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★中國電力工程顧問集團華北電力設(shè)計院有限公司趙焱，馬欣欣，唐海鋒

1　引言

2020年9月，習(xí)近平主席在第75屆聯(lián)合國大會一般性辯論上向世界宣布中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。在“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略引領(lǐng)下，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，實現(xiàn)“碳達峰，碳中和”目標，建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要保障。而充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過智能化手段創(chuàng)新引領(lǐng)、支撐我國能源革命，則是實現(xiàn)雙碳目標的重要途徑。

本文擬從電力企業(yè)構(gòu)建“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)體系的角度，分析雙碳能源數(shù)據(jù)的特點，提出雙碳能源數(shù)據(jù)的概念定義、數(shù)據(jù)范圍、分級分類方案和分析方法等一系列大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的方法論基礎(chǔ)，從而幫助電力企業(yè)真正將海量的生產(chǎn)與管理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)資產(chǎn)，助力雙碳目標實現(xiàn)。

2　政策背景與理論依據(jù)

2.1　政策背景

實現(xiàn)“碳達峰，碳中和”，是黨中央統(tǒng)籌國內(nèi)國際兩個大局作出的重大戰(zhàn)略決策，是著力解決資源環(huán)境約束突出問題、實現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展的必然選擇，是構(gòu)建人類命運共同體的莊嚴承諾。

黨的二十大報告提出，要完善能源消耗總量和強度調(diào)控，重點控制化石能源消費，逐步轉(zhuǎn)向碳排放總量和強度“雙控”制度。2023年7月11日，中央全面深化改革委員會第二次會議審議通過了《關(guān)于推動能耗雙控逐步轉(zhuǎn)向碳排放雙控的意見》，進一步明確了國家能源政策與雙碳政策的方向，同時也明確了企業(yè)的主體責(zé)任及義務(wù)。

2.2　理論依據(jù)

一般來講，“碳達峰，碳中和”中所指的“雙碳”，是在《聯(lián)合國氣候變化框架公約》框架下的碳，其有明確的定義和涵蓋范圍。“溫室氣體”指大氣中那些吸收和重新放出紅外輻射的自然的和人為的氣態(tài)成分，即可導(dǎo)致大氣增溫的氣體。在《京都議定書》中規(guī)定了六種主要溫室氣體，《多哈修正案》將三氟化氮（NF3）納入管控范圍，使受管控的溫室氣體達到7種。其中，對全球升溫貢獻率最大的為二氧化碳（CO₂），因此雙碳目標的重點在于控制二氧化碳的排放。

對于溫室氣體排放源的部門和類別，《IPCC國家溫室氣體清單編制指南》給出了具體的范圍，包括能源、工業(yè)過程和產(chǎn)品使用、農(nóng)業(yè)林業(yè)和其他土地利用及廢棄物四個部門，其中能源部門是溫室氣體排放的控制重點。在我國，能源燃燒占全部二氧化碳排放的88%左右，電力行業(yè)排放占約41%^[1]，電力企業(yè)更是承擔(dān)了極為重要的減碳責(zé)任。

3　“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)的定義、范圍與核心

3.1　定義

首先，關(guān)于大數(shù)據(jù)（Big Data）的定義，行業(yè)內(nèi)目前已經(jīng)形成了比較廣泛的共識，簡單言之就是海量數(shù)據(jù)的集合。大數(shù)據(jù)的特征從早期的3V—大量（Volume）、高速（Velocity）、多樣化（Variety），至今新增了兩個V—價值（Value）和真實性（Veracity）。

對于“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)，我們定義為在“碳達峰，碳中和”目標引領(lǐng)下，以碳排放數(shù)據(jù)為核心，與碳監(jiān)測、碳核查、碳資產(chǎn)、碳交易、碳捕集封存與利用等全部雙碳場景相關(guān)的數(shù)據(jù)集合。

3.2　范圍

廣義來講，“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)的范圍覆蓋溫室氣體排放源相關(guān)的全部行業(yè)門類，來源于生產(chǎn)、運維、管理的全部業(yè)務(wù)流程，貫穿碳足跡的全生命周期。以典型的能源電力企業(yè)為例，“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)應(yīng)覆蓋其全部的業(yè)務(wù)范圍領(lǐng)域，如圖1所示。

圖1 典型能源電力企業(yè)“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)范圍

3.3　核心數(shù)據(jù)

在雙碳的相關(guān)各項功能領(lǐng)域中，碳排放監(jiān)測是雙碳能源數(shù)據(jù)的核心與基礎(chǔ)，是實現(xiàn)其他各項功能的前提，在碳排放監(jiān)測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上才能衍生其他各類別能源數(shù)據(jù)，支撐各類服務(wù)功能。因此碳排放監(jiān)測核心數(shù)據(jù)的獲取、處理與利用是雙碳能源數(shù)據(jù)體系的重中之重。

對于發(fā)電企業(yè)，碳排放監(jiān)測的方法主要有三種：排放因子法、為物料平衡法和在線監(jiān)測法。《發(fā)電企業(yè)碳排放權(quán)交易技術(shù)指南DL/T2126-2020》中推薦使用排放因子法和在線監(jiān)測法，目前在中國主要應(yīng)用的是排放因子核算方法。其他世界各國對于碳排放監(jiān)測方法的要求：美國區(qū)域性溫室氣體減排行動（RGGI）要求燃燒任何固體燃料的裝置必須使用CEMS在線監(jiān)測，燃氣和燃油機組可以使用核算方法。在歐盟碳交易體系下，CEMS法與核算方法具有等效性。此外，利用遙感衛(wèi)星進行區(qū)域碳排放監(jiān)測的遙感監(jiān)測技術(shù)也在快速發(fā)展。

對比以上各類碳排放監(jiān)測方法，技術(shù)上并沒有完全的孰優(yōu)孰劣之分，各類方法的準確度都依賴于對于方法要求的嚴格遵守。排放因子法，需要對企業(yè)各類化石燃料消耗量、脫硫劑消耗量、購入電量等數(shù)據(jù)的準確采集，以及各類排放因子數(shù)據(jù)的準確使用，對于排放因子的準確性依賴程度較高；直接測量法則要求對所有排放口安裝在線監(jiān)測儀表，并且確保儀器儀表的測量原理滿足使用場合需求，測量精度、測量范圍符合要求，此外還應(yīng)保證采集系統(tǒng)定期進行維護校準；空天遙感監(jiān)測方法則對使用的遙感探測衛(wèi)星、應(yīng)用的反演算法要求很高，同時受大氣環(huán)境、風(fēng)速等條件影響，需要采取合理的數(shù)據(jù)處理方式，才能保證監(jiān)測結(jié)果可信。對于各類核算使用的數(shù)據(jù)優(yōu)先級，建議優(yōu)先使用直接計量、監(jiān)測獲得的原始數(shù)據(jù)。

4  數(shù)據(jù)分類與分級

4.1　數(shù)據(jù)分類

所謂數(shù)據(jù)分類，是指根據(jù)組織數(shù)據(jù)的屬性或特征，將其按照一定的原則和方法進行區(qū)分和歸類，并建立起一定的分類體系和排列順序，以便更好地管理和使用組織數(shù)據(jù)的過程。

“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)的分類原則，如圖2所示，根據(jù)數(shù)據(jù)的特點以及核心內(nèi)容，確定從兩個方面維度進行分類：一方面從數(shù)據(jù)獲取方式（內(nèi)部、外部）維度進行分類；另一方面借鑒《工業(yè)數(shù)據(jù)分類分級指南（試行）》的指導(dǎo)，對數(shù)據(jù)按照全生命周期維度進行分類，即從設(shè)計數(shù)據(jù)域、生產(chǎn)數(shù)據(jù)域、運維數(shù)據(jù)域和管理數(shù)據(jù)域進行分類。

圖2“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)分類

4.2　數(shù)據(jù)分級

數(shù)據(jù)分級，指按照一定的分級原則對分類后的組織數(shù)據(jù)進行定級，從而為組織數(shù)據(jù)的開放和共享安全策略制定提供支撐的過程。

按照《工業(yè)數(shù)據(jù)分類分級指南（試行）》規(guī)定，根據(jù)不同類別工業(yè)數(shù)據(jù)遭篡改、破壞、泄露或非法利用后，可能對工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟效益等帶來的潛在影響，將工業(yè)數(shù)據(jù)分為一級、二級、三級等3個級別。

對“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)，綜合考慮雙碳能源數(shù)據(jù)的平臺服務(wù)性質(zhì)與風(fēng)險影響程度范圍，制定“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)分級方法如表1所示。

表1“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)分級

電力企業(yè)“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)整體分類分級方案如圖3所示。

圖3“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)整體分類分級方案

5  數(shù)據(jù)分析

所謂數(shù)據(jù)分析，就是運用適當(dāng)?shù)姆治龇椒ê凸ぞ撸瑢κ占胶吞幚磉^的數(shù)據(jù)進行分析，提取出有價值的信息，形成有效結(jié)論的過程。

數(shù)據(jù)分析基于數(shù)據(jù)驅(qū)動解決業(yè)務(wù)需求，數(shù)據(jù)分析是對“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)進行利用的基礎(chǔ)工具，是數(shù)據(jù)中臺、數(shù)據(jù)底座的引擎，支撐各類雙碳服務(wù)應(yīng)用功能。

結(jié)合主流的技術(shù)發(fā)展趨勢，“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析功能分為兩大類，分別是BI（Business Intelligence）商業(yè)智能分析與AI（Artificial Intelligence）人工智能分析。

5.1　BI分析功能需求

BI商業(yè)智能分析是一種描述性分析的方法，是對已有數(shù)據(jù)的梳理與計算分析。作為決策的輔助工具，BI最典型的應(yīng)用是業(yè)務(wù)報表與儀表板。在大數(shù)據(jù)平臺廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)字大屏、數(shù)字看板、可視化技術(shù)、決策駕駛艙等都是依托BI分析技術(shù)的應(yīng)用功能。

對于“碳達峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)，雙碳能源集中監(jiān)視功能主要依據(jù)的就是平臺BI分析能力，對數(shù)據(jù)倉庫中的各種采集數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)計算分析，利用各種圖形組件實現(xiàn)可視化展示，形成各類輔助運行與輔助決策信息。

此外，定期生成企業(yè)碳核查、碳排放報告是重要功能需求之一，因此BI分析應(yīng)能具備自動進行各類碳排放監(jiān)測數(shù)據(jù)計算能力，按照規(guī)定格式自動生成WORD報告文檔，支撐企業(yè)碳管理。

5.2　AI分析功能需求

AI人工智能分析是預(yù)測性分析的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，是根據(jù)已有數(shù)據(jù)，利用各類先進的人工智能算法，進行數(shù)據(jù)挖掘與分析計算，形成預(yù)測分析信息，供企業(yè)進行科學(xué)決策。

AI數(shù)據(jù)分析，應(yīng)能提供各類豐富的人工智能算法，滿足各類預(yù)測分析與決策支持應(yīng)用的需求，如利用AI數(shù)據(jù)分析技術(shù)提供企業(yè)碳市場交易輔助決策、碳減排策略優(yōu)化等功能場景。

6  結(jié)論與展望

我國富煤貧油少氣的資源稟賦決定了以煤電為主的電源結(jié)構(gòu)，電力企業(yè)作為碳排放大戶，承擔(dān)了重要的碳減排責(zé)任。為了實現(xiàn)雙碳目標，除了大力調(diào)整電源結(jié)構(gòu)，提高新能源電力比例之外，智慧化的能源系統(tǒng)同樣是重要的建設(shè)方向。利用信息化、智能化技術(shù)手段，構(gòu)建企業(yè)雙碳能源電力數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)各類型能源電力場景信息共享、優(yōu)化調(diào)控、智能調(diào)度，充分與各類碳服務(wù)平臺互動，從而使企業(yè)在實現(xiàn)碳減排目標的同時，創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益，保障經(jīng)濟發(fā)展的能源需求，這才是新型電力系統(tǒng)的應(yīng)有之義。

數(shù)據(jù)作為平臺的基礎(chǔ)，應(yīng)該在平臺建設(shè)的前期進行系統(tǒng)梳理、合理規(guī)劃，構(gòu)建完整的數(shù)據(jù)體系，才能支撐平臺的有效應(yīng)用，達到建設(shè)目的。因此，我們呼吁電力企業(yè)充分重視數(shù)據(jù)價值，系統(tǒng)化構(gòu)建數(shù)據(jù)體系，有效地利用數(shù)據(jù)資產(chǎn)，更好地發(fā)揮大數(shù)據(jù)平臺作用。

作者簡介：

趙　焱（1984-），男，河北人，高級工程師，碩士，現(xiàn)就職于中國電力工程顧問集團華北電力設(shè)計院有限公司，主要從事電廠自動化、信息化設(shè)計方面的研究。

馬欣欣（1956-），女，北京人，教授級高級工程師，現(xiàn)任中國電力工程顧問集團華北電力設(shè)計院有限公司熱控處專業(yè)副總工，從事電廠自動化、信息化設(shè)計工作。

唐海鋒（1969-），男，北京人，教授級高級工程師，學(xué)士，現(xiàn)任中國電力工程顧問集團華北電力設(shè)計院有限公司熱控處專業(yè)副總工，從事電廠自動化、信息化設(shè)計工作。

參考文獻：

[1] 中國電力企業(yè)聯(lián)合會. 《電力行業(yè)碳達峰碳中和發(fā)展路徑研究》[R]. 2021, 12.

摘自《自動化博覽》2023年9月刊