摘 要：为顺应国家能源革命和“双碳”战略目标，积极响应关于建立完善绿色低碳技术评估、交易体系和 科技创新服务平台的整体要求，开展了新形势政策下的智慧“能源+双碳”服务平台的研究与开发。以区域 智慧能源服务平台为研究基础，依托能源大数据应用，从政府、企业、交易市场三方视角，聚焦碳资产全过 程管理，开展智慧“能源+双碳”服务平台的建设工作。平台通过汇聚海量能源信息，结合大数据、人工智 能等先进技术，研究碳核算方法、计算方法及预测方法并形成标准算法模型，构建碳监测体系、碳评估体 系、碳排放预测体系，构建“双碳”能源数智产品，为政府提供“碳监测”辅助能碳管理、为企业提供“碳 分析”指导节能降碳、为交易市场提供“碳核证”优化资源配置，推动社会经济的绿色高质量发展。 关键词：碳达峰；碳中和；智慧能源；信息化平台；数字化能碳应用 中图分类号：TM72 文献标志码：A DOI：10.19421/j.cnki.1006-6357.2022.02.003 ［引文信息］陈赟，刘昌维，潘智俊，等．新形势下智慧“能源+双碳”服务平台的建设与应用［J］．供用电，2022，39（2）：15-21． CHEN Yun，LIU Changwei，PAN Zhijun，et al．The co
nstruction and application of a smart "energy + dual carbon" service platform under the new situation［J］．Distribution & Utilization，2022，39（2）：15-21． 基金项目：国网上海市电力公司科技项目“智慧城市能源云平 台设计开发实施项目”（7109211900XZ）。 Supported by State Grid Shanghai Municipal Electric Power Company（7109211900XZ）． 0 引言 为了缓解全球气候变化对人类生产、生活带来的 不良影响，越来越多的国家将“碳中和”上升为国家 战略［1］ 。2020年，作为世界上最大的发展中国家和 最大的煤炭消费国，中国基于推动实现可持续发展的 内在要求和构建人类命运共同体的责任担当，宣布了 “3060”碳达峰、碳中和的目标愿景。国家主席习近平 强调，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布 局，建立完善绿色低碳技术评估、交易体系和科技创 新服务平台。相较于其他发达国家，中国实现“双 碳”目标面临排放总量大、减排时间紧、制约因素多 等不可忽视的问题，对于整个能源行业的产业结构、 安全运行和新能源消纳等方面提出了巨大挑战，但也 为以电力为核心的能源信息行业带来了前所未有的机 遇。根据国际能源署（IEA）统计，2019年中国碳排 放总量113亿t，能源领域碳排放量98亿t，占全国总量 的87%，其中，电力行业碳排放42亿t，占全国总量的 37%［2］ 。因此，实现碳达峰、碳中和，能源行业是主 战场，电力企业是主力军［3］ 。2021年3月，国家电网有 限公司发布“碳达峰、碳中和”行动方案，提出了6个 方面18项的具体举措，力求在能源供给侧构建多元化 清洁能源供应体系，在能源消费侧全面推进电气化和 节能增效，其中，上海、四川、浙江、青海等省（市） 公司也积极开展以碳监测分析平台为重点的建设工作。 本文以区域智慧能源服务平台为基础，针对数字 化能碳创新应用的模块研发和市场运营进行了深入研 究。构建了适用于平台的多元能源异构数据汇集和分 析方法、基于“源-网-荷-储”互动调度的能效优化方 法以及基于“能-电-碳”算法模型的碳排监测、碳评 估与碳排放预测体系［4］ 。挖掘政府机构、工业企业、 电网公司、能源服务商以及第三方检测机构等碳服务 市场主体客户的深层需求，打造涵盖全方位碳监测与 计量、多维度碳分析与评估、综合性碳资产管理以及 个性化碳账户与减排等功能服务的“能源+双碳”一 体化管控平台［5］ 。本文研究结果为后续相关“双碳” 平台及应用建设提供了实践与理论支撑，推动了数智 双碳综合服务生态圈的进程。但本文在碳排放监测算 法的研究尚处于实践初级阶段，后续将加大力度在示 范应用中持续优化完善相关模型指标［6］1 智慧“能源+双碳”服务平台总体定位 1.1 总体定位 智慧“能源+双碳”服务平台的开发与应用，顺应 国家能源革命和“双碳”战略目标［7］ ，为政府机构、企 业、电网公司、能源服务商、第三方机构等市场主要客 户群体，提供实现全方位碳监测与计量、多维度碳分析 与评估、综合性碳资产管理、个性化碳账户与减排服务 等功能，打造“能源+双碳”的一体化智慧管控大脑和 资源中枢，助力数智双碳综合服务生态圈的构建［8］ 。 1.2 服务对象 该平台面向政府机构、企业、市场3个方面客户， 针对不同用户提供多维能碳数据增值服务和定制化能 碳服务产品［9］ 。面向政府，助力政府统筹管控，实 现碳治理数据真实有效、管理科学高效、辅助监管 核查，推动政府侧碳治理科学化［10］ ；面向企业，助 力企业节能减排，实现碳排放监测标准化、数据智能 化、决策专业化，推动企业侧碳排放智慧化［11］ ；面 向市场，助力市场资源优化配置，提升碳交易效益与 效率，提供多样化交易策略，辅助碳代理交易，推动 市场侧碳交易灵活化［12］ 。 1.2.1 服务政府机构 面向国家发展和改革委员会与生态环境部等主管 部门提供碳计量监测、碳分析评价、碳规划、配额测 算等能源监管和辅助决策服务［13］ ；面向能源主管部 门提供能耗监测、供需分析、“双碳”形势分析等各 能源品种的数据共享和价值挖掘服务［14］ ；面向金融 主管部门提供企业碳画像、碳信用评级、碳普惠等绿 色金融辅助服务。 1.2.2 服务企业 面向电网公司提供碳市场新兴业务，构建绿色低 碳品牌，形成“双碳+新能源”的新业态、新技术； 提供用户碳账户、碳资产管理、碳信用画像、交易撮 合等客户服务辅助服务；提供“双碳”约束下的供需 预测、清洁能源装机结构、碳规划服务；面向专业机 构（如综合能源服务公司）提供信息采集［15］ 、数据 支撑以及平台运营等服务；面向各类企业用户提供减 排管理、用能诊断、能效提升、电能替代服务［16］ 。 1.2.3 服务市场 面向控（减）排企业、咨询（核证）机构提供配 额管理、交易管理、交易行情分析、监测、报告等服 务［17］ ；面向产业链上下游（买方卖方）提供碳减排、 碳普惠等与电力交易密切相关的碳交易撮合和碳金融 服务；面向行业专业机构（研究机构、高校）提供信 息采集和数据支撑［18］ ；面向社会大众提供信息咨询、 在线培训、能力提升、低碳活动等服务［19］ 。 2 平台建设内容 2.1 平台架构构建 2.1.1 总体架构 平台的总体架构采用成熟的IAAS、PAAS和 SAAS云架构，基于底层数据的采集、辨识、上传， 通过数据挖掘、数据分析等手段，为智慧“能源+双 碳”功能应用提供支持［20］ ，通过大屏监控、Web端应 用和移动APP这3种对外服务手段，实现4个面向的服 务输出。平台总体架构见图1
应用架构 平台可以提供碳配额、区域碳监测分析、碳排放 报告与核查、碳咨询、企业碳资产管理、企业碳减 排、碳账户等数字化能碳应用［21］ 。平台应用架构见 图2
通过碳排放折算和经济数据融通支撑科学测算， 面向区域、行业产业、企业各级维度，实现碳排放测 算、监测及减碳决策建议等功能［22］ ；辅助企业开展 碳资产管理、碳履约跟踪、碳核查报告自动生成、碳 生态服务；构建用户碳效码、碳账户、绿电积分等服 务体系，对企业、楼宇、园区等用户的节能减排行为 价值进行量化、统计［23］ ；做好定额分配制度下碳交 易体系支撑，开展碳市场行情分析，撮合交易，充分 挖掘企业碳资产价值。整体带动产业链、供应链上下 游，共同推动能源电力从高碳向低碳、从以化石能源 为主向以清洁能源为主转变，积极推动“双碳”目标 实现。 2.2 关键技术研究 针对研究过程中多能源子系统业务相互独立、综 合能源利用效率有待提高等问题，平台针对性地开展 了多元能源异构数据汇集和分析、“源-网-荷-储”互 动调度的能效优化方法等方向的研究［24］ 。 2.2.1 多元能源异构数据汇集和分析方法 平台通过构建客户用能标准化模型和评价指标 库，形成了靶向性的能源数据分析评价体系，为制造 业、电力、租赁和商务服务业、金融业、软件和信息 技术服务业等众多行业客户提供更高效精准的分析服 务［25］ ，简化了电、水、气、热等能源数据平台接入 适配和靶向性目标客户分析流程。形成了一种融合安 全认证与机器学习算法的多元能源异构数据汇集和分 析方法，解决了各能源因复杂多样的性质与特征导致 的数据适配难题。 2.2.2 基于“源-网-荷-储”互动调度的能效优化方法 平台基于公共楼宇室内结构，建立能源容量数学 模型，根据目标函数与约束条件，采用混合整数线性 或非线性规划方法完成综合能效计算。基于各分支能 源系统制定优化模型，对总容量进行连续优化直至计 算出各个优化子问题的最优和次优解。通过实施综合 能效优化计算，充分协调利用区域可利用的新能源形 式，支持风能、太阳能、电动汽车等，实现能源的高 效利用。形成了基于“源-网-荷-储”互动调度的能效 优化方法，攻克了能源行业计算综合能效和能量管理 等难题。 2.3 重点内容研究 本项目针对碳排放监测数智化程度低，缺乏对 “碳达峰、碳中和”评价指标与实现路径的分析、评 估和指导的痛点难点问题，基于能源大数据价值挖 掘，利用大数据技术、人工智能等先进的信息技术， 重点进行了“能-电-碳”算法模型服务的研究与应用。提出了碳排放监测与核算体系、评估体系、预测方法 等核心研究方向。构建了涵盖碳排放量、清洁能源发 电量、电动汽车充电量等要素的碳监测体系，构建涵 盖碳排放总量、单位GDP碳排放等要素的碳评估体系 以及研究区域、行业、企业的碳排放量预测方法。其 中，碳监测作为其他双碳服务应用的基础支撑，其可 行性、科学性和通用性有极高要求。本文从碳监测、 报告、核查3个方面构建适用于电力行业的碳监测体 系，明确碳监测的对象、基本单位、测量方法和相关 质量控制措施，制定碳监测报告模板。 2.3.1 碳排放监测现状研究 欧盟碳排放权交易市场是世界上最早的碳市 场，早期制度主要存在2个方面的问题：一是各成员 国拥有较大裁量权，制定的规则存在差异。实际操 作中，成员国间的监测、报告与核查（monitoring， reporting，verification，MRV）规则不一致，导致竞 争环境不公平。二是小型设施的碳排放监测管理成本 过高。根据欧盟统计，占比达到14%的小型设施，其 碳排放仅占总排放量的0.14%。小型设施总体排放量 占比极低，但管理成本很高。为解决上述2个问题， 欧盟进行了2个方面的调整：一是加强制度结构从高 度分权走向协调统一，通过建立统一的MRV制度，促 进核查、认证服务形成内部市场。二是合理地减少小 型设施的碳排放成本。允许成员国年排放少于2.5万t 的设施列为小型设施，并使用成本较低的监测方法进 行数据统计。欧盟官网信息显示，调整后大约有6 300 个设施减少了管理成本。 中国碳排放监测体系起步较晚，2011年“十二五” 规划纲要提出了建设三级温室气体排放核算工作体系 的要求，2013年开始建立试点地区，并在7个碳排放 权交易试点开展监测体系研究，目前部分省市出台了 地方性监测体系标准，但不统一的监测体系带来了一 系列的问题。根据欧盟实际经验，中国应引以为鉴， 形成统一的MRV机制，并在监测数据质量与经济之间 取得平衡，避免造成资源浪费。目前研究的主流是对 已存在的监测体系提出意见和建议，或在已有的体系 基础上完善、改进，提出新的标准。 2.3.2 碳排放监测模型构建 本项目基于平台已有的能源大数据基础，提出构 建如下的碳排放监测体系。
