《数字能源》：科技使能“碳中和”之路.pdf

华为数字能源 全球营销服体系总裁 杨友桂 科 技 使 能“ 碳 中 和 ”之 路 纵观人类社会发展，科技革命与 能源革命是人类文明进阶的双轮，正 在加速驱动人类走向信息文明。科技 方面，从蒸汽技术、电气技术，到信 息技术、智能技术，科技进步推动人 类社会由农耕社会进入工业社会，再 升级到现代智能社会。能源方面，从 柴薪能源、化石能源，到可再生能源， 新旧能源的替代和利用变革伴随了整 个人类文明史的演进。 “碳中和”已经成为全球共识， 目前超过130个国家和地区已经宣布了 “碳中和”时间表。中国的“双碳” 战略成为全球“碳中和”进程中的 关键力量。政策、技术、资本是驱动 “双碳”产业的“三驾马车”。其中， 政策是实现“碳中和”的保障，技术 是实现“碳中和”的引擎，资本是实 现“碳中和”的推手。 当前全球能源产业变革的一大 特征，就是从自然资源依赖型向技 术驱动型转变。数字技术和电力电 子技术，将成为驱动能源产业变革 的重要引擎。 华为数字能源致力于融合数字技 术和电力电子技术，发展清洁能源与 能源数字化，推动能源革命，共建绿 色美好未来。在“碳中和”的伟大时 代背景下，我们认为节能降碳可以从 以下四大关键路径着手： 发电低碳化，重构排碳之源 根据国际能源署数据显示，电 力行业的碳排放占全球碳排放总量的 40%左右，是最大的碳排放源头。采 用科技手段开发可再生能源，构筑更 经济、更稳定、更安全的清洁发电网 络，从源头上降碳因此显得尤为关键。 例如，我们可以通过AI、SDS 等技术提 升光伏发电量和运维效率，使发电更 刊首语01 数字能源 经济；通过智能光储发电机，增强电 网能力，提升新能源消纳30%；通过 AFCI智能电弧防护等手段，实现主动 安全，推动绿电进入千行百业、千家 万户。 用能电气化，重构碳排之器 交通领域是另一个碳排大户，约 占总碳排放的23%。在中国，约80% 的碳排放来自路面交通，其碳排放的 主要来源是汽车。实现交通电动化， 是重构碳排之器，推动“碳中和”目 标实现非常重要的一环。随着新能源 汽车和绿色出行的普及，我们正在朝 这个目标不断迈进。然而，充电体验、 续航以及安全仍然是当前影响消费者 购买新能源汽车的主要因素。我们致 力于重新定义电动汽车驾乘体验和安 全，让每一度电行驶更多里程，加速 汽车产业电动化进程。 它主要关乎到我们工作和生活所依赖 的建筑与园区。在我们的固有印象中， 似乎很难将它们与碳排放关联在一起， 但实际上建筑行业占全球碳排放总量 的10%。我们着力携手客户打造低碳 家庭、低碳园区、低碳乡村、低碳城 市，并将循环经济理念融入产品全生 命周期，最大力度降低碳排放。从家 庭到园区综合用能，通过加大绿电使 用，提升发电效率，降低用电成本， 材料循环利用，全面赋能社会“近零 碳”运行。 实现绿色低碳转型，已经成为 这个时代的必答题。从消费者到企业， 从产业到国家，这场广泛、深刻又持 久的能源变革，无人能够置身事外。 面向未来，华为数字能源将继续携手 产业上下游伙伴，通过技术创新使能 千行百业，共建可持续发展的绿色美 好未来。 用电高效化，重构碳排之术 随着数字经济的加速发展，算力 成为全新生产力，数据中心成为支撑 数字经济发展的坚实底座，必将带来 能耗的持续递增。与此同时，随着5G 网络的不断发展与普及，通信基站在 助力更强联接的同时，平均能耗是4G 的3 倍以上。如何通过ICT技术，提升 数据中心、基站等ICT基础设施的能 源利用效率也不容忽视。根据国际环 保行业组织GeSI研究，预计在2030年， ICT技术可以帮助全球降低20%的二氧 化碳排放。作为在ICT领域深耕30多 年的科技公司，华为致力于打造绿色 低碳的数据中心、通信网络和高效关 键供电方案，构筑智能世界的绿色底 座。 能源综合化，重构碳排之道 能源综合化是另一个重要的领域，目录 P04-P07 永不停歇的普罗米修斯：迎接百 年能源大变局 刊首语 P01 科技使能“碳中和”之路 “碳”动态 封面故事 P08 能源故事 行业 瞭望 用电高效化：ICT产业的绿 色发展之路 P20 P12 发电低碳化：迈向可持续发 展的绿色发电 P16 用能电气化：绿色出行驶入 “快车道” P24 雅砻江：践行绿水青山、 打造美丽中国 P33 昆明：让阳光洒到屋顶， 让绿色梦想照进现实 P27 “骏马”奋蹄库布齐， 沙漠造出光伏海 P36 三峡东岳庙数据中心，进发 中的数字经济“新引擎” P30 波兰Zklaster电站， 行走在智能光伏新时代 P39 Turkcell携手华为， 共建绿色和可持续的未来 P42 雪山下崛起的智算绿洲 02 数字能源华为《数字能源》微信 免责声明 本资料内容仅供参考，均“如是”提 供，除非适用法要求，华为数字能源 技术有限公司对本资料所有内容不提 供任何明示或暗示的保证，包括但不 限于适销性或者适用于某一特定目的 的保证。在法律允许的范围内，华为 数字能源技术有限公司在任何情况下 都不对因使用本资料任何内容而产生 的任何特殊的、附带的、间接的、继 发性的损害进行赔偿，也不对任何利 润、数据、商誉或预期节约的损失进 行赔偿。 特别顾问 侯金龙 杨友桂 张 峰 本期编委 方良周 薛武军 严剑锋 谢 谦 何辰颉 李会永 龙 胜 罗 特 尚 峰 阮雅平 师春月 周 邦 曾春婷 单伊凡 田昕雨 胡学萃 张 任 付新龙 张 彬 温时涛 主 办 华为数字能源技术有限公司 数字能源 第2期 2023 年1月出版 一路同行 科技探索 谁会是下一个“高压快充之王”？ P75 P64 万亿储能挑大梁，先过了安全这 一关！ P68 智能在线模式：0ms 切换，效 率高达99.1% 的UPS是怎样炼成 的？ P71 低碳建网，这个“简”法做对了 P46 恒通源：坚持长期主义， 相信市场，相信华为 P55 走进蓝骏创科：解读数字能源 创业“优等生”的成长密码 P49 品联科技：与华为互为生态， 共赢绿色能源未来 P58 泰和英杰与华为：合作是一 场双向奔赴的旅程 P52 上海骏森明与华为的新 “十年” P62 Chow Energy PCL ：携手华为 精诚合作，共赴绿色未来 03 数字能源04 数字能源 “碳”动态 《2022 年世界能源展望 》预测 ：可 再生能源将快速增长 国际能源署(IEA)2022 年10 月13 日发布《2022年世界能源展望》报 告，指出全球正面临着严峻的能源危 机，尤以欧洲为甚。国际能源署预计 2030年前全球能源需求每年将增长约 0.8%，将几乎全部由可再生能源满足， 碳排放量将在本世纪20年代中期达到 峰值。总体而言，可再生能源的装机 容量到2030年将达到2021年的4 倍以 上，其发电量在总发电量中的占比将 超过60%；到2050年，可再生能源发 电量在总发电量中的占比将达到88%。 欧盟将进一步限制电价 ，强制削减 用电量 欧盟应对能源危机的最新方案已 经呼之欲出，措施包括限制低成本发 电厂的电价，对化石燃料公司的超额 利润征税，并施加强制性的减少用电 要求等。例如，将可再生能源和核能 发电企业的收入上限定为180欧元/ 兆瓦时；对石油、天然气、煤炭和炼 油企业的超额利润征收至少33%的临 时税，能源公司将根据“2022财年 应税盈余利润”缴纳这项费用；努力 减少10%的总用电量，其中强制性目 标是在特定高峰时段减少5%的用电 量。 法国加速发展可再生能源 ，2050 年 实现碳中和目标 2022 年6 月，法国重申了政府的 能源转型计划，表示将继续推动发展 可再生能源，确保到2050年实现碳中 和目标。按照能源转型计划，法国到 2050年将使太阳能发电装机容量增加 10倍，超过100吉瓦；到2050年建成 50个海上风力发电场，达到40吉瓦的 产能目标，同时将陆上风电容量增加 一倍。按照法国政府的规划，2030年 前，法国可再生能源将占最终能源消 耗的32%。 美国未来 10 年投入 3690 亿美元用 于气候政策 美国《2022年减少通胀法案》 在朝野初步达成共识，新法案提出， 将在未来10年投入3690亿美元用于 气候政策：主要支持投资国内能源生 产和制造业，包括对光伏电池板、风 力发电机电动汽车的税收抵免，以 及解决污染对低收入社区的影响，并 致力于到2030年，将碳排放减少约 40%。 英国新型能源占电力需求的 1/4 2022 年4 月发布的《英国新能源 安全战略》指出，2035年实现70GW 太阳能；2030年实现50GW海上风电， 包括5GW深海漂浮海风项目；2050年 核电发电量增加至24GW，满足国内 1/4的电力需求。 日本政府优先发展可再生能源 ， 2030 年是去碳化的关键年 日本政府通过2022年版《环境• 循环型社会• 生物多样性白皮书（环 境白皮书）》指出，2030年是日本 去碳化的关键年，届时温室气体排放 量要比2013年度削减46%。到2030 年，太阳能将从以前7%的目标调整到 14%～16%，风能从1.7%调整到5%， 氢能从8.8%～9.2%调整到 11%。经过 调整，日本政府将2030年可再生能源 发电所占比例从此前的22%至24%提 高到36%至38%，其中氢气和氨气等 发电将约占到电力结构的1%。 印度投资 2.44 万亿卢比 ，用于清洁 能源电网升级 2022年12月8 日，印度公布了一 项耗资2.44万亿卢比的计划，旨在建 设输电线路以连接可再生能源发电， 其目标是到2030年，将其清洁能源容 量增加近两倍。印度电力部在一份声 明中表示，该项目将把位于拉贾斯坦 邦和古吉拉特邦太阳能发电厂以及泰 米尔纳德邦的风电场连接到国家网络。 COP27：设立“损失与损害基金” 2022年联合国气候变化大会 （COP27）同意为受到气候灾难冲击 的贫困国家设立“损失和损害基金”， 虽然后续一系列细节有待商榷，但整 体上仍跨出了关键一步。 全球宏观政策05 数字能源 美国光储市场进入爆发期 美国《2022年减少通胀法案》 在发展光伏主要提出以下两方面内 容：在太阳能方面，扩大税收抵免的 比例以及期限，同时增加了对低收入 社区的风能、太阳能项目的税收优惠 规模；为降低国内用能成本，拜登政 府将对美国社区太阳能给予特别支持， 包括资金支持、降低社区太阳能用能 成本、增加美国太阳能劳动力、建立 社区太阳能激励机制等。 2025 年欧盟累计光伏装机将达到 320GW 欧盟议会通过了《可再生能源 发展法案》（Renewable Energy Directive，REDII），2027年前欧盟将 在能源系统方面投资2100亿欧元。到 2025年，欧盟累计光伏装机将达到 320GW，相比2021年接近翻倍，到 2030年装机600GW。2030年建筑行业 总用能中，可再生能源占比至少达到 49%。据估算，多安装15GW的屋顶 太阳能光伏系统，每年就可以节省25 亿立方米的天然气用量。 巴西两大政策刺激光伏市场发展 巴西电力局ANEEL宣布，巴西计 划实施两项光伏新政策，以刺激南美 第一大经济体巴西的光伏市场需求， 并可能带动整个南美光伏市场的快速 发展。第一项政策是，减免80%的大 型光伏电站发电税，从而刺激公用事 业光伏市场的发展；第二项政策是， 建立小型住宅和商业光伏系统净电量 计量制度，促进小型光伏发电项目的 发展。 中国光伏累计新增装机规模同比去 年同期增长 99% 国家能源局的数据显示，2022 年 1-10月，中国光伏累计新增装机规模 达到58.24GW，同比去年同期增长99%， 已超去年全年新增装机量。2022年，由 于欧洲能源转型加速，叠加巴西、印度 等新兴市场快速扩张，中国光伏产品 ( 硅片、电池片、组件) 出口量同比大增。 中国海关总署的数据显示，2022年1-10 月，中国光伏产品出口总额约440.3亿 美元，创历史新高，同比增长90.3%。 工信部开展光伏产业“碳足迹”认证 工信部发布的《关于推动能源 电子产业发展的指导意见（征求意见 稿）》指出：探索建立光伏“碳足 迹”评价标准并开展认证。光伏行业 的“碳足迹”认证，很有可能扩展到 能源及其以外的行业，不仅会重塑光 伏行业的发展格局，也会改变其他相 关行业的发展生态。 国家发改委 、国家能源局 ：确保户 用光伏“应并尽并” 国家发展改革委办公厅、国家能源 局综合司发布公开征求《关于实施农村 电网巩固提升工程的指导意见（征求意 见稿）》意见的通知。《通知》中指 出，要做好分布式可再生能源发电并 网服务，各级电网企业和供电企业要 积极做好农村分布式可再生能源发电 并网服务，依法简化并网手续，优化 服务流程，推广线上服务应用，确保 农村分布式可再生能源发电“应并尽 并”，消纳率保持在合理水平。 清洁发电06 数字能源 “碳”动态 国家市场监督管理总局、国家标准化 管理委员会批准发布，自2022年11月 1 日起在全国范围内强制实施。标准 适用于新建及改扩建的数据中心，以 及对采用独立配电、空气冷却、电动 空调的数据中心建筑单体或模块单元， 进行能耗计量、能效计算和考核。数 据中心能效等级分为3 级，1 级表示能 效最高。数据中心能效限定值为能效 等级3级，即数据中心电能比≤1.50。 Omdia 预测 ，液冷在数据中心将成 为主流 Omdia最近发布的《数据中心热 管理市场分析 - 2022 》预测，到2026 年，液体冷却市场的收入可能超过30 亿美元，从2021年到2026年，复合年 增长率 (CAGR) 达到 50.4%。在能源 消耗问题和可持续发展目标的推动下， 在不久的将来，风冷和液冷系统的组 合可能会在数据中心中变得司空见惯。 上海加快 “小散老旧”数据中心改 造升级 上海市通信管理局发布《新 型数据中心“算力浦江”行动计划 （2022—2024年）》，明确提出，要 促进上海绿色低碳算力发展，不仅将 加快绿色节能技术应用，提升绿色能 源利用水平，还将加快“小散老旧” 数据中心改造升级，推动上海数据中 心产业向集约化、绿色化的可持续发 展模式转变。 数据中心耗电持续增加 ，绿色低碳 化是转型关键 中国信息通信研究院测算，2017 年至2020年，我国信息通信领域规模 以上数据中心年耗电量年均增长28%。 2021年，全国数据中心耗电量达2166 亿度，约占全国总耗电量的2.6%，是 北京全年用电量的1.8倍。全国数据 中心碳排放量达1.35亿吨，占全国二 氧化碳排放量的1.14%左右。2030年， 我国数据中心耗电量将超过3800亿度， 如果不采用可再生能源，碳排放量将 超过2亿吨。 到 2025 年 ，单位电信业务总量综 合能耗比下降 15% 2022年8 月22日，工业和信息化 部、发展改革委等七部门联合发布 《信息通信行业绿色低碳发展行动 计划（2022-2025年）》提出到2025 年，信息通信行业绿色低碳发展管理 机制基本完善，节能减排取得重点突 破，行业整体资源利用效率明显提升， 助力经济社会绿色转型能力明显增强， 单位信息流量综合能耗比“十三五” 期末下降20%，单位电信业务总量综 合能耗比“十三五”期末下降15% ， 遴选推广30个信息通信行业赋能全社 会降碳的典型应用场景。最终实现到 2025年，全国新建大型、超大型数据 中心电能利用效率（PUE）降到1.3以 下，5G基站能效提升20%以上，改建 核心机房PUE降到1.5以下。 我国 5G 基站单站址能耗比商用初 期降低 20% 以上 目前我国5G基站单站址能耗已比 2019年商用初期降低20%以上，全国 规划在建的大型以上数据中心平均设 计电能利用比值已降到1.3。下一步， 工信部将加快推动数字基础设施领域 节能提效相关标准制修订，推动数据 中心、5G 等数字基础设施绿色发展。 国标 《数据中心能效限定值及能效 等 级》2022 年 11 月 1 日起正式实 施 国家标准《数据中心能效限定值 及能效等级》（GB 40879—2021）由 ICT基础设施07 数字能源 到 2025 年 ，新能源汽占比达 20% 左右 国务院印发的《“十四五”节能 减排综合工作方案》提出，到2025年， 新能源汽车新车销售量达到汽车新车 销售总量的20%左右。同时，提高城市 公交、出租、物流、环卫清扫等车辆 使用新能源汽车的比例；全面实施汽 车国六排放标准和非道路移动柴油机 械国四排放标准，基本淘汰国三及以 下排放标准汽车；大力发展智能交通， 积极运用大数据优化运输组织模式。 新能源汽车补贴于 2022 年终止 从2009年国家开始新能源汽车 推广试点以来，相关补贴政策也在随 着行业发展而不断变化，从试点示范 推广阶段发展到推广应用阶段，再到 市场化调整阶段，地域范围从一开始 的试点城市发展到全国范围，补贴车 型从仅补贴公用车到各类新能源车型。 根据最新发布的补贴政策，新能源汽 车补贴于2022年终止。 新能源汽车产业链 ：充电桩规模高 增长 根据充电联盟数据，2022年前 三季度中国国内公共桩新增48.9万 台，同比增长106.1%，随车配建 私桩138.2万台，同比增长353.1%。 车桩比在经历了2017年~2021年近 五年的稳定期后首次出现明显下行， 截至2022年三季度末已达到2.6，充 电桩行业增速领先于新能源汽车增 速。 电动汽车充电基础设施服务保障能 力亟待提升 国家发展改革委等部门发布的《关 于进一步提升电动汽车充电基础设施 服务保障能力的实施意见》提出，到 “十四五”末，我国电动汽车充电保 障能力进一步提升，形成适度超前、布 局均衡、智能高效的充电基础设施体系， 能够满足超过2000万辆电动汽车充电需 求。同时，还要加强充换电技术创新与 标准支撑。加快大功率充电标准制定与 推广应用，加强跨行业协作，推动产业 各方协同升级。推进无线充电、自动无 人充电等新技术研发。 欧盟《新电池法》达成协议 欧洲理事会和欧洲议会就《新电 池法》达成了一项临时协议，旨在使 投放到欧盟市场的所有电池更具可持 续性、循环性和安全性。欧盟《新电 池法》生效后，从2024年起将逐步引 入对碳足迹、回收成分以及性能和耐 久性的可持续性要求。到2025年年中， 将开始应用更全面的生产者责任延伸 监管框架，并随着时间的推移引入更 高的回收目标。 交通电动化永 不停 歇 的 普 罗 米修 斯 ： 迎 接 百年 能 源 大 变 局 数字能源 08 封面故事元前8 世纪，古希腊诗人赫 西俄德（Hesiod）写出了 两部诗作《工作与时日》和 《神谱》。 其中，最具代表性的人物形象， 就是“盗火者”普罗米修斯。 在后世思想家看来，“火种” 隐喻着能源，而普罗米修斯就是富有 自由意志的人类本身。“盗火者”的 故事在提醒我们，想要实现技术进步、 能源进步，只能依靠人类自己永不停 息的奔跑。 早在旧石器时代，人类就已经学 会了以薪燃火。而直到18世纪晚期， 在一些国家煤炭才开始代替木柴成为 生活与生产中的主要能源。但也就 是从此开始，人类进入了工业革命与 能源革命双轨并行的快车道。并且每 两次能源革命之间的界限在逐渐缩短， 带来的变革幅度却在不断加大。在这 种情况下，新的能源革命契机已经孕 育完成，一场数百年未有的能源变革 浪潮正在驶来。 能源是文明延续、人类进步最重 要的火种。将新火种带到世界的普罗 米修斯，正是我们自己。 工业革命与能源革命 ，二者相辅相 成 想要预判和估计能源变革会不会 发生，什么时候发生，可以从此前数 百年的能源变革中找寻规律。 简单梳理能源变革与工业革命之 间的关系，我们会发现人类历史上每 次工业革命的发生都离不开新能源的 发现与利用。而能源变革所需要的技 术储备、产业基础设施以及市场牵引 动力，也都由工业革命所带来。 早在18世纪晚期，第一次工业 革命开始在英国孕育。当时柴薪能源 的规模化与市场化程度已经无法供给 工业所需。于是在新的采矿机、运矿 车作为技术载体情况下，煤炭得到了 广泛开采，并且逐渐成为了主流能源。 到1850年时，英国能源消费当中近 92%都与煤炭相关。可以说煤炭为代 表的化石能源，既是蒸汽革命的动力， 也是蒸汽革命的成果。 进入20世纪，以内燃机、交流电 为代表的第二次工业革命爆发。紧接 着在20世纪50年代，全球正式进入了 以石油为核心的新化石能源时代；进 入80、90年代，以信息技术为代表的 第三次工业革命正式开启，以天然气、 页岩油为代表的新化石能源登上历史 舞台，电池、国家电网开始构建以电 为中心的生活与生产能源体系，水力 发电、风力发电、沼气等可再生能源 开始崛起。新的能源结构助力了互联 网与经济全球化的持续发展，也证明 了工业革命将持续进行下去。 不难发现，每一次工业革命都将 极大推动能源体系的全方位变革。工 业革命与能源革命，长期处在紧密依 存、相辅相成的历史关系中。一方面， 永不停歇的普罗米修斯：迎接百年能源大变局 公 工业革命会为能源变革带来新的技术 工具，提升产能、储能、用能的能力 边界；另一方面工业革命也会产生大 量新的能源需求，从而推动能源变革 加速发生。 而在今天，第四次工业革命已在 咫尺。能源变革的集结号，似乎也近 在耳畔。 第四次工业革命开启 ，能源变革如 约而至 既然工业革命与能源变革之间存 在确定关系，那么新一轮工业革命距 离我们还有多远？ 近几年来，围绕AI、云计算、物 联网等技术构建的新一代信息技术， 正在受到全球各界的关注与讨论。普 遍认为，第四次工业革命的核心已经 完备，以AI技术为牵引的第四次工业 革命，正在到来。 自动驾驶、智能制造、智慧城市、 AI+生命科学，这些产业变革将深刻改 变人类的生活与生产方式。能源的采 集、应用与全球产业版图也不例外。 一方面，我们可以看到第四次工 业革命的主体：数字化、智能化技术， 带给能源产业以丰富、多样化的工具 箱，可以改变能源产业与应用的方方 面面。比如AI识别可以有效改善能源 巡检的工作效率与工作环境；能源云 可以极大幅度提升能源体系的管理效 09 数字能源率与管理精度；电力电子技术，可以 有效降低光伏发电成本，提升发电效 率。这些技术工具全方位、多角度改 变了能源的发、用、储，并且还有更 多潜力等待挖掘。 另一方面，随着全球对气候变 暖、环境保护等议题达成共识不断加 深，能源变革的需求已经十分明确。 由于化石能源的高碳排与不可再生性 质，人类转向清洁、低碳的新能源已 经迫在眉睫。目前阶段，全球超过130 个国家和地区明确提出了碳中和目标。 降低碳排放，已经成为确定性的发展 轨迹。 至此我们可以看到：能源变革不 仅即将到来，其影响深度与广度，还 将远超18世纪以来的数次能源变革。 因为这一次参与变革的技术非常丰富、 覆盖面非常广泛，并且全球面临着低 碳化与碳中和的全新能源需求。二者 结合，这场百年变局已经势不可挡。 不停奔跑的普罗米修斯 想要推动能源变革，只有依靠人 类自己的技术进步与产业发展。煤炭、 石油就在那里，只是需要人类去发现 和开采、运输。风、光、水力、沼气 等可再生能源也就在那里，只是需要 人类用技术的智慧去收集、利用。 就像蒸汽革命之初，企业家与 发明家准确找到了煤炭这一能源抓手。 在新一轮能源变革开启的今天，我们 也需要找到新的能源变革抓手。只有 找准方向，普罗米修斯才能跑向“火 种”。 整体而言，新一轮能源变革需要 利用数字化、智能化技术，对不同的 能源体系进行清洁化、低碳化的改造。 与此同时，更要全力发展可再生能源、 清洁能源的应用与推广。只有可再生 能源占据人类产能、用能的核心地位， 碳中和的目标才有可能实现。 进一步进行推演，我们会发现可 再生能源在目前阶段最成熟，同时成 本最低的应用方式就是新能源电力系 统。以光伏、风能为代表的新型发电 方式，具有成本低、潜力大、受环境 限制低等优势，可以逐步取代传统的 化石能源发电。再通过多领域的电气 化改造，完成社会能源向电力系统倾 斜，就可以有效推动可再生能源成为 主流用能方式，启动“全面脱碳”的 巨大变革。 从光伏、风电等可再生能源利用， 到新型电力系统升级，再到各种能源 体系的数字化、智能化改造，都可以 看到数字技术与电力电子技术扮演着 关键角色。因此，这次能源变革的核 心，将不再是“谁拥有能源”，而是 “谁拥有技术”，能源产业正在从资 10 数字能源 封面故事源依赖走向技术驱动。 百年能源变革，并不仅仅发生在 理论中，而是已经来到我们身边。 在新加坡蔚蓝的大海中，光伏解 决方案提供商Sunseap 成功建设了占地 5 公顷，预计每年可以生产600万度电 的5MW海上光伏电站。作为全球最大 的海上漂浮电站之一，该电站可以满 足1250个家庭的供电，并减少约4258 吨的二氧化碳排放。 在中国内蒙古浩瀚的沙漠中，国 家电投内蒙古公司在库布齐沙漠建成 了300MW的“骏马电站”。其中，近 19.6万块光伏板，与周围的低矮植被、 黄沙构成了一匹奔腾的骏马图样。该 电站通过板上发电、板下种植沙生灌 草植物的“林光互补”模式，不仅能 够提升经济效益，还能够帮助生态恢 复。截至2022年11月30日，“骏马电 站”已累计生产绿电25.43亿千瓦时， 减少二氧化碳排放约203万吨，累计治 沙1.6万亩。 时代的车轮滚滚向前，百年能 源变革如期而至。这场变革，发生在 光伏电站中；发生在全球电网的“发、 荷、储、用”中；发生在每一台新能 源汽车的驱动系统和供电系统中；发 生在数据中心不断降低PUE，为千行 百业提供绿色计算底座的进程里；发 生在让全球享用低能耗、低碳排的通 信网络的变化中。 普罗米修斯正在奔跑，我们每个 人都是普罗米修斯。 顺应时代，迎接变革，华为数 字能源致力于融合数字技术和电力电 子技术，发展清洁能源与能源数字化， 推动能源革命真正到来。在清洁发电、 绿色ICT能源基础设施、交通电动化等 领域，华为数字能源与全球伙伴、客 户一起，为百年能源变局奋力前行。 新的火种正在孕育，变革之路已 被照亮。 永不停歇的普罗米修斯：迎接百年能源大变局 11 数字能源发 电 低 碳 化： 迈 向 可持 续发展的绿色发 电 先 秦 古 籍记 载 ， 燧 人 氏钻 木 取 火 ， 结 束了 远 古 人 类 茹 毛 饮血的 历 史 。 今天 ， 能源产 业持续发挥基础 性产 业 作 用 ， 在 保 证经济高 质量发展 、 社会 安全稳 定 ， 以及 保 障 民生 需 求方 面 具 有 非 常 重要 的 价 值 。 求增长，但从长期发展来看，新能源 特别是清洁能源无疑是解决人类共同 面临的能源挑战的关键“钥匙”。国 际能源署发布的《2022年世界能源 展望》显示，化石能源在全球能源结 构中的占比将从目前的80%下降至 2030年的75%，到2050年将进一步 降至60%左右；与此趋势相反，从现 在到2030年，全球能源需求每年将 持续增长，而增量几乎全部来自可再 生能源。 全球清洁能源产业将步入快速发 展期。国际能源署预测，2022年，全 球可再生能源发电量有望增长20% 。 正是由于大量清洁能源的使用，也使 得全球二氧化碳排放量增幅有望从 2021年的4%降至2022年的1%。 从中国的能源生产与消费来看亦 是相同趋势。国家统计局的数据显示， 2011年，中国发电装机容量以火电、 水电为主，两者整体占比超过90%； 然而到了2020年，发电结构明显改变， 太阳能装机量占比达到11.51%，风电 装机量占比为12.84%。虽然从整体看， 火电占比仍然超过50%，但是以太阳 能、风电等为代表的绿色发电具有广 阔的发展前景。 不仅中国的能源结构正处于加 期，国际市场风云变幻，能 源领域供需不匹配的矛盾凸 显，国际能源结构面临大的 调整。进入数字化时代，在技术进步 的带动下能源效率持续提升，碳中和 目标的提出助推了可再生能源的普及， 以及清洁和节能技术的推广。世界各 国的能源体系正加快转型，未来走向 绿色低碳、可持续发展是大势所趋。 转变能源结构，清洁能源脱颖而出 当前，虽然多国遭遇的能源危 机，会在短时间内刺激化石燃料的需 近 12 数字能源 行业瞭望速变革的阶段，全球各国都在加紧能 源产业的转型和重新布局。比如，法 国政府提出，到2030年，将可再生 能源发电的占比提高至40%；日本 在其新版能源基本计划中提出了到 2030年将可再生能源发电占比提高 到36%～38%的目标。概括而言，使 用清洁能源替代化石燃料，实现脱碳 化；加速数字化技术与电力电子技术 的深度结合，推动节能技术改造，优 化产业结构，实现能源使用的高效 化；积极探索能源互联网、智慧能源 等新技术，实现能源全生命周期的智 能化；通过建立全球性碳排放总量控 制与市场化的交易机制，最终实现全 球能源一体化，这些将成为能源产业 未来发展的核心任务。 国际可再生能源署发布的《可再 生能源容量统计2022》报告显示，截 至2021年底，全球可再生能源总装 机容量已经高达3064GW，在电力增 量中占主导地位；其中水力发电占据 可再生能源发电量的最大份额，太阳 能和风能的发电量分别增长了19%和 13%，太阳能总容量已超过了风电容 量。风电、水电，特别是光伏正以前 所未有的气魄、速度和优越性，跃入 千行百业，深入人们的生活。 风“光”无限好，绿色又智慧 光伏积极抢占“C位” 国际可再生能源署预测，到2050 年，全球可再生能源发电的占比将 达到86%，其中光伏占比将超过25%， 将成为主力能源。全球光伏装机容量 将从2021年的890GW增长至2050年 14TW，中国、欧洲等国家与区域的风 光新能源渗透率有望超过80%。 光伏将更稳更智能 随着绿色清洁的可再生能源进入 高速发展的新阶段，光伏领域呈现出 发电低碳化：迈向可持续发展的绿色发电 13 数字能源步发电机组的机电暂态特性，具有同 步发电机组的惯量、阻尼、一次调频、 无功调压等并网运行特性。智能光储 发电机能帮助风电和光伏在并网过程 中模拟传统火电厂、水电厂同步发电 机组的技术指标，运用类似常规电源 提供调峰和电网调度的要求，支撑电 网频率、电压波动，保障电网安全稳 定运行。 第二个趋势是储能将在新型电力 系统中担当“蓄水池”和“调节器”。 宏观来看，实现高度可控、并且极少 浪费的能源存储，是调节能源用量波 动，实现能源高度集约化使用的关键。 储能将会出现在各个能源领域，并且 以更多样化的技术方式来实现。 储能系统将在新型电力系统的“发、 输、配、用”各个环节无处不在，起到 “蓄水池”和“调节器、稳定器”的 作用，并且从原来的备用系统成为主 用系统，保证电网的安全、稳定运行。 例如，在清洁能源并网发电的过程 中，储能扮演的多个角色中，最为重 要的就是对电力系统调峰、调频的支 持。高比例的清洁能源发电并网给电 力系统调峰带来了较大压力，大规模 储能系统通过自身的技术特性吞吐电 能，可有效解决系统调峰问题。搭配 体系完善、高度可控的储能技术，我 们可以将用电低谷时清洁能源发电机 组产生的多余电能储存起来，在电网 用电高峰时再进行释放，从而达到削 峰填谷的目的。这样就可以有效规避 清洁能源发电峰差大、不确定性高给 电网造成的压力，同时也有助于通过 精准、可控的电力调控实现节能减排。 第三个趋势是千家万户畅享“沐 光”生活，分布式光伏让“电从身边 取”照进现实。与大型光伏电站不同， 分布式光伏可以利用随处可见的空间， 以下几大趋势。 第一个趋势是光储融合，构建以 新能源为主体的新型电力系统。光伏、 风电等新能源存在波动性和间歇性等 问题，在并网过程中可能给电网系统 的可靠性和安全性带来隐患。我们可 以看到，储能成为“破题”的最优解 决方案。配套储能将成为接入电网的 必要需求，并且在后续项目的建设中， 以光伏为代表的新能源和储能的融合 将成为一个必然的趋势。 正有越来越多的电网、电站运营 商采用光储融合、全面智能的智能光 伏解决方案，助力光伏电站产生优质 电力。与此同时，光伏系统的全面智 能化，将加速光伏成为“主力电”的 进程。尤其是智能光储发电机的诞生， 更成为新能源发电安全并网的关键钥 匙。智能光储发电机是将数字技术、 电力电子技术充分融合协同，模拟同 14 数字能源 行业瞭望大到园区的厂房屋顶、高速路旁的斜 坡，小到普通农户家里的房顶、露天 阳台，都能够为其所用。这种形式让 光伏从大规模电站的巨型组织中化整 为零，灵活地渗透到更多场景中，让 更多个体享受到普惠的清洁电力。自 发自用、余量上网是分布式光伏的最 大优势，能够就地消纳光伏资源的同 时，也可以将余量并入电网获取收益。 这些分布式光伏的优势正在推动屋顶 光伏加速进入千家万户。 当下，很多巨头都在光伏领域积 极布局，华为也在其中贡献力量。华 为将30多年积累的数字技术与光 伏、储能、云与AI技术创新融合，围 绕发电、输配电、用电三大场景，推 出了针对五大场景的智能光储解决方 案— —智能光储发电机、智能组串式 储能系统、行业绿电、家庭绿电及智 能微网解决方案，加速降低光伏电站 生命周期的度电成本，全面提升电网 支撑性能，助力光伏成为主力能源。 随 “风”起舞 ，风电行业进入新一 轮成长期 风电重要地位日益凸显 如今，风力发电在很多国家已成 为清洁、低碳并具有价格竞争力的能 源形式，并因其技术成熟、环境友好， 在全球范围内实现了大规模的开发应 用。《2022全球电力评论》的数据 显示，澳大利亚、土耳其、巴西、美 国的风电占比从2015年的5%增加到 2021年的10%，大约翻了一番。风能 在能源结构中的地位越来越重要。 风机大型化疾风劲吹 随着风力发电技术逐步完善，结 构设计向紧凑化、柔性化发展，风力 发电从小容量到大容量，由陆上风电 到海上风电已水到渠成。风机大型化 时代已经来临，目前在研的风机叶片 最大直径已经超过了200米。风机大型 化可显著降低项目投资成本和度电成 本，提高“平价时代”风力发电的综 合竞争力。同时，伴随着风电技术的 不断演进，兆瓦级风机更成为风力发 电机的主流。在中国，风机大型化的 发展趋势体现得尤为突出。据CWEA 的数据，2021年中国风电新增装机的 机组平均功率为3.51MW，相比2021 年增长超120%；其中新增陆上风电 机组平均单机容量由1.5MW提升至 3.1MW，海上风电机组平均单机容量 由2.7MW提升至5.6MW。 顺 “水”推舟 ，节能脱碳水电行业 要再立新功 “清洁”如水电 水电是较早规模化发展且占比最 大的清洁能源，以稳定与廉价的特性 著称，也是多国发展清洁能源的优先 选择。比如，在水力资源丰富的北美 和中美洲地区，水电就是非常重要的 可再生能源。《2022年水电行业研究 报告》显示，2020年，整个欧洲地区 的水电装机容量增加了3GW，水力发 电已达欧盟总发电量的13%。 据国际水电协会的数据，2020 年 水电行业再创发电量新纪录，生产清 洁电力4370TWh，相当于美国全年的 用电量。2020年，水电装机容量增加 的有35个国家，新增装机总容量增加 到21GW。其中，装机容量增幅最大 的国家是中国，水电装机容量已超过 370GW，居世界首位。 水电正成长为减碳排的“绿巨人” 水电不仅在发电与储能方面发挥 着重要作用，而且对避免温室气体排 放和减缓全球变暖贡献显著。中商产 业研究院的数据显示，中国水电一年 的发电量相当于替代4.5亿吨标煤，减 少二氧化碳碳排放11.8亿吨。 水电的节能和环保效益显著，对 于加快落地“双碳”目标将发挥积极 作用。国际能源署2050年净零排放报 告描绘了全球能源行业如何在2050年 前成功脱碳。在净零排放（NZE）的 设想中，虽然太阳能光伏与风能被设 定为主要发电来源，但水电的稳步增 长起到了压舱石的作用。按照净零排 放的思路去应对气候变化问题，未来 还需要更多的水力设施。 预测显示，在发电侧，可再生能 源发电占比2050年将达到86%。光伏、 风电、水电的进一步普及，必将加速 发电低碳化，从源头上开启人类“全 面脱碳”的进程，带给我们一个绿色 的世界。 发电低碳化：迈向可持续发展的绿色发电 15 数字能源如果 说火是人类文 明的起源 ， 那么 电则 是人类文