到 2035 年数字化能源系统之路

通往A的路径 到2035年数字化能源系统 Acknowledgements前言 Authors ArlindNeziri,Arup詹姆斯·菲利普,Arup马库斯·莫雷尔,ArupRosamundVose,Arup西蒙·埃文斯 ,Arup 发布日期：2023年8月 贡献者 阿巴斯·马哈茂德,能源网络协会亚当·贝尔 ,StonehavenAlanNewbold,Arup艾伦·汤姆森 ,ArupAndyKervell,Arup 安迪·特纳,Palantir技术AnkitPatel,Arup比阿特丽斯·纳西,ArupBeccieDrake,Arup 本·利兰,能源系统弹射器CaroAmes,Arup卡罗莱纳·托托拉,ESODavidHuddleston,Arup戴夫·西尔维斯特,Arup 埃洛伊丝·撒切尔,能源系统弹射器欧文·弗兰克-舒尔茨,IBM FloSilver,更智能的网格解决方案李富荣教授， 巴斯大学GavinStarks,破冰器一格雷格·约翰斯顿,能源系统弹射器詹姆斯·爱德华兹墓,ESO 詹姆斯·霍尔顿,AmazonWebServices Jo-JoHubbard,电子 莉莉·凯恩斯·海勒,先进的基础设施约翰·斯科特教授,巴斯大学JulianPadget博士,巴斯大学 劳拉·桑迪斯CBE,英国政府能源工作组 露西·安德森,Arup LewisDale教授,巴斯大学MarkEnzerOBE,莫特麦克唐纳马特·韦伯,英国电力网络 奈杰尔·特维教授,巴斯大学 RichardDobson博士,能源系统弹射器莎拉·海斯,独立顾问史蒂文·高夫,Arup 汤姆·洛,储热英国汤姆·威尔科克,Arup 使能源系统脱碳需要人员，技术，创新和整个行业内外的部署。但是，要有效，安全，可靠，有弹性和公平地实现这一目标，以提供数字化的实质性好处，从一开始就设计治理至关重要。 正如我们在其他例子中看到的那样，事后改造治理既痛苦又昂贵。本文及时提醒我们，治理与我们正在实施的解决方案一样重要，可以降低我们能源系统的成本和碳排放。 本文指出了如何实现治理的“极端”，然后在这些界限内列出了可能的途径，本文为我们提供了确保该行业继续加快实现净零能源系统的努力的选择，以及行业，政府和监管机构在实现这一目标方面的作用。 围绕数字化有一些战略问题需要考虑，例如：谁来设定数字和数据标准，能源公司如何承担责任和监督义务，以及仍然需要哪些技术和基础设施来促进脱碳能源系统。本文探讨了这些问题中的每一个，强调了治理系统的至关重要性，以帮助加速自2019年能源数据工作组以来该行业在数字化方面已经取得的巨大进步。 提出了2035年的机遇和挑战，本文探讨的路径列出了我们作为一个行业需要考虑的选项和决策点。我很高兴看到这些主题浮出水面并在整个行业中进行讨论。 劳拉·桑迪斯CBE 英国政府能源数据和数字化工作组主席 执行摘要 然而,变化的速度不足以实现脱碳承诺,需要新的思维。 在本文中，我们考虑了到2035年实现数字化能源系统的替代途径，探索了监管和政府驱动的变革与行业驱动的变革之间的极端关系。 我们已经确定了三种合理的途径，“政府主导”，“行业合作，然后竞争”and“联合领导和集体行动”，每个人都有不同的干预措施或杠杆来影响变化、好处和坏处。 Wehaveassessedtheliabilityofeachpathachievingadesiredfutureenergysystem,enablingtheidentificationofonepreferablepathway,“联合领导和集体行动”. 这条道路最有可能实现优化的未来能源系统的快速发展， 数字化 脱碳 民主化 分散式 带来积极的社会、环境和经济成果。 政府领导：政府决定游戏规则和行业玩法 联合领导和集体行动： 监管机构和行业在游戏规则上合作并共同发挥作用 行业合作再竞争： 行业合作规则，然后在游戏中竞争 本文呼吁业界、学术界、政府和监管机构加强合作。我们确定了一些高层行动，包括创建能源部门数据共享基础设施；合作定义治理模型，角色和责任；提供干预措施的明确性；以及发展人员和技能。在探索可用的途径时，我们希望就该行业所有利益相关者可能发挥的关键作用进行有意义的对话。这是为了提供更大的确定性和清晰度，以便可以采取后续步骤。 实现未来能源系统的相对可能性 到2035年实现数字化、脱碳、分散化和民主化 数字化脱碳 分散式 数字化 脱碳 民主化 分散式 民主化 关键优势 主要缺点和挑战 •以消费者为中心 •整个价值链的粘度 •标准化 •创造力和创新 •技能和能力 •社会接受度 •明确原则和发展 •最佳实践 •注重成果 •平衡优先事项 •定义交互 •协调与合作 •重大资本投资 •创新生态系统 •跨部门思维 •技术锁定 •垄断 •关注财务价值 未来能源系统 2021年，英国政府承诺到2035年实现英国电力系统的脱碳。这将需要通过新资产、市场结构和数字化实现更高水平的电力系统灵活性，以确保整个系统的弹性。 数字化是指数字世界和物理世界之间越来越多的互动和融合 。这既是一项社会挑战，也是一项技术挑战，需要考虑人员 、流程、数据和技术。在能源领域，数字化涉及发电到消费的广泛参与者和学科，包括资产管理、系统运营和消费者互动。 虽然自2019年能源数据工作组以来，能源系统数字化取得了良好进展，但我们目前的路径和变化速度不会导致实现脱碳承诺。需要新的思维，考虑到2035年实现数字化能源系统的替代途径。 在本文中，我们探索了监管和政府驱动的变化的不那么合理的极端和行业驱动的变化之间的可能途径的范围。我们已经确定了三个合理的途径，包括监管和行业驱动的变化。 这些原则使我们能够确定一种最可取的途径。 本文呼吁采取行动加强合作。工业界，学术界，政府和监管机构可以通过数字技术和数据共同改变能源系统并释放其潜力-到2035年实现数字化和脱碳系统。 本文面向所有行业参与者，特别关注行业，学术界，政府和监管机构的领导者。它希望就该行业所有利益相关者可能扮演的重要角色进行有意义的对话。 我们设想一个数字化、脱碳、分散化的未来能源系统， 并在2035年实现民主化。虽然本文的重点是通往未来数字化能源系统2035的合理途径，但这四个原则是相互关联的，因此重要的是所有这些都并行启用。 数字化 随着电力需求的增加，运输和热量的增加，我们的 能源生产方式将需要发生根本性的变化。随着越来越多的资产连接到我们的电力网络，并参与日益开放的能源市场，该系统将变得更加复杂，使平衡供需平衡的活动变得越来越具有挑战性。 分散式 为了实现英国的净零目标，我们未来的能源系统将需要 由一系列新技术组成。整合这些将需要对我们生产，分配和消耗电力的方式进行巨大的结构性改变。 高效和有效地管理这种高度的复杂性需要能源系统的数字化，以及对准确和易于使用的数据的可发现性和受控访问 。数字化和标准化可以支持更大的互操作性和能源消耗部门的整合。了解这些部门如何相互联系将使决策者能够对我们的能源系统采取整体系统的方法。 脱碳 英国政府已经制定了雄心勃勃的计划，到2035年在供 应安全的前提下建立一个净零电力系统。这涉及迅速加速部署风能和太阳能容量、储存能力、核能、热泵和电解槽生产氢气的能力。虽然关于电力系统如何脱碳存在不确定性，但本文提出的途径侧重于治理，并可能实现任何出现的能源组合。 该系统正在从支持大型基本负载的集中式电源（例如火力发电厂产生的能量）转向小型分布式发电。更分散的模型将提供更大的灵活性，以平衡由于连接到电网的更多可变和分布式能源而产生的负载需求。我们将需要对能源生产进行具体的局部理解，以及对能源系统进行更动态的建模。这些变化意味着所有利益相关者都需要从根本上调整他们在能源市场中的角色和责任。 民主化 在整个能源价值链中更好地获取信息和技术，特别是在 当地市场，将有助于实现民主化。改善整个能源系统的访问和可见性，使解决方案提供商，消费者和社区能够越来越多地参与更开放的能源市场。反过来，这也为最终用户提供了安全和公平的能源系统。 1电力系统运营商（ESO），2023年，ESO创新战略2023/24-驱动因素的变化 7 6 极端可信优 先 调节器播放 探索替代途径 政府领导 未来的数字化能源系统具有核心需求，包括可持续性和数据标准，应用程序编程接口（API）和英国通用信息模型（GBCIM）配置文件。 到2035年实现数字化能源系统有不同的途径，每种途径都有各自的好处和挑战。在 Thispaper,wehaveexcoveredtherangeofpathwaysthatsitbetweenthelessplacemmesofgovernmentandregulatory-ledchangeandindustry-ledchange.Overleafwesummarisetwoextremepathways,“调节器 播放”and“大科技加入党”两个更合理但充分分化的途 径，“政府领导”,and“行业合作，然后竞争”和一个更好的途径“联合领导和集体行动”. 联合领导和集体行动 通过对替代途径的分析，很明显“联合领导和集体行动”最有可能启用 优化的未来能源系统的快速发展，提供积极的社会，环 境和经济成果。该途径围绕监管机构、政府和行业之间的持续协调合作建立，允许根据优势划分角色、责任、所有权和系统架构的管理。这一首选途径反映了实现政府2035年脱碳承诺所需的果断行动和变革步伐。 “联合领导和集体 行动”,“政府领导”and“工业 行业合作，然后竞争 然后竞争“被描述 合作， 稍后在本文中详细介绍，以及 可能的干预措施、好处和挑战。 大科技加入党 89 调节器播放: 监管机构决定游戏规则并玩游戏本身。 由于严重故障和对网络安全的担忧，政府和监管机构选择撤销几家网络运营商的许可证。 铁路特许经营和自来水公司的重新国有化开创了先例。 国有化网络运营商合并为一家国有网络运营商，并成为该部门大部分遵循的变革代理。网络运营商创建数据标准 ， API，GBCIM配置文件，并提供使用利用智能电表数据的案例。 国有化网络支持监管机构和政府部门的能力建设。这种改进的专业知识有助于通过即将到来的RIIO价格控制来管理和监控数字化能源系统的合规性和发展。 其余网络由于担心被吊销许可证而选择遵守新标准。 到2035年实现的数字化能源系统并非最佳，缺乏创新和灵活性。但是，它支持净零电网和消费者参与。 政府领导：政府决定游戏规则和行业玩法。 行业,无论是现有公司还是新进入者,都希望明确并保证投资于创新和创造性的解决方案。 行业合作并支持政府和监管机构在数据标准，基础设施，网络安全和可持续性等领域阐明明确的成果。有一种积极的方法来避免技术锁定，包括竞争裁决，有效的许可和RIIO价格控制和监控。 这条道路使协调和优化的数字能源的发展成为可能 系统，通过了解行为者的不同能力，各自可以发挥的作用以及行业与政府和监管机构之间信任的发展。 该行业被允许自由创新，政府及其监管机构实现了以消费者为中心的能源系统，该系统具有强大的互操作性。 联合领导和集体行动： 监管机构和行业在游戏规则上合作并共同发挥作用。 政府和监管机构与行业合作开发数字化能源系统。由于对市场竞争力、系统网络安全和技术锁定的担忧，政府行动受到推动。行业，无论是现有的公司还是新进入者，都希望明确并保证投资于创新和创造性的解决方案。行业合作并支持 政府和监管机构在数据标准、基础设施、网络安全和可持续性等领域阐明明确的成果。共同建立了一种避免技术锁定的方法，包括竞争裁决、有效的许可和RIIO价格控制和监控。这条途径能够开发协调和优化的 数字能源系统，通过了解参与者的不同能力，每个人可以扮演的角色以及行业与政府和监管机构之间信任的发展 。