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★中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)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(guó)大會(huì)一般性辯論上向世界宣布中國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。在“四個(gè)革命、一個(gè)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(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰，碳中和”目標(biāo)，建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要保障。而充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過(guò)智能化手段創(chuàng)新引領(lǐng)、支撐我國(guó)能源革命，則是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要途徑。

本文擬從電力企業(yè)構(gòu)建“碳達(dá)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(diǎn)，提出雙碳能源數(shù)據(jù)的概念定義、數(shù)據(jù)范圍、分級(jí)分類(lèi)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(biāo)實(shí)現(xiàn)。

2　政策背景與理論依據(jù)

2.1　政策背景

實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰，碳中和”，是黨中央統(tǒng)籌國(guó)內(nèi)國(guó)際兩個(gè)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(wèn)題、實(shí)現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展的必然選擇，是構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體的莊嚴(yán)承諾。

黨的二十大報(bào)告提出，要完善能源消耗總量和強(qiáng)度調(diào)控，重點(diǎn)控制化石能源消費(fèi)，逐步轉(zhuǎn)向碳排放總量和強(qiáng)度“雙控”制度。2023年7月11日，中央全面深化改革委員會(huì)第二次會(huì)議審議通過(guò)了《關(guān)于推動(dòng)能耗雙控逐步轉(zhuǎn)向碳排放雙控的意見(jiàn)》，進(jìn)一步明確了國(guó)家能源政策與雙碳政策的方向，同時(shí)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(lái)講，“碳達(dá)峰，碳中和”中所指的“雙碳”，是在《聯(lián)合國(guó)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(shū)》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(dá)到7種。其中，對(duì)全球升溫貢獻(xiàn)率最大的為二氧化碳（CO₂），因此雙碳目標(biāo)的重點(diǎn)在于控制二氧化碳的排放。

對(duì)于溫室氣體排放源的部門(mén)和類(lèi)別，《IPCC國(guó)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(guò)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(gè)部門(mén)，其中能源部門(mén)是溫室氣體排放的控制重點(diǎn)。在我國(guó)，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(dá)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(shí)，簡(jiǎn)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(gè)V—價(jià)值（Value）和真實(shí)性（Veracity）。

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

3.2　范圍

廣義來(lái)講，“碳達(dá)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(mén)類(lèi)，來(lái)源于生產(chǎn)、運(yùn)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(dá)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(dá)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(xiàng)功能領(lǐng)域中，碳排放監(jiān)測(cè)是雙碳能源數(shù)據(jù)的核心與基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)其他各項(xiàng)功能的前提，在碳排放監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上才能衍生其他各類(lèi)別能源數(shù)據(jù)，支撐各類(lèi)服務(wù)功能。因此碳排放監(jiān)測(cè)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(duì)于發(fā)電企業(yè)，碳排放監(jiān)測(cè)的方法主要有三種：排放因子法、為物料平衡法和在線(xiàn)監(jiān)測(cè)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(xiàn)監(jiān)測(cè)法，目前在中國(guó)主要應(yīng)用的是排放因子核算方法。其他世界各國(guó)對(duì)于碳排放監(jiān)測(cè)方法的要求：美國(guó)區(qū)域性溫室氣體減排行動(dòng)（RGGI）要求燃燒任何固體燃料的裝置必須使用CEMS在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，燃?xì)夂腿加蜋C(jī)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(jìn)行區(qū)域碳排放監(jiān)測(cè)的遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)也在快速發(fā)展。

對(duì)比以上各類(lèi)碳排放監(jiān)測(cè)方法，技術(shù)上并沒(méi)有完全的孰優(yōu)孰劣之分，各類(lèi)方法的準(zhǔn)確度都依賴(lài)于對(duì)于方法要求的嚴(yán)格遵守。排放因子法，需要對(duì)企業(yè)各類(lèi)化石燃料消耗量、脫硫劑消耗量、購(gòu)入電量等數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集，以及各類(lèi)排放因子數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確使用，對(duì)于排放因子的準(zhǔn)確性依賴(lài)程度較高；直接測(cè)量法則要求對(duì)所有排放口安裝在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀表，并且確保儀器儀表的測(cè)量原理滿(mǎn)足使用場(chǎng)合需求，測(cè)量精度、測(cè)量范圍符合要求，此外還應(yīng)保證采集系統(tǒng)定期進(jìn)行維護(hù)校準(zhǔn)；空天遙感監(jiān)測(cè)方法則對(duì)使用的遙感探測(cè)衛(wèi)星、應(yīng)用的反演算法要求很高，同時(shí)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(cè)結(jié)果可信。對(duì)于各類(lèi)核算使用的數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)，建議優(yōu)先使用直接計(jì)量、監(jiān)測(cè)獲得的原始數(shù)據(jù)。

4  數(shù)據(jù)分類(lèi)與分級(jí)

4.1　數(shù)據(jù)分類(lèi)

所謂數(shù)據(jù)分類(lèi)，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(jìn)行區(qū)分和歸類(lèi)，并建立起一定的分類(lèi)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(guò)程。

“碳達(dá)峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)的分類(lèi)原則，如圖2所示，根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)以及核心內(nèi)容，確定從兩個(gè)方面維度進(jìn)行分類(lèi)：一方面從數(shù)據(jù)獲取方式（內(nèi)部、外部）維度進(jìn)行分類(lèi)；另一方面借鑒《工業(yè)數(shù)據(jù)分類(lèi)分級(jí)指南（試行）》的指導(dǎo)，對(duì)數(shù)據(jù)按照全生命周期維度進(jìn)行分類(lèi)，即從設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)域、生產(chǎn)數(shù)據(jù)域、運(yùn)維數(shù)據(jù)域和管理數(shù)據(jù)域進(jìn)行分類(lèi)。

圖2“碳達(dá)峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)分類(lèi)

4.2　數(shù)據(jù)分級(jí)

數(shù)據(jù)分級(jí)，指按照一定的分級(jí)原則對(duì)分類(lèi)后的組織數(shù)據(jù)進(jìn)行定級(jí)，從而為組織數(shù)據(jù)的開(kāi)放和共享安全策略制定提供支撐的過(guò)程。

按照《工業(yè)數(shù)據(jù)分類(lèi)分級(jí)指南（試行）》規(guī)定，根據(jù)不同類(lèi)別工業(yè)數(shù)據(jù)遭篡改、破壞、泄露或非法利用后，可能對(duì)工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益等帶來(lái)的潛在影響，將工業(yè)數(shù)據(jù)分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)等3個(gè)級(jí)別。

對(duì)“碳達(dá)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(tái)服務(wù)性質(zhì)與風(fēng)險(xiǎn)影響程度范圍，制定“碳達(dá)峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)分級(jí)方法如表1所示。

表1“碳達(dá)峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)分級(jí)

電力企業(yè)“碳達(dá)峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)整體分類(lèi)分級(jí)方案如圖3所示。

圖3“碳達(dá)峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)整體分類(lèi)分級(jí)方案

5  數(shù)據(jù)分析

所謂數(shù)據(jù)分析，就是運(yùn)用適當(dāng)?shù)姆治龇椒ê凸ぞ撸瑢?duì)收集到和處理過(guò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取出有價(jià)值的信息，形成有效結(jié)論的過(guò)程。

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

結(jié)合主流的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，“碳達(dá)峰，碳中和”能源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析功能分為兩大類(lèi)，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(duì)已有數(shù)據(jù)的梳理與計(jì)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(bào)表與儀表板。在大數(shù)據(jù)平臺(tái)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(duì)于“碳達(dá)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(tái)BI分析能力，對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的各種采集數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)計(jì)算分析，利用各種圖形組件實(shí)現(xiàn)可視化展示，形成各類(lèi)輔助運(yùn)行與輔助決策信息。

此外，定期生成企業(yè)碳核查、碳排放報(bào)告是重要功能需求之一，因此BI分析應(yīng)能具備自動(dòng)進(jìn)行各類(lèi)碳排放監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算能力，按照規(guī)定格式自動(dòng)生成WORD報(bào)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(cè)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(lèi)先進(jìn)的人工智能算法，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘與分析計(jì)算，形成預(yù)測(cè)分析信息，供企業(yè)進(jìn)行科學(xué)決策。

AI數(shù)據(jù)分析，應(yīng)能提供各類(lèi)豐富的人工智能算法，滿(mǎn)足各類(lèi)預(yù)測(cè)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(chǎng)交易輔助決策、碳減排策略?xún)?yōu)化等功能場(chǎng)景。

6  結(jié)論與展望

我國(guó)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(hù)，承擔(dān)了重要的碳減排責(zé)任。為了實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，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(tái)，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)型能源電力場(chǎng)景信息共享、優(yōu)化調(diào)控、智能調(diào)度，充分與各類(lèi)碳服務(wù)平臺(tái)互動(dòng)，從而使企業(yè)在實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)的同時(shí)，創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益，保障經(jīng)濟(jì)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(tái)的基礎(chǔ)，應(yīng)該在平臺(tái)建設(shè)的前期進(jìn)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(tái)的有效應(yīng)用，達(dá)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(jià)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(tái)作用。

作者簡(jiǎn)介：

趙　焱（1984-），男，河北人，高級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)就職于中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院有限公司，主要從事電廠(chǎng)自動(dòng)化、信息化設(shè)計(jì)方面的研究。

馬欣欣（1956-），女，北京人，教授級(jí)高級(jí)工程師，現(xiàn)任中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院有限公司熱控處專(zhuān)業(yè)副總工，從事電廠(chǎng)自動(dòng)化、信息化設(shè)計(jì)工作。

唐海鋒（1969-），男，北京人，教授級(jí)高級(jí)工程師，學(xué)士，現(xiàn)任中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院有限公司熱控處專(zhuān)業(yè)副總工，從事電廠(chǎng)自動(dòng)化、信息化設(shè)計(jì)工作。

參考文獻(xiàn)：

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

摘自《自動(dòng)化博覽》2023年9月刊