初次遇到"新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（簡稱：新基建）"時，第一感覺是用電的需求又將提升一大步。新基建所包含的5G基站建設(shè)、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)七大領(lǐng)域，幾乎都涉及到了用電負(fù)荷的增加。
但這只看到了新基建對能源“量”上的影響，其實新基建里包含的內(nèi)容對能源“質(zhì)”的影響也很大。年初時我們寫了一篇《“新基建”對電力行業(yè)的利好你真看懂了？亮點(diǎn)在最后！》，本篇試圖更深的講一下“新基建”對電力行業(yè)尤其是能源轉(zhuǎn)型的影響，本篇分別講一下“新基建”對電能增長的“量”的影響和對能源轉(zhuǎn)型”質(zhì)“的影響。
“新基建”對電能“量”的影響
把“新基建”的七個領(lǐng)域分為信息基礎(chǔ)設(shè)施、交通基礎(chǔ)設(shè)施和電網(wǎng)設(shè)施三類。其中信息基礎(chǔ)設(shè)施包含了通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施和算力基礎(chǔ)設(shè)施。5G基站是通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的代表，數(shù)據(jù)中心是算力基礎(chǔ)設(shè)施的代表。交通基礎(chǔ)設(shè)施包含城際高鐵、新能源汽車充電樁。電網(wǎng)設(shè)施主要就是指特高壓。我們主要對5G基建、大數(shù)據(jù)中心和新能源充電這幾個領(lǐng)域梳理下用電量的變化。
5G基建
8月，一條洛陽聯(lián)通“通過深度休眠降低5G基站能耗”的新聞，引發(fā)了業(yè)界乃至社會的熱議。新聞顯示，洛陽聯(lián)通會在夜間的部分時段休眠部分5G基站，以此來降低電費(fèi)成本。
5G網(wǎng)絡(luò)中，基站是耗電大戶，大約占據(jù)總能耗的80%。通過分析5G行業(yè)特性，有行業(yè)預(yù)測，未來5G基站數(shù)量將是4G的4-5倍，而單個5G基站單站功耗是4G基站的2.5—3.5倍，即使是在空載的情況下，5G基站功耗也接近4G基站功耗的3倍。
華為在2019年10月的全球電信業(yè)能效峰會上發(fā)表了一份“5G通訊電力目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)白皮書”，描述了5G基站建設(shè)對電力系統(tǒng)的需求。白皮書顯示，今天的一座5G基站平均耗電6kW，滿載功耗8kW。三年后，隨著大功率多發(fā)射器多接收器天線（Massive MIMO）的普及和移動邊緣計算的嵌入，基站的功耗要提高到平均10.4kW，滿載功率達(dá)到13.7kW。五年后，隨著毫米波（mm Wave）和其他新技術(shù)的應(yīng)用，基站的能耗將上升到平均13.4kW，滿載功率到18.9kW。
截至2020年9月底，國內(nèi)已累計建設(shè)69萬座5G基站，提前完成全年55萬座基站任務(wù)，終端連接數(shù)突破1.8億，覆蓋全國所有地級以上城市的5G網(wǎng)絡(luò)正加快建成。
按照國信證券的統(tǒng)計，目前全國有544萬座4G基站。因5G基站覆蓋的距離要比4G短，按照保守的一個4G基站需要1.2個5G基站來計算，替代全國現(xiàn)有的4G基站需要650萬座5G基站。如果每座5G基站的平均總功耗是7kW（不是滿載功率），相比4G新增的電力需求按照5kW來算，假設(shè)5G在全國范圍五年內(nèi)通過改造來代替三分之二的4G基站，相當(dāng)于改造433萬座基站，這就需要新增電力負(fù)荷21.65GW。
但5G的應(yīng)用范圍顯然比4G要廣，因此5G基站將會布局在工業(yè)、交通等應(yīng)用場景，相應(yīng)的電力需求及配網(wǎng)設(shè)施投資也會增加。
綜合下來，粗略估計2025年5G基站（包括宏、微、皮基站）的電力負(fù)荷增加53GW以上。
數(shù)據(jù)中心
大數(shù)據(jù)為智慧城市和民生提供保障。智慧城市是新一代信息技術(shù)在城市的綜合集成應(yīng)用，大量在交通、醫(yī)療、民生、電力等方面的數(shù)字化建設(shè)帶來海量數(shù)據(jù)匯集，為大數(shù)據(jù)在各細(xì)分領(lǐng)域應(yīng)用提供落地土壤。
根據(jù)工信部統(tǒng)計，2020年1-11月移動互聯(lián)網(wǎng)接入數(shù)據(jù)達(dá)到1495億GB，同比增長35.1%，呈持續(xù)快速增長態(tài)勢。主要是由于各類視頻、短視頻等娛樂信息爆發(fā)式增長。
數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，GDP貢獻(xiàn)占比超36%，數(shù)據(jù)中心作為海量數(shù)據(jù)的承載與傳輸實體，成為各行各業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)爆炸也使大數(shù)據(jù)平臺成為瓶頸。
相比5G基站，數(shù)據(jù)中心的能耗更大，對電力系統(tǒng)的影響也更大。
按照國家節(jié)能中心及中國電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)委員會聯(lián)合發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，目前中國數(shù)據(jù)中心的耗電量已連續(xù)八年以12％以上的速度增長，預(yù)計2020年總耗電量將達(dá)到2962億kWh。2018年，我國數(shù)據(jù)中心總用電量為1608.89億千瓦時，超過上海市當(dāng)年全社會用電量（1567億kWh），占全社會用電量的2.35%，成為耗能大戶。
數(shù)據(jù)中心一年8760小時時刻都在運(yùn)行狀態(tài)，能耗巨大。數(shù)據(jù)中心能源消耗的主體既包括服務(wù)器等核心設(shè)備，也包括不間斷電源、照明、冷卻等輔助設(shè)備。冷卻部分的用能占到輔助設(shè)施用能的60%以上。
有數(shù)據(jù)顯示，我國今后5年將增加1000萬臺服務(wù)器，而目前每臺服務(wù)器用電負(fù)荷約0.35千瓦。
綜合考慮數(shù)據(jù)中心體量、節(jié)能節(jié)電技術(shù)應(yīng)用，以及結(jié)構(gòu)性調(diào)整等因素，預(yù)計到2020年底，我國數(shù)據(jù)中心耗電量將突破2000億千瓦時，占全社會用電量比重上升至2.7%，到2025年將達(dá)到3500億千瓦時。
新能源汽車
2019年12月工信部發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》（征求意見稿）提出，到2025年新能源汽車銷量占比要達(dá)25%，自動駕駛智能網(wǎng)聯(lián)汽車銷量占比達(dá)30%。
專家預(yù)測，到2025年，純電動乘用車新車平均電耗可降至12.0千瓦時/百公里。推測平均單車年耗電量應(yīng)在2000度電以上。2025年，私人、出租/網(wǎng)約、物流環(huán)衛(wèi)、公交旅游通勤等新能源汽車的數(shù)量將由2020年的不到400萬臺，躍升至2500萬臺以上。2019年，我國充換電服務(wù)用電量為68.2億千瓦時，同比增長128%。綜合考慮新能源汽車的保有量和電耗下降等因素，預(yù)計2025年充換電服務(wù)用電量將超500億千瓦時。
按照電規(guī)總院近期發(fā)布的《中國電力發(fā)展報告2019》，2025年全國全社會用電量將達(dá)9.1萬億―9.5萬億千瓦時，這意味著，以上“新基建”用電量占全社會用電比重將超8%，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)行業(yè)。
這些只是粗略統(tǒng)計，甚至還有許多隱含的用電需求，比如邊緣計算。隨著5G、AI和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，很多業(yè)務(wù)場景需要海量數(shù)據(jù)接入和超低的網(wǎng)絡(luò)時延，集中式的計算處理模式將面臨難解的瓶頸和壓力，需要更多的邊緣計算能力來完成，形成新的“云計算+邊緣計算”數(shù)據(jù)處理模式。但這些并不屬于數(shù)據(jù)中心的用電量范疇，而邊緣計算服務(wù)器數(shù)量是難以統(tǒng)計的，可長期來看，邊緣計算的比例要高于集中式計算中心的處理量。因此耗電量也是極大的。
”新基建”對能源轉(zhuǎn)型“質(zhì)”的影響
需求側(cè)資源
在《電力市場化和行業(yè)解決方案閑談》里我們講到了需求側(cè)響應(yīng)，據(jù)了解無論從規(guī)劃制定還是實際落地，需求側(cè)資源此前并未得到足夠重視，但到了“十四五”需求側(cè)響應(yīng)可能會加大重視，并會充分開發(fā)。為什么到了“十四五”需求側(cè)響應(yīng)就重視和關(guān)鍵起來了？
根本原因在于技術(shù)環(huán)境達(dá)到了。“新基建”催生的一系列新業(yè)態(tài)會對需求側(cè)資源的開發(fā)利用產(chǎn)生關(guān)鍵促進(jìn)作用，為發(fā)展創(chuàng)造機(jī)遇。比如新能源充電，本身就是需求側(cè)資源的重要部分。
由人工智能、大數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及5G基建推動的智能用電也大力促進(jìn)了需求側(cè)資源的發(fā)展和利用。電網(wǎng)正經(jīng)歷著智能互聯(lián)化帶來的重塑，電流從單向流動轉(zhuǎn)型到雙向流動；用戶端不再是被動的電能消費(fèi)者，而是平衡電力供需的重要參與方。電力系統(tǒng)的這一轉(zhuǎn)型為需求側(cè)資源潛力挖掘和價值實現(xiàn)創(chuàng)造了有利的條件。
供給側(cè)資源
在大力發(fā)展新能源的戰(zhàn)略下，新一代分布式能源勢必會建立在智能信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，融合了云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)，不單實現(xiàn)多種能源高效組合利用，也在每個個體方面體現(xiàn)出其效能。
在電力大數(shù)據(jù)方面，青海電力綠能數(shù)據(jù)公司產(chǎn)品研發(fā)中心副經(jīng)理金金對電力大數(shù)據(jù)應(yīng)用深有體會。他表示“大數(shù)據(jù)創(chuàng)新平臺制定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通道、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，通過市場化機(jī)制引入多家功率預(yù)測服務(wù)提供商，面向用戶提供高精準(zhǔn)預(yù)測服務(wù)，打破了傳統(tǒng)功率預(yù)測單一、固定的服務(wù)模式，新能源場站可以自由選擇、靈活定制適合自己的功率預(yù)測服務(wù)。”
數(shù)字化科技創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是新基建的重要支撐。通過“無人值班，少人值守”運(yùn)營模式，青海省能源大數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新園區(qū)全面實現(xiàn)新能源電站集團(tuán)化監(jiān)控、集約化管理、集中式管控和專業(yè)化運(yùn)維，電站管理自動化水平進(jìn)一步提升，有力推動了新能源行業(yè)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
綠能數(shù)據(jù)公司市場運(yùn)營中心經(jīng)理王有虎算了一筆賬：“接入大數(shù)據(jù)平臺后，電站降低運(yùn)營人力成本約40%，這為新能源企業(yè)降本增效，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。”
虛擬電廠
之所以把虛擬電廠單拎出來，是因為虛擬電廠既可作為“正電廠”向系統(tǒng)供電調(diào)峰，又可作為“負(fù)電廠”加大負(fù)荷消納配合系統(tǒng)填谷。對于分布式能源而言，虛擬電廠既可以是中間商，也可以是聚合商。對于能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)來說，虛擬電廠是連接零售市場與批發(fā)市場的智能化網(wǎng)絡(luò)。其特性在未來電力系統(tǒng)的發(fā)展中必然占據(jù)重要位置。而虛擬電廠所需要的技術(shù)都需要“新基建”的支持。
虛擬電廠的核心是“聚合”和“通信”,通過通信手段將各種分布式能源聚合成一個滿足電力系統(tǒng)要求、能可靠并網(wǎng)的整體,使其表現(xiàn)出和傳統(tǒng)電廠類似的參數(shù)特性是虛擬電廠的主要技術(shù)目的。
由于虛擬電廠中聚合著各種類型的分布式能源,不同分布式能源表現(xiàn)出不同的出力特性,但某兩種或某幾種分布式能源能彼此互補(bǔ),從而使功率輸出更加平穩(wěn),增加電網(wǎng)對隨機(jī)性可再生能源的吸收接納程度。
所以5G基建、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、新能源充電等領(lǐng)域都是虛擬電廠發(fā)展的前提和動力。
“新基建”給電力系統(tǒng)帶來的機(jī)遇
能源與“云大物移智”的結(jié)合已經(jīng)是必然趨勢，電力系統(tǒng)的發(fā)展也將告別過去簡單粗放的投資、建設(shè)、運(yùn)營的模式，而是像更精細(xì)化的服務(wù)、市場、產(chǎn)品變革。“新基建“給電力產(chǎn)業(yè)不僅僅是增加了需求“量”，同時也在改造電力系統(tǒng)的方方面面，提升整個電力系統(tǒng)的體“質(zhì)”。而這點(diǎn)其實在央企巨頭們早已看到。
今年6月15日，國家電網(wǎng)公司公開發(fā)布“數(shù)字新基建”十大重點(diǎn)建設(shè)任務(wù)，并與華為、阿里、騰訊、百度等合作伙伴簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議。國網(wǎng)的“數(shù)字新基建”在三個領(lǐng)域值得特別關(guān)注，一個是數(shù)據(jù)的應(yīng)用，一個是以電力物聯(lián)網(wǎng)為核心的應(yīng)用，另一個是新一代信息通信技術(shù)的應(yīng)用。這些舉動無疑都是在擁抱時代變化。
然而這一變化或也面臨著重重挑戰(zhàn)，最重要的就是思想轉(zhuǎn)變，技術(shù)從來都是工具，但使用工具的是人，只有人才是能將工具用好的關(guān)鍵因素。
最后分享一篇文章，關(guān)于認(rèn)知與技術(shù)的實例。
歐洲在第一次世界大戰(zhàn)之前，相互之間都是“貴族戰(zhàn)爭”，非常體面?；ハ啻蛘滩粫苯用殚L官，所以盡管長官穿著非常炫的制服站在邊上指揮，大家也不會開槍打他，只是士兵們互相屠。這套“不殺軍官”的規(guī)則維持了一百多年，以至于我們現(xiàn)在看起來，那會兒打仗非常奇怪?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭中軍官就怕被別人看出來變成攻擊目標(biāo)。當(dāng)時恰好相反，軍官們花枝招展，就怕對方看不到——萬一看不到，把自己當(dāng)成平民射殺就不好了。
直到第一次世界大戰(zhàn)，形勢突然變了。倒也不是規(guī)則變了，而是技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致戰(zhàn)爭模式變了。
英國在戰(zhàn)爭初期并沒有覺得這場戰(zhàn)爭跟以往有啥差別，還跟以前似的，貴族軍官們騎著高頭大馬，打扮得跟個公雞似的走在前邊，帶著士兵們從家鄉(xiāng)出發(fā)，前往前線。到了前線還跟之前一樣，大家排著整齊的隊列向前推進(jìn)，貴族軍官走在前邊控制隊列前進(jìn)速度。但是這次不一樣了，還沒等看到敵人，子彈就如雨點(diǎn)般一樣從天而擊，直接把走在最前邊的那批人給干掉了。
子彈從天上下來是“一戰(zhàn)”特色。當(dāng)時步槍早已經(jīng)不是拿破侖時期那種沒啥準(zhǔn)頭的前裝槍，早就更新到射程超離譜的后膛槍（當(dāng)時的步槍現(xiàn)在中東還當(dāng)狙擊步槍使），還有最新大規(guī)模裝備的馬克沁，所以偵察兵遠(yuǎn)遠(yuǎn)看到對方的軍團(tuán)過來了，不是像之前一樣等看清楚人再射擊，而是等到對方進(jìn)入事先測定好的位置，指揮官用望遠(yuǎn)鏡觀察到后，大家調(diào)好標(biāo)尺，一起舉槍向天空仰射，幾十萬發(fā)子彈跟雨點(diǎn)似的砸向?qū)Ψ健?/p>
要是思想沒跟上技術(shù)，那就要做好被收割的準(zhǔn)備了。100年前這樣，如今也一樣。
參考資料：
《虛擬電廠——能源互聯(lián)網(wǎng)的終極組態(tài)》艾芊編著。
中國能源報：《新基建：未來的用電大戶》
中國能源報：《電力需求側(cè)資源開發(fā)“窗口期”已至》
九邊：《英國貴族真的是“一戰(zhàn)”打光了嗎？》
《財經(jīng)》雜志：《新基建將引發(fā)全國用電量暴漲近兩成，如何應(yīng)對》
