根据我国提出的3060双碳目标，到2060年，我国绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系全面建立，非化石能源消费比重达到80%以上[1]。但实现这一目标仍面临着非常大的挑战，碳中和是一个复杂的系统化工程，寻求系统化的、数字化的解决方案来解决清洁能源的不稳定性、安全性和经济性的问题迫在眉睫。
5月25日下午，由EIIEC携手亚马逊云科技联合推出的《碳路未来 云赋新生》第二期在线研讨会：企业碳中和路径第二步——能源管理与结构优化，清华四川能源互联网研究院能源消费智能化研究所所长高浪介绍了能源消费侧的智能化转型的三大特征以及相关的研究进展。
能源消费侧智能化转型的三大特征
中国过去的能源系统更多关注的是能源的生产和传输，对于消费侧的关注相对较少。而能源消费智能化转型将会存在三个方面的特征——高效、绿色和柔性。
Ⅰ 高效
我国每个五年计划都会制定促进能源强度下降的相关规划。“十四五”规划纲要提到，到2025年，“单位国内生产总值能源消耗和二氧化碳排放分别降低13.5%、18%”[2]。这些数字与十三五、十二五期间的规划总体保持一致。这凸显了我国对能效提升的重视程度。
Ⅱ 绿色
从宏观来看，在我国能源终端消费中呈现出比较明显的电气化进程。预计2025年我国能源终端消费中电能的占比将超过30%，2035年达40%左右。而2018年我国终端能源电气化率仅为25.5%[3]。因此包括像供热、交通领域的电气化将是能源消费转型的一个重要方向。例如成都市针对能源结构调整中的重点、难点、痛点问题，提出了《成都市优化能源结构促进城市绿色低碳发展行动方案》并将形成优化能源结构促进城市绿色低碳发展十条政策措施[4]，对一些相关的项目和技术提供了比较大的支持。
Ⅲ 柔性
我国现在要构建以新能源为主体的新型电力系统，但是新能源装机数的增加可能带来电网的灵活调节能力的下降以及灵活性资源的缺乏。以内蒙古为例，内蒙古的风光装机数逐步增加，但缺乏相关的调节资源，将带来弃风弃光的风险。不过，电力企业也在积极地采用用户侧的灵活调节资源，例如储能、柔性负荷、新型的电制氢系统，来提供需求响应或者辅助服务的资源。据中国电力新闻网，到2025年，我国电力需求响应规模有望达到7000万千瓦，因此这一块也是值得大家关注的一个领域。
目前的研究进展
高浪所长带领团队在工商业能效管理与碳监测方面设计了基于微传感物联网技术的能耗信息采集系统。立足于其研究所的特点，团队进行了一些小切口的研究。在这个方案里面，他们设计了微型的传感器可以无源自取电，即不需要更换电池。目前采集节点超过300个，接入楼宇60余座，积累了较为丰富的工程经验。
此外在能源消费结构转型电气化方面，其团队正在研究未来如何利用热泵来进行高效的电供热。既包括一些城市建筑的电气化替代，也包括在工业中工业热泵的利用。他们还围绕第五代区域供热供冷系统（5GDHC）这一最早于2015年在欧洲提出的概念，设计零碳综合能源系统。通过冷热负荷和大的冷热环网串联，实现了冷热的互济，来提高能源效率，也更好地集成可再生资源。
高浪所长的团队在能源消费领域，围绕高效、绿色和柔性开展的这些研究工作，为我们如何使用数字化的高科技手段去解决新能源在稳定性、经济性、安全性方面的一系列的问题提供了探索的方向。
知识卡片
需求响应（Demand Response，简称DR）
电力需求响应的简称，是指当电力批发市场价格升高或系统可靠性受威胁时，电力用户接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知或者电力价格上升信号后，改变其固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升的短期行为。需求侧响应策略主要分为两种:基于价格和基于激励。
弃风弃光
指受限于某种原因被迫放弃风水光能，停止相应发电机组或减少其发电量，也可以说是光伏电站的发电量大于电力系统最大传输电量+负荷消纳电量。产生弃风弃光有诸多原因，如新能源消费市场机制不完善，致使跨区域消纳存在诸多障碍；新能源产能相对过剩和消费侧负荷不足的矛盾突出；新能源装机增长太快，导致电源结构失衡；新能源出力随机性、波动性、不确定性强。
热泵
热泵是一种充分利用低品位热能的高效节能装置。热量可以自发地从高温物体传递到低温物体中去，但不能自发地沿相反方向进行。热泵的工作原理就是以逆循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，它仅消耗少量的逆循环净功，就可以得到较大的供热量，可以有效地把难以应用的低品位热能利用起来达到节能目的。
注释（编者按）