“碳中和”驱动下能源大数据中心建设的问题与对策

卜昆

摘要：利用互联网、大数据和云平台等现代信息技术手段，能源大数据中心的建设将为我国能源结构的优化升级和碳中和目标的实现发挥关键性作用。能源大数据中心将有效发挥数据中台的集合功能，整合供给侧和消费侧大量多元数据，打破数据壁垒，实现信息共享，完成数据驱动的产品场景化设计，助力构建多维度的碳排放核算模型和减排方案，有效推动能源领域生产清洁化、消费电气化和利用高效化。最后能源大数据中心的建设将为政府、企业、公众等提供更适应未来发展趋势的碳减排技术服务，有效支撑国家碳达峰、碳中和目标的实现。

关键词：碳达峰；碳中和；能源大数据中心；数据中台

一、前言

伴随着人类经济和社会活动，自然环境中包括二氧化碳在内的温室气体浓度持续攀升，由此导致全球变暖、自然灾害和极端气候愈加频繁出现。因此，全球范围内的减排行动刻不容缓，国际社会于1997年通过了《京都议定书》，2009年召开哥本哈根世界气候大会，2016年近200个国家签订了《巴黎气候变化协定》，逐步形成了碳减排的全球共识，最终目的就是实现碳中和。我国的能源消耗以煤为主，石油、天然气长期从境外大量进口，据国际能源机构（IEA）资料数据显示，自2007年以来中国已是全球最大的温室气体排放国，为遵守《巴黎协定》的减碳承诺，急需优化现有的能源结构，推进能源绿色低碳转型，并倡导以人均历史排放为基础进行碳排放权分配的中国方案。2020年中国政府首次向世界承诺逐步实现碳中和的最远期奋斗目标，持续加大减排投入力度，推动绿色技术创新。这一重大战略举措不仅会重塑中国能源结构，也会对经济产生正面的影响，带来能源产业数字化转型和智能化应用的普及。而在能源数字化和互联网化方面，中国已具备了一定的技术和物质基础。国家“十四五”规划对大数据的发展进行部署，推动大数据融入社会经济发展各领域，数据中心建设也被中央正式列入新基建战略，新一代数据中心成为发展的热点。

本文基于国内外碳达峰、碳中和的相关政策和最新发展趋势，尤其是当前中国对碳中和发展目的的远景规划和承诺，分析了能源大数据中心的框架结构和发展现状，研究了在碳达峰、碳中和战略中所起的关键作用，同时也指出了能源大数据中心构建过程中存在的主要问题，最后本文给出了相关政策建议。

二、“碳达峰、碳中和”提出的背景与意义

（一）政策背景

2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话，向国际社会作出“碳达峰、碳中和”的郑重承诺，中国将力争二氧化碳排放在2030年前达到峰值，努力争取在2060年前实现碳中和[1]。

虽然全世界二氧化碳排放总量还在持续增长，但是已经有一部分国家实现了碳达峰。截至1990年、2000年、2010年、2020年这四年满足碳达峰条件的国家数量分别为18个、31个、50个、54个，放眼全球美、日、欧盟等多数发达经济体已经实现碳达峰。根据《巴黎协定》，2030年承诺实现碳达峰的国家有中国、新加坡、墨西哥和马绍尔群岛，统计下来截至2030年所有实现碳达峰国家的碳排放量将占全球总量的60%左右。

（二）主要意义

碳达峰、碳中和是造福于全人类的一次具有广泛性和深刻性的历史性变革，对于能源供给侧和消费侧的影响最大。可以直击气候变化这一第一次工业革命以来全球最核心的问题，并可以有效缓解与此相关的粮食危机、海洋污染、气候变暖、能源短缺等一系列关乎人类共同命运和切身利益的重大现实问题[2]。

1.有助于实现社会经济高质量发展

在碳中和的进程中可以加速我国科学技术的发展，催生出新的技术标准，提升国际影响力，占领国际话语权的高地，吸引全球的高科技人才投身于中国的发展浪潮中，使得我国在第四次工业革命中处于第一梯队。

2.有利于引领现代能源体系建立

碳捕获和封存技术将更好地从商业利用转向低成本、大规模实施，促进发电侧拥有整套的碳收集和封存设备。利好电力电气化的普及，分布式光伏、风能、核能等非化石能源发电占比将不断提高，能源技术与数字技术融合发展，能源互联网成为未来发展的方向。

3.有益于企业的转型发展

随着双碳战略的快速实施，相关企业将逐步淘汰落后产能，研究制定绿色发展战略，不断投资科技创新领域，节能增效，实现绿色和可持续转型，催生出一大批世界领先的能源科技公司。

（三）能源大数据中心的关键性作用

大数据是实现碳中和的基础性和关键性数字资源，能源大数据中心的建立可以有效匹配碳中和目标的实现。利用能源大数据中心强大的网络效应，一方面可以高效方便地汇集各类数据资源，建立能耗数据平台，促进碳排放数据体系建设，另一方面可以深度挖掘能源数据潜在价值，建立产业生态圈，支撑我国能源互联网的建设，面向全社会推出服务实现碳达峰、碳中和目标的产品[3]。

三、能源大数据中心现状与问题

（一）基本现状

2018年12月中央经济工作会议第一次提出“新基建”概念。2020年4月国家发改委首次发布“新基建”内容，其中以大数据中心为代表的算力基础设施建设被列为“新基建”的七大领域之一。国家电网公司作为全球最大的能源公共事业企业，于2019年3月成立了大数据中心，为响应国家能源局有关以电力系统为中心，加快能源互联网平台建设，推动能源生产、运输、储存、销售、使用各环节设施的数字化升级的要求，将能源大数据中心建设列为公司“数字新基建”十大重点任务之一。2020年7月，国网北京市电力公司率先发布了《北京能源大数据中心的建设方案》，这是推动大数据中心建设的重要创新实践，推进构建“平台+数据+运营+生态”一体化发展的能源大数据中心，实现数据汇聚融合、共享交换和挖掘分析，打造能源互联网生态圈，助力实现碳达峰、碳中和的目标[4]。

能源大数据中心是推动产业改革，助力碳中和实现的创新产物。它将包含煤炭、石油、天然气、水能等传统能源，以及太阳能、风能、核能等新能源数据汇聚共享，整合农业、工业、服务业等领域数据，进行处理、分析与应用的一体化平台，实现能源上下游协同合作、价值创造，面向政府、企业、公众打造经营以电力为核心的能源互联网生态圈，更好地服务社会经济发展[5]。能源大数据中心架构如图1所示。

能源大数据中心具有以下三个功能特点：

1.数据来源可靠精细

目前在国家能源局、省直辖市、能源行业企业等层面先期建立了相应的能源信息系统，这样数据的抓取和接入便有一个良好的基础。水、电、气、热、冷等能源行业中，例如电力的生产、运输和消费全过程都装配有一系列的自动化通信设备，通过遍布发电、输电、配电网络的各类传感器和智能电表，从中获得状态监测、环境感知、电能计量、故障预警等信息；用电客户数据来自定期的企业报表、信息采集系统的自动采集召测和智能城市研究院等服务平台的数据；政务信息来源于各级政府政务网站的公共数据、宏观层面的发展数据和报送系统中的能源数据。

2.其发挥了数据中台作用

面对海量的全领域数据，能源大数据中心实现数据的治理功能，进而分析加工形成标准化的数据资产，并把资产转化为可视化的服务产品，最终使数据获得高附加值，从而驱动政府决策、业务运营。首先，多样的数据以“云”的形式存储起来，为防止商业机密、涉密数据的泄露，对数据管理、监控、风控和脱敏进行全过程的管控，提升网络安全攻防能力，并形成数据目录完善可视化功能配置[6]。其次，数据建模输出标准化的数据资产。例如：北京经济技术开发区便从地域、类型和行业等多维度建立碳排放分析核算模型，以面向用户场景的资产体系组织起来，应用层面采用MySQL数据库管理系统，对数据存储管理，采用Python进行数据挖掘、修复和分析，形成数据资产。最后，将数据资产赋予服务化的功能，建立能源大数据中心基础服务平台，以能源大数据应用商店的形式，发布清洁能源消纳大数据分析、多维度综合能耗展示及高精尖产业活跃度监测分析等一系列服务[7]。

3.可持续提供公共服务

面向政府、客户、公众以及企业自身等上层用户，在经济、环保、信用等领域持续发力，推广验证示范性的数据产品，促进数据应用变现。有助于加强政府能源监管、制定决策方案；降低客户生产成本、发展提质增效；改善公众民生服务、个性化增值服务等；促进企业节能减排，引领创新驱动。

（二）国内外能源大数据中心建设经验

1.国内经验

国家电网和南方电网相继成立了大数据中心，目前采用了混搭式技术架构，具备PB级数据存储、秒级数据处理能力，汇聚了全网经营管理数据和部分电网运行数据。同时结合新型智慧城市建设，联合地方政府和相关能源企业，因地制宜构建能源大数据中心。建设大型数据中心为海量数据存储、计算、分析应用提供支撑。建设边缘型的中小数据中心，为边缘计算、智能执行提供助力，通过云边端协同，支撑数据快速分析处理和快速响应要求。

2.国外经验

美国作为能源大数据发展的先行者，拥有众多领先世界的行业公司，先后出台了对数据收集、发布、使用和管理等的具体法规，目前美国在法律框架、数据采集汇聚体系和道德规范等方面相对成熟。Data.gov是美国最重要的数据开放平台，汇集了海量的数据信息、应用程序和软件工具，使用API索引使得数据资源更便于使用。为进一步推动数据开发，成立“数字服务创新中心”，帮助用户建设即插即用型网站，对移动应用程序进行规划、测试、开发和发布，保证了安全高效。最早启动大数据人才的储备，这对世界各国大数据的发展起到引领作用。

（三）存在问题

目前能源大数据中心的建设处于刚起步的阶段，需要不断完善提升，各方仍在主动对接寻求突破拓展商务产品，结合实际需求完善体制机制。但是由于内外部数据共享存在壁垒、安全防护不足、质量水平不高、人才队伍建设力量薄弱等难点，制约着能源大数据中心的健康发展。具体情况如下：

1.数据共享存在壁垒

基础数据的汇集共享是开展数据治理的前提，在能源集团企业内部也存在信息沟通不畅的问题。国家法律法规对数据的流动有着政策性约束，壁垒效应对数据共享带来的阻力更大，电、煤、油、气、热等能源行业，乃至涉及第一、二、三产业，它们都有一套自己的信息管理系统，存在着基础设施不同、数据源头各异、统计标准不一等诸多问题，同时巨大的差异化是摆在数据共享面前的鸿沟。

2.二是数据安全防护不足。数据共享的同时伴随着安全风险，无限制抓取滥用、无监管交易及未脱敏数据泄露等数据安全问题日益凸显，因此提升安全防护的必要性尤为重要。2021年9月1日《中华人民共和国数据安全法》正式施行，我国数据安全领域便有法可依，为各行业数据安全提供强有力的保障。目前数据安全技术仍在发展提升中，没有达到成熟应用阶段，况且数据在不同生命周期里，有着不同安全技术。涉及安全保密工作，仍需要采取权限管理的方式来对数据进行保护和管理，缺乏实战化的安全技防支撑体系。

3.数据质量有待提高。数据质量管理体系未完全建立，相关标准化建设不足，易录入不准确不规范的无效数据，存在数据不可用、不好用的问题。发现数据质量异动问题，无法及时纠正整改，缺乏数据质量闭环管控机制，数据价值难以有效发挥。数据建模缺乏动态扩展优化，难以应对多场景的业务需要，持久性难以保障[8]。

四、能源大数据中心完善对策

能源大数据中心主动服务国家“双碳”战略，以“十四五”规划为指引，不断增加基础设施的建设投入，持续打造数据中台核心业务能力，夯实数据资源基础管理，完善安全防护体系，凝练重点数字化需求，深化业务创新应用，旨在解决构建能源大数据中心的核心问题。

（一）基础设施建设

积极开展信息系统基础软硬件新建扩容，开展云平台和数据中台软件能力扩展和硬件扩容，支撑新增业务应用上云需求。加快推进大数据应用平台建设，完善大数据应用平台架构和功能，加强数据成果汇聚与沉淀，推进微门户建设以及支撑细化频道建设，强化平台运营。不断提升智慧物联体系承载能力，提升智慧物联体系易用性和全链路安全防护、在线监测和运维支撑能力。

（二）打造数据中台核心业务能力

基于数据中台进行数据分析，夯实数据基础，提升数据接入整合的时效性，深化数据质量控制。业务中台支撑核心业务，强化业务中台基础支撑能力，构建统一服务管理和运营支撑能力。建设以需求和问题为导向的技术中台，强化技术中台建设和应用，实现移动门户内外部沟通协作、多端互通。

（三）夯实数据资源基础管理

建立数据质量管理体系，凭借数据质量管理体系，推进数据综合治理水平，把控数据价值质量。强化数据分析应用，围绕国家战略落地、服务“双碳”目标等打造大数据产品，聚焦提质增效等数据分析应用。提升数据共享水平，梳理数据共享负面清单，列入清单内的数据使用要履行脱敏审批流程，其余数据允许在公共管理领域共享使用。

（四）构建数据安全保障体系

推进全场景安全技防体系建设，开展数据安全对标和全生命周期管理工作，设计网络安全防护体系以及全场景网络安全运营体系，提升网络安全监测分析及处置能力。构筑精益化运维体系，围绕云平台的运维顶层设计、数据中心机房标准优化设计、运维成熟度模型等构建精益化运维体系。坚持数据分类分级保护，依据《数据安全法》等法律法规要求，制定数据资产分类分级清单，建立数据层面的数据地图和权限申请审批系统，实现自动化分类分级打标签工作。

（五）以需求为导向推进业务应用

加快大数据应用商店建设，打造数据产品体系，构建多元化可视应用场景，产出典型场景数据分析服务。拓展管理、生产、服务类业务应用，融通各业务环节， 深化生产管理系统、指挥系统、基建全过程数字化管理系统等。培育新兴业务应用，研究能源大数据中心及数字化应用共性需求，形成能源数据确权、价值评估等咨询设计成果，以及支撑碳新业务和新型能源系统的典型数据增值应用。

五、结语

能源大数据中心是在日益严峻的碳排放要求和国家数字化政策引导之下、结合能源互联网理念，构建的面向社会各界的能源数据产品服务平台，旨在打造“平台开放、数据融合、应用众创、安全可靠、运营规范”的应用场景，有序推动能源大数据的挖掘整理、融合集成、共享交互和迭代创新，打破数据孤岛和资源壁垒，提高能源统计分析和监测预测的综合能力，创新能源行业监管模式，培育新的业务模式，打造绿色能源生态圈，通过能源大数据中心的持续完善和投入建设，发挥其辐射带动和正的外部效应，激发相关行业和产业的改革创新动能，为国家碳达峰、碳中和的远景目标作出积极贡献。

参考文献

[1]平新乔，郑梦圆，曹和平.中国碳排放强度变化趋势与“十四五”时期碳减排政策优化[J].改革，2020（11）：37-52.

[2]胡鞍钢.中国实现2030年前碳达峰目标及主要途径[J].北京工业大学学报（社会科学版），2021，21（3）：1-15.

[3]吴振扬，王尧，傅吉悦，等.大数据技术在能源互联网的应用[J].吉林电力，2019，47（03）：1-4.

[4]王继业.深入挖掘电力大数据价值全力支撑能源互联网建设[N].国家电网报，2020-09-10（03）.

[5]金和平，郭创新，许奕斌，等.能源大数据的系统构想及应用研究[J].水电与抽水蓄能，2019，5（01）：1-13.

[6]喻小宝，谭忠富，屈高强.基于能源互联网的电力商业模式及关键技术研究[J].智慧电力，2019，47（02）：9-14.

[7]蔡泽祥，李立浧，刘平，等.能源大数据技术的应用与发展[J].中国工程科学，2018，20（02）：72-78.

[8]王圆圆，白宏坤，李文峰，等.能源大数据应用中心功能体系及应用场景设计[J].智慧电力，2020（03）：15-21.

作者单位：国网北京市电力公司亦庄供电公司

责任编辑：尚丹