是5G規模部署年。截止2021年10月底，我國建成5G基站129.1萬個，已經覆蓋全國所有城市市區、97%的縣城城區和50%的鄉鎮鎮區。隨著5G網路建設的加速，電費支出也隨之快速增長。高昂的用電成本成為5G運營的“不可承受之輕”，網上戲稱“5G時代運營商都在給電力公司打工”。
針對基站節能，裝置商與運營商聯合開展多項措施，利用智慧化手段進行基站的降耗。類似交通管理從過去的車看燈到現在的燈看車，基站發射功率也隨使用者使用變化動態調整，利用流量潮汐效應，基於AI及大資料實現全網基站功率的動態、精細、安全調控，在確保網路質量和使用者體驗的前提下做到智慧調控、空載休眠，最大化節省用電。比如高鐵沿線的基站，平均每3分鐘透過一輛高鐵，但基站使用時間不到30秒，其餘2分30秒空閒，裝置商和運營商正在做的就是保證高鐵經過時訊號充足，高鐵過去後待機節能，顯然這個處理並不容易，需要全網聯動預判等智慧化手段。
基站裝置的節能降耗也對供電系統提出了更高的數字化、智慧化要求，供電系統需要有相應的聯動處理才能保證節電效率最大化。這就像寬頻網路的頻寬控制，需要有物理層限速與鏈路層限速的聯動，否則只有物理層限速而鏈路層流量震盪並不能達到頻寬效率最大化。基站智慧供電也是配網自動化的要求，既要有核心主站的大資料雲平臺，又要有基於智慧配變終端的邊緣計算平臺，還要有基於泛在IoT物聯網的智慧通訊單元和電力物聯網平臺，外加靈活的電力控制調配系統，真正邁向“萬物感知、萬物互聯、萬物智慧”。
04、元宇宙帶給電力數字化新機會
2021年10月臉書公司Facebook改名為Meta，再次激發了網路熱詞“元宇宙”，英文是Metaverse。元宇宙就是要打通虛擬世界與現實世界的邊界，實現虛擬世界與現實世界的融合。而虛擬現實（VR）、增強現實（AR）、混合現實（MR）、擴充套件現實（XR）等對現實世界場景的模擬需要消耗大量的算力，而算力的背後需要有電力的支撐。
算力就是ABC，即人工智慧（Artificial Intelligence）、大資料（Big Data）、雲計算（Cloud Computing），核心就是資料中心。資料中心需要消耗大量的電，算力流到哪電力就跟到那。中國很多企業包括華為都把資料中心建在貴州，就是因為貴州山多水多瀑布多，水電資源豐富，可以滿足資料中心對電力的需求，當然低溫散熱也是一個因素。
元宇宙驅動算力增長必將推動資料中心的快速發展，而資料中心也會給電力行業帶來新的商機。資料中心建設的關鍵是電和光纖，大型資料中心耗電在兆瓦級以上，通常會緊靠變電站，同時為保證供電可靠還需要有UPS保護、油機發電等備電方式。因為節能還需要考慮太陽能、風電等綠色能源。而作為電力工程部署的附加品，電力公司通常擁有豐富的光纖資源，因此資料中心天然就適合電力公司來建，可以利用變電站資源快速搭建資料中心站，滿足未來元宇宙發展的巨大算力增長需求。而華為擁有自主創新的鯤鵬、昇騰處理器，尤拉作業系統，高斯資料庫，昇思AI框架等IT產業核心根技術，為數字基礎設施安全穩定執行提供有力保障。
在歐洲有不少電力公司參與提供資料中心租賃業務，既可以採用只提供場地、能源、光纖的機架式出租服務，也可以提供包含計算、儲存在內的業務出租服務。元宇宙需要打通虛擬世界與現實世界，而算力與電力的結合才是支撐元宇宙發展的基石，元宇宙將給電力數字化發展帶來更廣闊的機會和空間。
05、共建位元與瓦特 深度融合的電力數字世界
“雙碳”、電動汽車、5G網路、元宇宙，每一個熱點背後都離不開電力的身影，也必將推動人工智慧、大資料、雲計算、物聯網、區塊鏈等新ICT技術在智慧電網的廣泛應用和部署，推動構建集數字管理、泛在感知、智慧預測、動態調配、便捷應用於一體的綜合能源服務平臺，加速電力邁向數字化、智慧化。
位元代表的是數字世界，是資訊流，瓦特代表的是電力世界，是能量流。正如元宇宙要打通虛擬世界和現實世界，位元與瓦特的深度融合也將打通數字世界和電力世界，匯合資訊流與能量流，這就是科技創新的星辰大海將會帶給我們的未來無限可能性。
一切都只是剛剛開始！
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