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1、構建萬物互聯的智能世界數字能源以低碳可持續發展為導向的新一輪能源變革開啟控制溫室氣體排放，共同拯救人類家園，控制傳統化石能源應用刻不容緩 世界經濟可持續發展需要可持續性的能源供給，可再生能源承擔重任 風光發電成本競爭力優勢明顯，成為能源革命中堅力量 電力電子技術和數字技術成為驅動能源產業變革的核心技術 電力電子技術為能源系統變革安全性和可控性提供保障 數字技術使能能源系統智能化演進，推進能源價值最大化 能源進入數字能源時代，綠色低碳、數字智能，多流合一 能源生產更低LCOE，電網友好、智能融合1)2030年光伏到度電成本可能低至0.01美元 2)光伏發電機主動支撐電網頻率、電壓波動，保障電網安

2、全穩定運行 3)能源云將能源流和信息流智能融合，源、網、荷、儲協調互濟 交通出行全面電氣化轉型，電動汽車2030與燃油車二分天下 1)新材料和數字化重新定義電動汽車駕乘體驗和安全 2)千伏閃充全面普及，完美能源補給體驗 3)電動汽車與各類能源系統深度協同，成為能源流的調節器 ICT能源基礎設施全面綠色化 1)ICT能源基礎設施全面架構重構，融合極簡，柔性高效 2)綠色能源成為ICT能源主流供能方式 3)ICT能源基礎設施運維全面自動駕駛化 結束語 目錄P01 P05P08 P15 數字能源 20301控制溫室氣體排放，共同拯救人類家園，控制傳統化石能源應用刻不容緩十八世紀以后，煤炭、石油、電力

3、的廣泛使用，先后推動了第一、第二次工業革命，使人類社會從農耕文明邁向工業文明，能源為推動社會進步、消除貧困、改善民生提供了源源不斷的動力，成為世界經濟發展的最重要基石之一。同時，人類對地球氣候系統的影響顯而易見，近年來人為排放的溫室氣體達到歷史最高水平。根據聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的統計，人類活動引起的二氧化碳變化量每年約為237億噸（尤其是燃燒化石燃料，每年大約排放200億噸）。其結果就是現在大氣中的二氧化碳含量比過去65萬年（平均水平）高了27%。特別是工業革命時代開始大量燃燒煤炭，二氧化碳水平開始極速上升，有可能引發氣候系統前所未有的變化，導致嚴重的生態和經濟失調。這已

4、促使人們討論如何減少化石燃料的燃燒來降低溫室氣體的產生。好在科學界和各國政府對氣候變化問題正在形成更加明確的共識，巴黎協定明確了到本世紀中葉實現碳中和是全球應對氣候變化的最根本目標。世界各國正行動起來，截至2020年底，全球共有44個國家和經濟體正式宣布了碳中和目標（包括已經實現目標、已寫入政策文件、提出或完成立法以低碳可持續發展為導向的新一輪能源變革開啟數字能源 20302程序的國家和地區）。從全球主要經濟體的能源發展戰略和實踐來看，“解綁”化石能源依賴是實現碳達峰、碳中和目標的最優途徑之一?！敖饨墶被茉匆蕾囈环矫嬉罅μ岣吣茉葱?，減少化石能源消費總量；另一方面是大力發展可再生能源。各

5、國紛紛提出針對性的能源改革發展目標和溫室氣體控制目標。如中國國家發展與改革委員會和國家能源局發布能源生產和消費革命戰略（2016-2030），明確到2030年，中國新增能源需求將主要依靠清潔能源滿足。2030年，能源消費總量控制在60億噸標煤以內，非化石能源占一次能源消費比重達到20%左右；二氧化碳排放2030年左右達到峰值并爭取盡早達峰。歐盟2030氣候與能源政策框架提出了“到2030年將其溫室氣體凈排放量相較于1990年水準至少減少55%，可再生能源消費目標提高到38-40%”的目標。美國政府承諾到2030年，溫室氣體排放量將較2005年水平減少50%-52%，而實現這一目標，其中最重要的

6、措施之一是要求2030年美國電網80%的電力來自無排放的能源。世界經濟可持續發展需要可持續性的能源供給，可再生能源承擔重任地球人口的膨脹和國家工業化發展，促進人類對能源的需求達到了前所未有的水平。據估計，自從19世紀50年代出現商業石油鉆探以來，我們已經開采超過1350億噸的原油，這個數字每天都在增加。目前每年世界一次能源消費約140億噸油當量，化石能源的消費總量仍達到85%以上。這使得我們距離化石能源枯竭的日子不再遙遠。根據BP統計數據，按目前的開發技術和開采強度，全球探明石油、天然氣、煤炭的儲采比分別約為50年、53年和134年。所以發展可再生能源，走可持續發展之路才是立根之本，聯合國秘書

7、長古特雷斯在2021年3月舉行的能源高級別對話中表示，可再生能源“對于建立可持續、繁榮與和平的未來至關重要”，2021年必須成為可持續能源轉型的“歷史性轉折點”。聯 合 國 大 會 第 七 十 屆 會 議 上 通 過 的2030年可持續發展議程目標7中也設定了數字能源 20303發展的基本目標：2030年確保人人獲得負擔得起、可靠和可持續的現代能源。大幅增加可再生能源在全球能源結構中的比例。全球能效改善率提高一倍。加強國際合作，促進獲取清潔能源的研究和技術，包括可再生能源、能效，以及先進和更清潔的化石燃料技術，并促進對能源基礎設施和清潔能源技術的投資，以便根據發展中國家，特別是最不發達國家、小

8、島嶼發展中國家和內陸發展中國家各自的支持方案，為所有人提供可持續的現代能源服務。世界各國正把發展可再生能源作為未來能源戰略的重要組成部分。為了促進可再生能源發展，許多國家制定了相應的發展戰略和規劃，明確了可再生能源發展目標。制定了支持可再生能源發展的法規和政策。韓國近日公布了一項可再生能源長期計劃，加大可再生能源電力開發。根據該計劃，到2034年，韓國所有燃煤電廠都將退役，可再生能源在韓國能源結構所占比例將從目前的15.1%提高到40%。法國政府公布的“2030國家能源計劃”稱，將持續提高其電力供給領域中可再生能源發電占比，特別是風電占比，以實現能源轉型。到2030年，法國電力供給中可再生能源

9、發電占比將達到40%，其中風電占比預計達到20%。德國則計劃將可再生能源比例從目前的18%提升至30%。智利政府2020年11月正式推出綠色氫能戰略，推動能源結構轉型。計劃于2024年之前將燃煤發電份額降至20%，逐步提升水電、風電、光伏和生物質能發電的比例，到2030年將可再生能源占該國能源總量的比例提高至70%，到2040年所有煤電廠徹底關停。巴西政府不斷出臺政策措施，為光伏等產業相關基礎設施和項目提供資金、政策支持，到2035年，巴西電力產業總投資規模將超過300億美元，其中70%將用于光伏、風電、生物質能及海洋能等可再生能源技術。風光發電成本競爭力優勢明顯，成為能源革命中堅力量可再生能

10、源發電成本正快速下降。全球電力生產當前仍以化石燃料為主。到目前為止，煤炭供應37%的電力，其次是天然氣，供應24%?；茉粗栽谀茉垂姓贾鲗У匚?，因為它們比所有其他能源都便宜。如果我們想過渡到以可再生能源為主的深度脫碳能數字能源 20304源系統，最重要的是提高可在生能源相對于化石燃料的成本競爭力。近幾十年，可再生能源已成為全球具有戰略性的新興產業。許多國家都將風電、光伏發電作為新一代能源技術的戰略，投入大量資金支持技術研發和產業發展。得益于技術創新的驅動，風電、光伏發電成本過高的情況已經完全改變。牛津大學學者Max Roser的跟蹤研究發現，2009年，光伏大型地面電站度電成本為0.

11、36美元。到2019年，光伏成本下降了89%，度電成本下降到0.04美元。而化石燃料尤其是煤電的上網電價成本幾乎保持不變。背后的原因是，煤電發電效率最高達到47%，大幅度提高效率的空間不大，而且，化石燃料的電價不僅取決于技術，很大程度上取決于燃料本身的成本。發電廠燃燒的煤炭成本約占總成本的40%。即使建造發電廠的成本會下降，燃料成本也決定了總成本有一個下限。而光伏組件每增加一倍的累計裝機容量，價格就會下降20.2%。目前光伏開始進入全面平價期，隨著新的光伏組件技術和工藝的成熟，未來光伏度電成本將持續下降。風電和光伏生產靈活性更高。長期以來，能源的開發利用主要是基于資源稟賦，風電和光伏作為新興綠

12、色能源技術，突破了載體的資源稟賦限制，可以在任何符合條件的地方開展生產，如分布式光伏投資門檻低，投資吸引力迅速提升，各行業爭相參與投資建設。風電和光伏發電經濟性和靈活性提升促使園區、大工業、工商業等用戶利用分布式發電的意愿增加，而這也正在改變全球能源開發利用模式。截至2020年底，全球風電和光伏累計裝機容量超過650GW和750GW。作為風電的重要組成部分，海上風電不占用土地資源，且接近沿海用電負荷中心，就地消納避免了遠距離輸電造成的資源浪費，風電場從陸地向海上發展已經成為一種新趨勢。到2024年，分布式光伏將占據光伏市場總量的近一半，其中工商業分布式光伏成為主要市場。漂浮式光伏電站不占用土地

13、，發電量相對較高，且不破壞水域環境的特性，也受到很多區域推崇，全球已經有60多個國家在大力推廣水上漂浮電站，預計未來5年全球市場規模將達到60GW以上。我們預計隨著風光發電成本下降以及裝機量的快速增加，全球對化石燃料的需求將于5年內達峰。數字能源 20305電力電子技術為能源系統變革安全性和可控性提供保障電力電子在電能發輸配用的各個環節發揮關鍵價值。風電、光伏等可再生能源的用途主要是發電，構建以電能為中心，以電網為紐帶，以電力電子設備為基礎的能源系統是能源產業變革的方向。電力電子設備的優點在于其接口不受限、響應速度快、變換效率高，在電力的生產、傳輸、消費環節應用廣泛。a）在電力生產方面，風電、

14、光伏新能源這些不同于常規同步發電機的電源，難以直接并網輸送，只能采用電力電子變換技術換成頻率可調節的交流電，且需要滿足上網的質量要求，如光伏逆變器、風能變流器等通過電力電子開關調整電壓波形，支持風電、光伏發電并網和提高系統發電效率。b）在電力傳輸分配方面，長距離輸電形式使用智能化的大功率電力電子裝備，可以顯著提升線路輸送水平、改善潮流分布、增強電網供電可靠性，提升電網安全防御能力，從而提高大型電網互聯傳輸的安全可靠性，提升傳輸效率。c）配電場景中，隨著大量分布式電源、微電網和柔性負荷接入配電網，“即插即用”的接入要求越來越高，線路無功功率增大，電網高電壓、諧波干擾等電能質量問題日益突出，傳統配

15、電網電能質量和供電可靠性提升空間有限，難以滿足用戶高電能質量電力電子技術和數字技術成為驅動能源產業變革的核心技術數字能源 20306用電需求。多功能電力電子變壓器、直流斷路器、直流開關等電力電子裝備可以保障不同負荷類型的電能質量和多種電能形式的定制需求。d）在電力消費方面，最主要的變化是分布式電源和儲能裝置的接入，大量新型負荷需要直流電源以及需要主動支撐源荷互動，如數據中心、通信基站、電動汽車充電站、計算機設備、LED照明等，高效率，高功率密度，高可靠性，低成本的轉換電源和開關設備等正滿足用戶日益多樣的個性化需求和高標準的電能質量治理需求。新型功率半導體應用需求大幅提升。未來的能源系統以可再生

16、能源最大限度地開發利用、能源效率最高為目標，對能源輸送和控制的安全、高效、智能等方面提出更高的要求，具體包括適應新能源電力的輸送和分配的網絡，與分布式電源、儲能等融合互動的高效終端系統，與信息系統結合的綜合服務體系等。這些都需要通過電力電子化設備進行運行、補償、控制。目前這些設備中所使用的基本都還是硅基器件，而硅基器件的參數性能已接近其材料的物理極限，無法擔負起未來大規模清潔能源生產傳輸和消納吸收的重任，節能效果也接近極限。以碳化硅為代表的第三代半導體功率芯片和器件，以其高壓、高頻、高溫、高速的優良特性，能夠大幅提升各類電力電子設備的能量密度，降低成本造價，增強可靠性和適用性，提高電能轉換效率

17、，降低損耗。光伏、風電等新能源發電、直流特高壓輸電、新能源汽車、軌道交通、工業電源、民用家電等領域具有極大的電能高效轉換需求，而新型功率半導體在則適應了這一需求趨勢，未來十年是第三代功率半導體的創新加速期，滲透率將全面提升。如碳化硅的瓶頸當前主要在于襯底成本高（是硅的4-5倍，預計未來2025年前年價格會逐漸降為硅持平），受新能源汽車、工業電源等應用的推動，碳化硅價格下降，性能和可靠性進一步提高。碳化硅產業鏈爆發的拐點臨近，市場潛力將被充分挖掘。據Yole預計，碳化硅器件應用空間將從2020年的6億美金快速增長到2030年的100億美金，呈現高速增長之勢。我們預計在2030年光伏逆變器的碳化硅

18、滲透率將從目前的2%增長到70%以上，在充電基礎設施、電動汽車領域數字能源 20307滲透率也超過的80%，通信電源、服務器電源將全面推廣應用。數字技術使能能源系統智能化演進，推進能源價值最大化風電、光伏等新能源裝機快速增長和應用靈活性推進能源系統向“分布式”時代轉型，未來的能源系統是去中心化、以大量分布式能源應用為主多中心“星系”型生態系統，這些能源系統分布在成千上億的大型電站、園區、建筑、家庭、電動汽車等場景。必須要改變傳統的大工業思維方式，通過數字技術將這些分布式的能源系統實現智能化的聯接和控制，達到萬物互聯、高度智能的形態。整個能源系統才能安全穩定、智慧高效、經濟便捷、清潔低碳、互聯共

19、享、柔性自洽。隨著5G、云、AI、大數據、物聯網等新興技術的快速發展，全社會的數字化變革掀開新篇章，進入“萬物感知、萬物互聯、萬物智能”的數字時代，“無處不在的聯接，無所不及的智能”正成為現實。新一代數字化技術加速向能源領域滲透，推動能源格局重大變革。在組網方面，全球范圍內低功率廣域網技術快速興起商用，面向物聯網廣覆蓋、低時延、海量接入的5G技術正加速場景融合，為人、機、物的智能化按需組網互聯提供良好技術支撐。在信息處理方面，信息感知、知識表示、機器學習等技術迅速發展，極大提升物聯網的智能化數據處理能力。在物聯網虛擬平臺、數字孿生與操作系統方面，基于云計算及開源軟件的廣泛應用，有效降低能源系統

20、的生態門檻，推動能源系統的操作系統及數字化生態的廣泛應用。智慧化的核心是貼近用戶側能源供應、重視用戶體驗。隨著分布式能源的廣泛應用，用戶不僅是用能單位，還將是創造能源的單位。高度智能化的能源系統可以根據市場能源價格，提前靈活開啟設備或儲存電能。能源系統可以源隨荷動，也可以荷隨源動?？鐣r間、空間尺度的能源系統之間能源流可以你來我往，互補共濟；電動汽車可以兼職儲能設備，向電網反送電、輔助削峰填谷；數據中心不光消費能源，其大量的余熱也可以用來供暖；通信站點將承載十八般武藝，成為車路系統與城市大腦的重要載體；智能插座全面滲透千家萬戶，承載消費末端的電力感知、計量、交易；分布式能源、儲能及電力現貨市場高

21、度發展，泛在的產消者成就能源系統的需求側響應和能源增值服務隨著數字技術在能源系統中主導高速、高頻計算的“源荷互動”，以及數字技術與其它行業的深度融合，承載信息流聯接、計算及挖掘的數據中心、通信基站等設備的數量和能耗也快速增長，這也帶來新的ICT能源基礎設施的節能減排問題（在另外章節描述）。數字能源 20308未來十年，傳統化石能源發電的主力地位將逐步動搖，風電、光伏、水電等可再生能源將成為新增能源主力。消費側電氣化進程加速，電動汽車、氫能、儲能、熱泵、儲熱等技術快速發展，交通、供暖等用能終端電代油、代氣、代煤的步伐不斷加快。能源系統將接入越來越多的高級“插件”，信息流和能源流充分融合形成一個能

22、源云“操作系統”，聯接能源生產和能源消費，促進源、網、荷、儲、人等各能源參與方互聯互通，真正實現互聯網式的雙向交互。在眾多的能源場景變革中，以光伏為代表的新能源生產領域，以電動汽車為代表的綠色出行領域，以及以ICT能源基礎設施為代表的用能領域，蘊藏著巨大的技術創新、產業創新和商業模式創新機遇。我們預測，在電力生產端，到2030年可在生能源占全球發電總量比例將超過50%，光伏的度電成本將低至0.01美元，全球裝機總量將超過3000GW。在能源消費側，電氣化率將從當前的20%左右達到30%，電動車的銷量將超過50%；在ICT能源基礎設施中有超過80%將采用綠電供電。能源生產更低LCOE，電網友好、

23、智能融合2030年光伏到度電成本可能低至0.01美元通常用LCOE（Levelized Cost of Electricity，平準度電成本）來衡量光伏電站整個生命周期的單位發電量成本，并可用能源進入數字能源時代，綠色低碳、數字智能，多流合一數字能源 20309來與其他電源發電成本對比。在全投資模型下，LCOE與初始投資、運維費用、發電小時數有關。我們預測2030年光伏發電LCOE度電成本可能低至0.01美元。光伏電站一般由光伏組件和光伏系統平衡部件(Balance of System，BOS)構成（平衡部件一般包含電纜、逆變器、接線等）。目前普遍投資模型中，光伏組件投資占比約占45%，未來十

24、年受光伏組件發電效率提升，技術工藝提升，制造環節成本下降等綜合因素的影響，光伏組件占系統成本比例不斷降低到30%以下。涉及LCOE的其他BOS部件及整體運維的成本占比提升，其相關技術創新也在不斷提升光伏發電的整體成本競爭力。a）光伏電站系統高電壓化。更高的輸入、輸出電壓等級，可以降低直流側線損及變壓器低壓側繞組的損耗，電站的系統效率可以有效提升。逆變器、變壓器的體積減小，運輸、維護等方面工作量也大大減少。同時隨著電站的維護趨向于無人化、自動化。2030年光伏電站系統電壓等級將突破1500V，向更高壓方向發展，進一步降低LCOE。b）逆變器功率密度和效率提升。隨著碳化硅、氮化鎵材料、芯片散熱、拓

25、撲架構技術的發展，提供了更高的溫度、更高的頻率以及更高的電壓運作能力與更低損耗的可能。到2030年逆變器功率密度比當前將提升70%以上。c）模塊化標準化設計。逆變器、PCS、儲能等關鍵設備采用標準接口，靈活擴容，快速部署。設備內部交、直流分斷部分、逆變部分、控制部分、散熱部分也將全面模塊化設計?？梢詫崿F免專家維護，極大降低運維成本、提升系統可用度。系統全模塊化和設備全模塊化將成為行業主流。d）全面數字化。數字技術與光伏技術融合，運維管理、生產管理和資產管理變得極簡、智能、高效。光伏電站從一個啞電站變成一個有機的智能生命體。AI將代替專家職能，使能光伏電站自主協同優化。通過智能跟蹤算法，讓組件、

26、支架、逆變器協同運行，找到最佳角度，釋放最大潛力。精準定位故障，將運維工作量從“月”降低到“分鐘”。全面提升發電效率和重構運維體驗。助力電站生產力和安全性提升。預計2030年光伏電站應用AI技術比例達到90%。光伏發電機主動支撐電網頻率、電壓波動，保障電網安全穩定運行光伏發電機技術助力增強電網韌性。光伏發電的波動性、間歇性常被比喻為“我行我素”的“自轉”，接入電網發電時需常規電源提供調峰和備用等輔助服務才可以滿足電網調度的要求。大量的光伏發電接入帶來一系列新的系統問題與挑戰，如系統慣量、頻率調節能力降低，系統電壓調控能力減弱，故障與震蕩特性發生重大變化，會讓電網越來越“脆弱”。如何讓光伏發電與

27、電網是變為“協調統一”的“公轉”，是支撐新能源大量接入，實現能源結構轉型的關鍵。電網中傳統同步發電機組一般由火電廠數字能源 203010或水電廠承擔，采用機械式結構，可以提供穩定的電壓和頻率支撐，且易于進行調節和控制。隨著傳統同步發電機組的不斷減少退出，非同步機電源將會在電網中占非常高的比重，導致電力系統的運行特性發生本質變化。這就需要新能源也要能模擬傳統同步發電機組的技術指標，主動支撐電網頻率、電壓波動，保障電網安全穩定運行。光伏發電機技術將電力電子技術、儲能技術、數字化技術充分融合協同，模擬同步發電機組的機電暫態特性，具有同步發電機組的慣量、阻尼、一次調頻、無功調壓等并網運行外特性，推動光

28、伏發電技術指標向火電靠攏，光伏發電機技術有效提升對新能源系統運行的主動支撐和并網友好性能，使新能源成為優質電源。為大量新能源接入提供了堅實的技術基礎。能源云將能源流和信息流智能融合，源、網、荷、儲協調互濟能源流與信息流融合，構建一朵能源云，將作為數字能源世界的“操作系統”，統領信息流、調控能源流，真正實現“比特管理瓦特”，持續推進能源革命。未來的能源系統將以電力系統為關鍵承載，而電力系統需要將發、輸、配、用、儲的各個環節全面構建在數字技術與電力電子技術之上。一方面提升對新能源的“可觀、可測、可控、可調”水平，解決新能源接入系統的脆弱性，提高新能源消納水平；另一方面提升對微電網、綜合能源、分布式

29、電源等海量未端系統的群控群調能力，讓發電單元和用戶進行實時數據雙向互動。通過網絡反饋回來的數據可以使發電單元掌握用戶的消費習慣，從而對發電量進行合理調節，達到提升資源利用率的目的。實時保障電能質量和電力系統安全穩定運行。a）能源云實現能源流跨時間、空間尺度的協同。能源資源與能源需求往往呈逆向分布的格局，以中國為例，西北、西南地區風光水資源豐富但電力消費需求較低，中東部、華南地區電力消費需求高但是能源資源稟賦較差。高比例新能源集中接入下局部網架的高隨機性與波動性，導致電力輸送瓶頸；在消費側隨著電動汽車、分布式電源等海量用戶和電源的廣泛接入，對于配電網資源需求不斷提高，區域電網越來越脆弱。需要進一

30、步加強網架的分區與互聯功能，簡化系統運行方式、提高相互支援能力；加強故障隔離功能，避免連鎖故障引發骨干電網崩潰。能源云一方面可以提高配電網資源互濟功能，配合主動配電網、柔性直流配電網等技術的應用，支持微電網、虛擬電廠、綜合能源系統等多種場景的應用。另一方面有助提升輸配電網的數字化與信息化水平，加強運行的靈活性與適應性，提升輸配電網控制能力。b）能源云讓能源生產消費關系具有更大彈性。傳統電網在能源的生產和消費過程中，有高達百分之五十以上的資源被白白浪費。在能源云的統一管理下，分布式的源、網、荷、儲融合的綜合能源高度自治，實現區域內節點實時監控和管理，平衡區域內部能量消耗，實現本地能源生產與用能負

31、荷基本平衡，確保能源生產和使用的智能化匹配及協同運行，達到提升資源利用率的目的，如優化算法確保光伏、儲能，風電的發電運行時間段與電力市場、天氣預報、生產需求等進行協同，通過數據的整合，確保發電的組合最優。多個綜合能源進行柔性互聯和數字化調控，能夠實現能源供需更大范圍內的平衡，在系統投資經濟性、碳排放指標、綜合能效等不同目標下充分挖掘能源系統的靈活性，實現了更廣泛能源形式之間的需求互補，多種能源靈活轉化和多能源綜合需求響應，為電力系統消納可再生能源提供了額外彈性。交通出行全面電氣化轉型，電動汽車2030與燃油車二分天下交通行業當前對于石油等化石能源的依賴度極高，交通碳排放量約占能源相關碳排放量的

32、四分之一。在歐洲是僅次于電力的第二大碳排放部門，在美國是溫室氣體排放的最大來源。交通行業主要包括道路、鐵路、航空和船運這四種交通方式，每一種方式對“綠色燃料”的要求都不盡相同。在完善的數字能源 203011電力基礎設施和電池技術快速進步的推動下，電能在道路和鐵路交通成為了最主要的清潔能源替代方式，電力系統與交通系統的交互影響日益顯著，逐步呈現出深度融合的趨勢，電動汽車既是交通工具，也是用電設施，同時也是儲能設施，電動汽車及其充電/供電設施成為電力系統與交通系統融合的關鍵樞紐。許多國家近些年致力于推動電動汽車的產業發展，電氣化、智能駕駛和車聯網技術領域的大規模投入助推電動車產品競爭力大幅提升，電

33、動車的節能環保屬性，以及智能化和科技應用也得到更多消費者的青睞。在全球汽車業遭受疫情打擊表現低迷的背景下，電動汽車銷售2020年逆勢上漲41，銷量超過300萬輛，市場份額達到4，歐洲電動汽車銷量突破100萬輛大關，中國電動汽車銷量超過130萬輛，美國電動汽車銷量超25萬輛。隨著電池成本下降和性能提升以及自動駕駛技術的開發采用，電動汽車最遲2025年與燃油車實現“價格平價”，電動汽車市場進一步加速增長，2030年全球電動汽車的銷量極有可能突破4000萬輛，與燃油車二分天下。電動汽車的發展離不開充足完善的充電基礎設施，據國際能源署IEA和相關報告預測，到2030年全球私人充電樁預計保有量將達1億臺

34、，總充電功率達1500GW，總充電量達800TWh；公共充電樁預計保有量達2000萬臺，總充電功率達1800GW，總充電量達1200TWh。新材料和數字化重新定義電動汽車駕乘體驗和安全寬禁帶半導體全面應用和數字化控制技術全面協同，推進電動汽車極致能效比。隨著電力電子技術相關功率器件、拓撲及控制算法的升級，電源部件將達到新的極致高效。尤其是碳化硅等器件新技術、新材料的應用，相比較傳統的硅器件，禁帶寬度提升3倍，電場強度提升15倍，電子飽和速率提升2倍，導熱系數提升3倍，電動車系統級的效率如充電、行駛工況、供電傳輸、功率變換、加熱/制冷、能量回收全鏈路架構將被持續重構升級。在數字化技術加持下，從器

35、件到系統，從動力域到整車運行，通過智能電熱協同、智能扭矩分配算法、智能電液制動分配實現整車全場景高效。同時為了進一步節能及提升續航里程，采用超融合及域控制架構，通過電能、動能、熱能、能量回收的聯動控制，實現多能互補，可達到充電-儲電-用電的全鏈路整車級高效。如智能電熱協同，電機和逆變器熱量通過熱泵系統智能配送至乘客艙供暖，四驅扭矩智能分配，兼顧制動安全與能量回收比例，最優分配電機、液壓制動比例等提升續航技術全面使用。數字化同時正重新定義電動汽車的駕乘體驗。隨著電池能量密度增加、電池管理做得更加完善以及電控系統調校更細膩，電動汽車也逐漸有了駕駛“靈魂”，電動汽車在駕駛體驗如極致加速、極致操穩、創

36、新智能特性上全面超越傳統燃油車。如極致加速，電動汽車大功率、快加速成趨勢，300kW，400kW，600kW，800kW動力配置完勝燃油車。極致操穩，多電驅分布式驅動，取代燃油車時代的機械限滑差速器，實現更快彎道加速、更優山地越野，駕駛樂趣全面領先，創新智能特性，SOA（Service oriented architecture）+集中式EEA（electric electronics architecture）趨勢下，電動汽車動力域生命周期可持續軟件特性升級，常用常新。智能剩余續航預估，車主出行無憂。智能賽道模式，調整熱系統升功率，調整前后驅扭矩，讓駕駛更有樂趣。智能油門，車隨人動，駕駛隨心

37、所欲。驅動制動融合，電機監控輪胎滑移率，實時調整驅動扭矩，冰雪濕滑路面不打滑，駕控性和安全性大幅提升。能源云推進能耗管理從單車到集群的能效提升，從周期性到全在線的服務體驗。汽車進入電動化和智能化時代，客戶需求的個性化發展，市場環境的多樣性也對汽車產品的研發上市和生命周期要求產生更多影響。這些新變化催生新的制造與新的產品服務模式變革，驅動汽車行業全產業鏈數字化轉型。如新能源汽車動力域數字孿生技術基于車端動力系統數字化+車聯網技術，在云端創建動力域實體的數字孿生體，不間斷地通過傳感采集產品的實時運行數據，將其與云上數字能源 203012的數字模型實行同步擬合，生成現實物體+實時運行狀態的數據，監測

38、動力域狀態，預測運行工況，通過實時互動保障電動車動力系統工作在高可靠、高效運作狀態。云計算在算力、算法、模型訓練、大數據的存儲與分析、引入生態等方面具備天然優勢，通過采集車輛的電池、電機和電控等運行數據，在云端對三電部件進行數字化建模，構建故障預測性分析算法、高效運行狀態參數匹配、設備老化模型、故障智能修復算法和智能標定算法等，實現先于用戶發現潛在車輛問題，遠程診斷并修復故障，使能主機廠和服務商面向終端用戶需求主動優化產品設計，改善用戶服務效率、降低用戶車輛使用成本，提升用戶體驗。千伏閃充全面普及，完美能源補給體驗消費者對電動汽車的接受度提升，續航里程增加和充電便捷度成為關鍵推動力量。從電動汽

39、車技術層面看，相同尺寸下，能量密度提升帶來的電量增加是解決續航問題的有效舉措，電池電壓升高帶來的快充能力提升是充電便捷度的關鍵。以電動乘用車為例，預計2025年起，單車電池平均容量也會從60度電升級到100度電，主流充電電壓將500V升級到1000V，2030年全面進入充電“千伏時代”。充電基礎設施單槍充電功率從60kW支持到480kW以上，充電時間從1個小時左右縮短到小于10分鐘，接近傳統燃油車加油體驗。電動車動力系統也向“千伏”演進，趨向集約化，融合、協同一體化，降低電流，減少能量損失。高電壓平臺、精細化大倍率充放電曲線設計實現充電、行駛放電、能量回收高效協同。充電基礎設施系統高壓化技術廣

40、泛使用，如高壓碳化硅技術推動高效、高密，支撐高壓平臺演進，基于ChaoJi充電技術路線的標準定義，1000（1500）V充電電壓平臺，支撐最大充電功率可提升到900kW，這類超級充電技術將被廣泛布局在城際高速路。電動汽車與各類能源系統深度協同，成為能源流的調節器電動汽車全面參與能源系統互動，成為能源流控制的重要調節器。大規模電動汽車和可再生能源推廣為“車網協同”提供了機遇。在發電側對大量靈活電源以及在需求側對可調節負荷資源的需求都在不斷增加。與家用電器等負荷不同，電動汽車作為負荷具有高度的靈活和可調節性。在未來無線充電、智能充電、無人駕駛等技術成熟推廣后，電動汽車可靈活地選擇充放換電，自主參與

41、電力現貨市場和輔助服務市場。這不僅可以降低電動汽車充電對電網的影響，也可為電力系統調控提供新的調度資源，更能避免大量電網和電源相關的投資浪費。2030年，全球的電動汽車存量可能突破1.5億輛。在理想情況下能夠提供的儲能容量將相當于2020年儲能裝機規模的40倍，具備作為可調節負荷以及靈活電源的潛力。電動汽車以有序充電方式參與局部削峰填谷，利用峰谷電價差“套利”具有更可觀的經濟性。未來電動汽車參與調頻輔助服務將具有更高的市場價值，2025年之前，電動汽車可充分發揮數字能源 203013其靈活負荷的優勢，以有序充電方式參與用戶側的削峰填谷、分布式光伏充電、需求響應、調峰輔助服務、現貨市場平衡等應用

42、。2030年隨著動力電池成本下降、壽命提升，電動汽車可全面發揮分布式電源的作用，結合微電網、虛擬電廠等平臺，以雙向充放電方式提供調頻、現貨電力平衡等服務。充電基礎設施一邊連接的是車輛、交通、出行，一邊連接的是豐富多樣的能源使用場景。是能源與交通互聯的能源入口、交易入口、交互入口、行為入口和信息入口，成為能源云的重要使能部件之一。充電網絡的大規模新建以及數字化、物聯網、云計算、大數據、人工智能等技術的發展，帶來多層次的智能化提升：充電基礎設施的智能化可以實現充電網絡的可視、可管、可控、可優，極大降低運維、運行成本和提升運營效率、收益。充電樁作為數據接口，利用規?；?、集成化、數據化、網聯化優勢，打

43、造“車-樁-電網-互聯網-增值業務”的智能充電網絡，擴展多種商業模式，實現經濟效益與社會效益的良性循環。對充電設施運營商而言，可以為商圈建設、房地產開發、4S店布局、二手車交易、數字支付、電商運營等行業提供數據咨詢服務，依法合規變現，擴大收入來源，提升市場運營能力。對于地方政府而言，可以為城市規劃、電力調度、民生服務、基礎建設提供數據支撐，讓充電基礎設施成為智慧城市的重要組成部分。ICT能源基礎設施全面綠色化下一個十年，聯接數量將達到千億級，通用計算總量提升10倍；AI計算總量提升500倍。ICT技術通過賦能其他行業，幫助減少全球碳排放的20%。相關的基礎設施如通信聯接站點數從當前的1000萬

44、增長到5500萬，數據中心機架數將從當前的420萬柜增加到1000萬柜。ICT占全球的耗電量從當前不足2%上升到4%。構建高效低碳的通信網絡和數據中心已不僅僅是企業自身經營的需要，更是重大的社會責任。全球的領先運營商，在提供高質量信息與通信技術服務的同時，已經紛紛開啟碳中和宣言和行動：Vodafone、Orange 提出在 2040年實現“凈零”排放，而Telefonica則將碳中和目標提前到2030。此外，谷歌提出在 2030年之前，實現在全球所有數據中心和園區全天候使用無碳能源。微軟承諾到2030年成為負碳公司，并在2050年消除微軟自1975年成立以來直接或通過用電排放的所有二氧化碳。中

45、國北京市政府更是要求數據中心自建分布式可再生能源設施，同時到2030年實現100%清潔能源利用。歐洲云基礎架構和數據中心的關鍵參與者制定了一項自我監管計劃氣候中和數據中心公約。日本計劃在2040年實現數據中心行業碳中和。我們預測未來十年，ICT能源基礎設施將朝下面幾個方向發展。ICT能源基礎設施全面架構重構，融合極簡，柔性高效網絡和數據中心愈加龐大和復雜。對“簡單”的持續追求驅動ICT能源基礎設施的架構在未來進一步融合化極簡化發展。如當前通信站點多采用室內站建設模式，采用傳數字能源 203014統空調制冷，站點整體能效只有60%。傳統供電方案設計中，一般會采用多套電源支持不同電壓制式，部署復雜

46、。我們認為未來十年通信站點的形態將發生巨大變化，以柜替房，以桿替柜成為主流建設模式，站點更簡單、更省地、更省租金、更可靠。數據中心的樓宇建設模式也將快速轉變，傳統混凝土式建筑周期往往超過20個月，建設周期長，材料不環保，可回收性差。預制裝配式的數據中心建設模式在未來十年將成為主流，一方面降低混凝土、橡膠、巖棉夾芯板等高碳排放材料應用，同時又大量減少現場施工和后期維護，一千個機柜的數據中心只需要數月即可建成，滿足業務快速上線的需求。在網絡和數據中心供電方案上，供電鏈路融合也將成為一種新的趨勢，匹配更多新能源接入、兼容多路能源供給、平滑演進成為供電架構演進的方向。如多模式的調度控制和管理，模塊化的

47、疊加演進，多場景應用下實現不同業務、不同設備的融合。我們看到這種融合架構下的通信站點電源、電池正融合成刀片式架構，實現電源、儲能、溫控及配電模塊化，按需演進，滿足網絡跨代演進。數據中心的變壓器、UPS（不間斷電源系統）、配電等全供電鏈路融合，節省占地。在備電方面更是全面鋰電化，實現發、儲、用電的智能協同，減少數據中心UPS的配置容量，降低數據中心占地及建設成本。綠色能源成為ICT能源主流供能方式全球數字化浪潮的推進下，ICT行業逐步成為“高能耗”行業，在“碳中和”目標的驅動下，ICT基礎設施的綠色供能應用成為必然方向，光伏、風電、氫能等清潔能源將更普遍地應用于ICT能源基礎設施。受惠于這些分布

48、式能源的成本和靈活性優勢，未來十年超過80%的ICT基礎設施供電系統中將包含分布式的綠色能源，通信站點單站功耗較小，分布式光伏將可能成為主力供電形式，使能通信網絡走向“零碳”。與傳統采用新能源PPA（Power Purchase Agreement，購電合同）和購買綠證不同，數據中心將更多的采用清潔能源直供模式，如在數據中心園區和屋頂建設分布式光伏電站，或在周邊區域建設大型光伏地面電站、風電電站和其它清潔能源電站，直供數據中心。隨著“鋰進鉛退”推進，通信基站備電和數據中心備電全面鋰電化，在智慧化的調控下，這些傳統單向的分布式能源系統也將聚集參與電網調峰等輔助服務市場，輔助解決風電、光伏隨機性和

49、間歇性問題，不僅提升了ICT基礎設施的供電收益，實現基礎資源商業價值最大化，也提高了整個能源系統的穩定性和可靠性。ICT能源基礎設施運維全面自動駕駛化ICT能源基礎設施運維將逐步向自動駕駛邁進。未來十年，通過神經網絡、知識圖譜和領域遷移等技術將使得ICT能源基礎設施自治成為可能，通過將AI與其他技術相結合，可大幅提升運維效率，不僅可以代替人工解決大量重復性的、復雜性的計算工作，還可基于海量數據提升能源基礎設施的預防和預測能力，通過數據驅動差異化的服務模式，使能高度自動化和智能化的ICT能源基礎設施運營。這將對現有運維模式產生深遠的變革。a）從人工操作到系統自動執行。傳統低效、重復性的操作工作（

50、如：配置下發，變更，升級等），將被自動化流程取代，從依賴運維人員“在流程中（In the Loop）”干預轉化為運維人員“在流程之上(On the Loop)”管理，大幅提升操作類工作效率，以應對未來繁重維護壓力，極大地縮短建設和業務上線的時間。b）從人工決策到機器輔助甚至自主決策。傳統運維依賴專家經驗的模式將發生轉變，通過數據驅動，發揮AI機器學習的優勢，可在人的監管之下進行輔助甚至自主決策，可增強系統應對復雜及不確定性問題的能力，大幅提升能源基礎設施的響應速度、資源效率和能源效率等。c）從運營的開環管理到運營閉環可承諾。ICT能源基礎設施的自動駕駛將打通全流程數據流轉并實現閉環自治。在建設

51、、維護及優化等環節針對預定的SLA策略進行自動的閉環自治，確保能源生產消費的策略可管理，可承諾，使能ICT能源基礎設施的差異化服務，提升資源利用率和運營收益，實現差異化商業創新。數字能源 203015可再生能源、數字技術、電力電子技術的發展和融合水平決定了能源世界的進步水平。未來的能源世界以電能為介質，以電網為總線，以電力電子設備為網關、以能源云操作系統，改變傳統能源流處理、移動和儲存的方式，實現清潔低碳能源廣泛的規?；_發利用、多級能源網絡廣泛互聯、多種負荷主被動靈活參與、多業務邏輯協同決策運行。未來十年能源流與信息流深度融合，相互促進，是能源全面變革的關鍵過渡期，也將影響未來百年能源發展的

52、前景。能源產業正進入數字化時代。信息流、能源流的技術創新日趨同步，逐步從單設備、單場景向整體性、綜合性發展，從“局域網”向“全球網”應用發展，從“單機”運行向“云化”運行發展，可觀、可測、可控的范圍越來越廣。能源流與信息流的融合延展到更大的時間和空間尺度，能源系統價值進一步放大，一方面促進能源系統更加經濟、清潔、安全運行；另一方面推動能源生產、傳輸、存儲、消費的產業發展新形態。促進了能源系統與信息系統甚至商業系統的深度融合。能源系統不再是一個簡單和獨立的能源網絡，也將是和其他社會網共生共存的關鍵基礎平臺，如和交通網絡、碳足跡網絡、信息網絡等實現跨行業網絡的協同控制，能源云的管理協同模式和范圍也

53、不僅僅局限于能源系統單設備、單系統、單行業?？萍歼M步與能源轉型相互促進，正在深刻改變能源發展的前景，唯有認清趨勢，才能迎接未來的挑戰，唯有立足當下，才能把握時代的機遇。新“數字能源”時代下，更需要全人類攜手共進，建立新的聯盟、尋找新的方式，實現跨價值鏈和生態系統的協作，為世界能源創新和發展提供力量，共同推動低碳化、電氣化、智能化的數字能源變革，共建綠色美好未來。結束語免責聲明本文檔可能含有預測信息，包括但不限于有關未來的財務、運營、產品系列、新技術等信息。由于實踐中存在很多不確定因素，可能導致實際結果與預測信息有很大的差別。因此，本文檔信息僅供參考，不構成任何要約或承諾，華為不對您在本文檔基礎上做出的任何行為承擔責任。華為可能不經通知修改上述信息，恕不另行通知。版權所有 華為技術有限公司 2021。保留一切權利。非經華為技術有限公司書面同意，任何單位和個人不得擅自摘抄、復制本手冊內容的部分或全部，并不得以任何形式傳播。商標聲明 ，是華為技術有限公司商標或者注冊商標，在本手冊中以及本手冊描述的產品中，出現的其它商標，產品名稱，服務名稱以及公司名稱，由其各自的所有人擁有。