机遇和挑战2022年能源互联网设施报告

　　当前，能源公用事业公司面临着重大的短期和长期挑战：对电力的需求稳步增长，包括可再生能源在内的能源组合不断变化，以及在可持续性、成本控制、网络安全等方面迅速增加的复杂性不断增加。
　　管理者们在很大程度上认识到，数字化转型是解决这些挑战的关键，互联网在实现数字化转型方面发挥了重要作用，包括预测性维护、工人通信和联网电动汽车充电。
　　正文逻辑：
　　01 行业发展趋势和挑战
　　02 数字转型：公用事业公司的一个巨大趋势
　　03 通过蜂窝网络技术实现的数字化
　　01 行业发展趋势和挑战
　　1. 电气化需求的增长
　　近年来，电力需求正在稳步增长，能源公用事业公司面临着挑战。根据预测，在未来20年里，电力需求将以2%的复合年增长率（CAGR）继续增长。
　　全球各部门用电需求·1000太瓦时（左-右：生产制造、房地产、服务业、电力行业、其它、交通运输）
　　推动这种增长的驱动因素有很多，其中，最大的领域是工业汽车（占未来20年电力增长的30%以上）、空间冷却（17%）以及大型电器、小型电器和电动汽车（各10%）。此外，富裕国家需求的增长抵消了效率的提高，这给电力系统带来了更大的压力。在发展中国家，收入的增长、工业产出的扩大和服务业的增长正在推动更高的需求。
　　除此之外，化工和石化、钢铁、造纸厂和其他大量消耗电力的工艺制造商正迅速从化石燃料转变为电力能源。事实上，他们使用的化石燃料中有多达50%可以转化为电力，而选择使用电力发电可以降低维护成本，并产生更低的碳排放。考虑到这个行业消耗的大量电力，这一转变将需要公用事业公司增加额外的电力容量。
　　因此，公用事业公司需要扩大容量和优化其基础设施的利用，以跟上需求。
　　2. 能源结构的变化和可再生能源的增长
　　需求的增长并非能源公用事业公司面临的唯一挑战。据预测，从2020年到2040年，可再生能源将从发电量的29%增长到45%，复合年增长率为4.8%，高于所有其他发电能源。
　　除此之外，另一个挑战是遵守政府对可再生能源的法规。欧盟可再生能源指令的修改提案表示到2030年之前可再生能源达到欧洲能源结构中的40%。如果颁布，它将要求公用事业公司投资于可再生能源，以确保符合可持续发展法规。
　　在25个国家接受调查的150名高管中，95%的人表示，屋顶光伏等技术的部署速度比公用事业公司建立新的电网能力的速度还要快。在一项调查中，近一半的人表示，他们的部分电网将在三年或更短的时间内达到最大容量，只有1%的人认为这将需要超过5年的时间。如上所述，消费者正在迅速成为生产消费者，而公用事业公司将需要适应这种变化，发展方向转向增加更大的电池存储容量。为了满足这一需求，到2030年，它将需要增长17倍。
　　当然，依赖天气的可再生能源也带来了波动性的挑战。在德国东北部，公用事业公司50Hertz对风能的前一天预测的平均偏差为2%-4%，太阳能的平均偏差为5%-7%。为了管理这种波动，公用事业需要灵活性和精确预测任何给定时间电网将有多少电力。要获得这种灵活性，就需要升级电网。为了应对峰值，公用事业公司需要投资于能源存储。
　　全球按能源投入计算的发电量·1000太瓦时
　　3. 日益复杂的问题要求公用事业公司高管接受数字化转型
　　能源公用事业公司也面临着其老化的基础设施的挑战，因为基础设施平均有40年的历史，超过四分之一的电网至少有半个世纪的历史。基础设施的老化带来了安全和可靠性的风险。
　　电力行业面临的挑战
　　电力行业面临的挑战：企业社会责任和可持续性、产业数字化与转型、成本控制与高效运营、分布式能源、高级分析（指利用大数据）、气候变化、网络安全。
　　此外，长距离分布也会增加了线路的温度，通过热造成显著的能量损失。例如，欧洲损失了4%到5%的取暖能源供应，印度损失了19%，海地损失了惊人的50%。
　　所有这些挑战都促使公用事业公司接受数字化转型来解决这些问题，这是对其基础设施的一个巨大变化。但数字化转型本身也带来了一些复杂的问题。
　　02 数字转型：公用事业公司的一个巨大趋势
　　公用事业公司认为，数字化转型是增加收入和提高效率的关键。超过一半（55%）的电力和公用事业公司高管将采用新技术列为对其组织产生最大积极影响的三个趋势之一，他们花在数字转型上的投入占收入的比例从2020年的30%增长到2021年的38.4%。
　　除此之外，公用事业公司对5G也有了前瞻性的部署。根据德勤2021年的一项调查，26%的电力和公用事业行业高管表示，他们已经将5G通信纳入公司战略，另外36%的人计划将其纳入其中。
　　固定无线是公用事业公司的另一项重要通信技术，预计到2027年的年增长率为17%。固定无线网络可以弥合光纤不可能或不可行的农村社区的数字差距，提高农村社区的生活质量，并利用新的收入来源。
　　当下，能源价值链已经发生了变化。在其顶层架构上，能源价值链有三个组成部分：发电、传输及分配、消费。在过去，这是一个线性的价值链，电力产生后，通过电网传输，然后由客户消耗。但是，现在情况发生了变化，＂消费者＂正在消耗能源的同时向电网输送能源，与传统的单向电流相比，价值链越来越循环。
　　生产-输配-消耗使用
　　03 通过蜂窝网络技术实现的数字化
　　随着价值链变得越来越循环，由5G技术支持的智能电网对于处理来自生产者的双向能量流和由智能电表和传感器产生的大数据量将至关重要。
　　未来的循环价值链
　　在数字转型中，蜂窝通信是一项基础技术。它对通信如此重要的主要原因之一是它代表着未来。电气基础设施的运行寿命长，可达50年，标准化的3GPP蜂窝网络使组织能够提前10到15年进行计划，因为不需要长时间转换技术。此外，蜂窝网络还可以通过一次部署同时支持多个设备。
　　覆盖范围是蜂窝网络的另一个巨大优势，因为它可以提供广泛的室内和室外支持，以到达每个设备和传感器。由于蜂窝网络已经覆盖了世界90%的人口，无论连接的设备位于哪里，它都可以提供无缝覆盖。
　　蜂窝技术也是一种高度可靠和安全的通信技术，这是基础设施的企业的一个重要考虑因素。内置的加密和全局身份识别管理确保了最严格的身份验证和保护级别。同样重要的是，蜂窝网络还提供了一种安全方法体系，包括产品安全、部署、操作和管理、通过强大的安全算法的附带处理能力、流量加密，以及信令和接口的保护。
　　除此之外，经济上的优势也使公用事业能够更好地预见未来的成本，这在投资周期长的行业是非常有价值的。
　　蜂窝网络提供了卓越的性能，实现了高速通信和低延迟，特别是使用5G时，它是连接低功耗传感器的理想选择，蜂窝设备需要非常少的能量。
　　蜂窝网络也可以扩展以满足不断增长的、庞大的公用事业的需求，因为它们是用来处理大量的移动宽带流量的，它是唯一一种使全球规模简单和无缝的通信技术。
　　因此，由蜂窝通信为动力的数字转型，可以应对整个快速变化的价值链的挑战，从生产到分销，再到传输，再到消费……循环往复。蜂窝连接提供了一种强大、安全和易于扩展的方案，从整个基础设施的嵌入式传感器收集大量数据，同时，可以为无人机等需要实时数据传输的设备提供极低延迟、高吞吐量的通信。它为大量的先进技术提供了一个灵活的、无处不在的通信基础，使数字转换成为可能。
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