文章来源《产业元宇宙》
第一节 “拉闸限电”驱动新能源加速跑
一、2021 年，为什么还会拉闸限电
2021 年 9 月下旬，“拉闸限电”这个在中国似乎应该尘封于 20 世纪的词汇，一度冲上新浪微博热搜。
毕竟限电这件事，对于 21 世纪的大多数中国人来说，是十分罕见的。
2021 年，电动汽车都已经满大街跑了，为什么还会拉闸限电？
这确实会让很多人百思不得其解。
时间追溯到 1972 年，一个著名的国际民间学术团体——罗马俱乐部发表了一份名为《增长的极限》的研究报告，它预言，经济增长不可能无限持续下去，因为石油等自然资源的供给是有限的，它还做了一个世界性灾难即将来临的预测，设计了“零增长”的对策性方案，在全世界挑起了一场持续至今的大辩论。
《增长的极限》带给整个人类世界深刻的思考，并在全球各个国家掀起一场“可持续发展”的理念革新浪潮。
这份不到 200 页的报告引起了公众的极大关注，该报告卖出了 3000 万本，被翻译成了 30 多种语言。
再次回到 2021 年——在这份报告发表近乎 50 年后——很难想象借由一份报告带来的深远影响，使我们经历了这场印象深刻的拉闸限电。
我们分析其中的原因，除了特殊年份下能源供需失衡等因素，背后也有我国正在进行的“能耗双控”行动，也就是对“单位 GDP 能耗”和“能源消费总量”两项指标的控制。
这正是一种可持续发展理念的体现。
其实，“能耗双控”仅仅是我国“3060”目标的一部分。
“3060”目标旨在推动以二氧化碳为主的温室气体减排，这是我们中国对全世界的承诺。
2020 年 9 月 22 日，国家主席习近平同志在第七十五届联合国大会一般性辩论上表示，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳的碳排放力争 2030 年前达到峰值，力争 2060 年前实现“碳中和”。
既然我们需要的是“低碳”，那就首先要搞清楚有哪些领域是“高碳”的。
根据现在研究的结果来看，能源活动占了绝对的大头，其中，能源生产与转换环节又占据了半壁江山。
从 2019 年的数据来看，我国全社会碳排放约为 105 亿吨，其中能源活动碳排放约 98 亿吨，占比约为 87%。
从能源活动领域看，能源生产与转换、工业、交通运输、建筑领域碳排放占能源活动碳排放的比重分别为 47%、36%、9%、8%。
所以，我国的“双碳”（碳达峰、碳中和）压力如此之大，作为经济生活重中之重的能源板块，又要如何上演一场弯道超车的大戏呢？
二、新能源革命带来的能源数字空间
毫无疑问，“双碳”对全球的能源系统都是挑战。
那到底该如何去构建一个脱碳的能源系统？
国际能源署（IEA）给出了权威路径：全球能源系统脱碳的关键是能效、行为改变、电气化、可再生能源、氢和氢基燃料、生物能源以及 CCUS（Carbon Capture，Utilization and Storage，碳捕获、利用与封存）。
而从供需两端来看，供给侧更加关注新能源产品比例的提升，消费侧则要不断提高电气化产品的比例，这个很好理解，目前还没有任何第二种能源比电更加便利。
因此，对于“双碳”这个宏伟目标，电力责无旁贷。
不过，我们很容易就可以得出一个结论：不能再指望传统的煤电了，脑海中浮现的“大烟囱”就已经否定了这个答案（需要特别指出的是，“大烟囱”其实是冷却塔，并非排放废气的烟囱）。
毫无疑问，这将要靠新能源，也就是必须提高新能源发电的规模。而这个规模要达到多大呢？
研究认为，到 2050 年，全球可再生能源发电装机容量占比将超过 80%，达到 200 亿千瓦。
世界各国均在抓紧推动新能源发电的发展，新增发电装机容量有超过一半来自新能源。
以 2021 年为例，可再生能源在发电中的份额预计将增加至 30%，达到工业革命开始以来的最高额。
在这个领域，我们中国的“基建狂魔”能力再次彰显，仅中国一个国家就贡献了全球可再生能源发电增量的近一半，随后是美国、欧盟和印度。
事实上，电力“大军”不止是多了些可再生能源的“新兵”这么简单，包括并网、存储、消费在内的各个方面，都更复杂、更具有技术上的挑战性，所以我国干脆叫它“新型电力系统”。
新型电力系统是以新能源为供给主体，以确保能源电力安全为基本前提，以满足经济社会发展电力需求为首要目标，以坚强智能电网为枢纽平台，以源网荷储互动与多能互补为支撑，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动基本特征的电力系统。
对于新型电力系统，如果说新能源是供给主体，数字化、智能化则是新兴的技术主体。
国家电网公司在“双碳”行动方案中，明确提出要通过数字化赋能，而南方的另外一家电网公司——南方电网则更加直白，以一纸《数字电网推动构建以新能源为主体的新型电力系统白皮书》直抒胸臆。
纵观产业元宇宙的技术体系，我们惊奇地发现，能源产业——作为大家印象中的传统产业之一，已经俨然如人类社会的新生代一般，正在悄然而全面地建设一个令人充满无限想象的能源数字空间。
第二节 呼之欲出的能源元宇宙
一、从模拟地球到模拟能源
2021 年，一则有关“数字孪生地球”的消息引起热议：欧洲多机构将联合构建“数字孪生地球”，以促进 2050 年实现“碳中和”。
这项名为“目的地地球”（Destination Earth）的计划，试图研发一个超高精度、近实时、高度详细、不断演变的地球数字模型——数字孪生地球（Digital Twin Earth），以监测和模拟自然和人类活动。
“目的地地球”计划从 2021 年开始，在未来 7—10 年内逐步实施，并将作为欧盟委员会“数字欧洲”计划的一部分进行研发。
人类的学习总是从最简单的模仿开始，这一点自人类祖先进行捕鱼与农耕活动以来经久不息。
而这类模仿动作由“量变到质变”，是想象意识与空间的崛起，这让人类开启了变革自我的认知革命。
想象意识的科学表现之一，是我们都非常熟悉的“模拟与假设”。
在《增长的极限》中，几个年轻的系统科学家构建了一种被称为“World 3”的计算机模型，把一些关于经济发展、环境、人口、耕地、水资源、自然资源等一些关键的变量抽取出来，再把这些变量之间的关系用数学的方式定义下来，这也相当于建立了一个变量之间互相影响的数学模型。然后怎么进行模拟呢？
只要输入这些变量的现有数据，就可以用计算机模拟预测出将来的发展趋势了。
这看起来很简单，仿佛以一组数字、一组公式就能如小说中的水晶球一般预言未来。而事实上，其背后的“系统动力学”的数学原理还是非常复杂的。
其实，“模拟地球”“孪生地球”并不是新鲜事，日本的“地球模拟器”已于 2002 年正式投入运行，并于 2009 年和 2016 年进行了两次升级。
我国的一些数字孪生代表性科技企业也于近年提出类似的“地球克隆”计划。
欧盟的“目的地地球”计划的核心是建立一个基于云的联合建模和仿真平台，提供对数据、高级计算基础设施、软件、人工智能应用程序的集成、分析和访问。
欧洲希望基于这样一个“以假乱真”的模拟地球，大幅提高监测和预测地球动态变化的能力。
在我们生活的时空，模拟地球应该是一个宏伟愿景。
在这一系列愿景之中，我们发现了一些触手可及的愿景，其中之一即是对能源电力数字空间的模拟。
可以想象这些大大小小的设施、设备乃至能源网络系统，当它们置身于“模拟地球”或者“地球克隆”这一类的元宇宙底座之中时，能源设施的元宇宙化便诞生了：
从三维可视到数据驱动实时映射，从静态建模到动态仿真，乃至于充满遐想的 AI 自进化……这无疑是一个能量满满的能源数字空间。
产业元宇宙从诞生之日起便自带模拟属性，并且从某种意义上讲，“一直被模拟，从未被超越。”
这来源于产业元宇宙的一个非常重要的特色——以虚拟世界来助力现实宇宙的激励。
二、能源元宇宙的基础设施，基本齐活儿了
2018 年，我国的国家电网公司颁布了一系列 GIM（Grid Information Model，电网信息模型）标准。
什么是 GIM 标准？
简单来讲，GIM 是一系列三维模型的设计规范，有了这个规范，大家统一都按照一个标准来对电网里面的各种各样的设备进行三维模型设计，从变压器、电线杆，甚至是传输线路，都有了标准化的三维模型设计标准。
于是，能源电力领域的虚拟世界与数字空间建设，开始步入快车道。
作为电力三维设计领域的规范，GIM 可以对标 BIM（Building Information Model，建筑信息模型），后者早已在建筑领域应用得风生水起，甚至直接催生了 CIM（City Information Model，城市信息模型）。
GIM 为电力行业标准化数字空间的构建奠定了基础，使之从传统的二维空间迈向三维甚至四维空间。
提到四维空间，就不得不提到 AIoT（AI & IoT）技术。AIoT 本身就是个技术结合体，AI 的想象空间已经很大了，无论从机器学习到机器视觉，还是从自然语言处理到智能语音，AI 已经从各个角度在改变着我们这个世界。
IoT 技术是联接物理能源世界与数字能源世界的桥梁和纽带，结合 AI，二者不管是以“+”“×”抑或是“双面胶”的方式紧紧黏合在一起，也会使得 GIM 由单一的数字空间演进为具备各种能源电力属性的信息时空。
因此，无论化石能源企业，还是电力能源企业，都在抓紧建设自己的物联网数字基石。
比如，国家电网江苏省电力公司，在 2019 年构建了综合能源服务平台，涵盖物联中心、数据中心与开放平台，实现物理能源世界数据的采集、汇聚、梳理与场景化建模分析等，并与能源数字空间形成有机结合。
非常幸运的是，能源信息时空诞生不久，就赶上通信力与算力爆发式增长的 5G 与云时代，承载信息量越来越庞大、交互越来越实时、推演越来越复杂。
从仿真空间到元宇宙的蜕变，区块链技术的加盟功不可没。
能源经济系统也基于区块链技术进行全新构建，彻底激活了能源互联网，并与新能源技术同台共舞，开始显现出系统级的能量跃升。
从一点一滴的建模开始，由于电力科学的发展，小到设备、网元，大到系统，甚至复杂巨系统，其数字化描述都更加精确和便利。
因此，在能源数字空间中，虚拟与现实彼此交融，南方电网由此明确地指出，“新型电力系统将呈现数字与物理系统深度融合，以数据流引领和优化能量流、业务流。”
“数字与物理系统的深度融合”，这是产业元宇宙的招牌式要义——或者我们可以称之为一个全新的“能源元宇宙”！
这个承载了海量真实信息的能源元宇宙，同时也是一个诺亚方舟实验室，能够在一定程度上化解《增长的极限》中所表达的忧虑，承载着人类的文明驶向更远的绿洲。
在以 Roblox 游戏为代表的元宇宙中，从亦真亦幻的数字空间、沉浸式的 3R（AR/VR/MR）交互模式到涵盖消费与交易的数字经济系统，无一不闪烁着数字世界的光辉。
巧合的是，能源电力领域也正在发生着相似的变革，其元素的丰富程度，相比单一维度的元宇宙，甚至有过之而无不及。
第三节 虚实共生，能源元宇宙发力进行时
源自真实世界，依实拟虚；服务真实世界，以虚促实。
完整的能源元宇宙虽然尚未构建完成，但“3060”“双碳”目标赋予的使命，已经让这个“小宇宙”开始燃烧起来。
一、“纸上谈兵”的能源大片
2020 年 11 月 30 日 23 时，万家灯火渐暗，而在离岸 40 公里的如东近海海域竹根沙东侧却依然灯火通明，江苏如东 H14 海上风电场项目最后一台风机顺利吊装完成。
至此，该项目 50 台风机全部吊装结束，标志着 H14 项目主体工程全面完工，而 H14 项目全面投运后，年上网电量为 5.6 亿千瓦时，每年可节约标准煤约 17.6 万吨，减排二氧化碳 46.6 万吨。
值得一提的是，江苏如东 H14 海上风电场是国内首个全生命周期数字孪生智慧型的海上风电场。
这个数字孪生海上风电场的建成代表着设计师们已经可以在虚拟世界中完成新能源电厂的选址和设备布局。
比如，在海上风电场的规划设计方面，设计师可以在孪生世界融合气象信息库、时序数据库、GIS 地图服务、图形引擎、各类算法库等服务支撑工具，在规划阶段可提供包括测风数据评估、风电场宏观和微观选址及发电量计算、风资源评价、地形图生成及处理、工程海域波浪要素设计等功能，并结合造价信息管理平台的经济评价，得出最优的风场布局与风机规划布局方案。
最终呈现在人们面前的，是一个虚拟世界的海上风电场，以三维模拟地球为底板，在其上构建海洋、风机机组、海缆、海上升压站等模型，将从环境气象到风机设备的数据全部与模型进行关联，并借助 AI 技术进行预测与推演。
图 10.1 一个虚拟世界——海上风电场
资料来源：51WORLD 公司官网。
这已经近似于一个缩小版的“模拟地球”，在这个能源元宇宙中，有大自然的风云变幻，有人类科技文明的纵横交错，工程师们犹如魔法附体，摇身一变，成为哈利·波特，拥有飞舞的魔法棒、洞察未来的水晶球，仿佛时空穿越一般告诉当今的现实世界如何才能更加美好。
孕育了悠久文明的山川江河已经远不能满足人类对新能源的渴望了，于是人类便将视野投向了未知的星辰大海。
如今，全球能源行业正在加速推进低碳化绿色转型，水电、风电和光伏发电装机规模已经占到全部清洁能源装机规模的 80%以上，是最为重要和最具发展潜力的清洁能源发电方式。
风、光、水，都是来自大自然的馈赠，如何将其效能发挥到极致，自然也需要地球母亲的指导。
这其中的第一步，往往就是规划问题，尤其是选址和布局。
有关资源评估的数字化方法正在逐步完善，并在一个又一个类似“如东 H14 项目”中得到提升。
而基于“模拟地球”“地球模拟器”“地球克隆”这样的能源元宇宙数字场景，我们可以更加快速、科学、智能地完成一系列的新能源规划工作。
我们正尝试在“地球克隆体”中找寻更加适合新能源生长的环境，并让它们茁壮成长。
在“地球克隆”的宏伟事业中，我们人类正在数字化整个世界，每一寸土地、每一座山脊、每一条河流、每一片海洋、每一株植物、每一座城市、每一个乡村，以及头顶的每一米阳光都正在被数字化着……
与之对应，地表的高程，山脊的风向、风速、风力，河流、海洋的水文，阳光的辐射能量，这些都是构成能源元宇宙的基本要素。
能源元宇宙在这方面的贡献，不仅仅是在人烟稀少的天涯海角，就是在人口密集的城市也不例外。
城市新能源的“主力军”，毫无疑问是光伏。
在光伏的规划方面，欧洲的 Solargis 公司采用卫星遥感数据结合辐射传输模拟的方法，利用卫星遥感、地理信息技术和先进的科学算法开展覆盖全球的太阳辐射反演模拟。
在“模拟地球”中，基于这些光资源数据，结合地质、地形、数字高程、地面覆盖物分布、城市建筑等空间仿真，以及交通基础设施分布等人类活动信息，实现光伏能源的宏观选址规划。
而微观层面的光伏发电组件的倾角、排布等规划模拟，在技术层面更加成熟。
我们可以预见，在不远的未来，借助 AI 的力量，这一过程的实现将更加自动化与智能化。
也许我们只需要在“模拟地球”的虚拟世界画个圈，能源元宇宙就能帮助我们推演出更多的 Plan A、Plan B，并不断被纳入现实能源世界的规划版图之中。
二、在能源元宇宙中玩转“我的世界”
运筹帷幄于千里之外，这是对一个谋篇布局的大师高度的褒奖。而对于能源产业来讲，运筹帷幄的范畴就非常宽泛了。
现实能源世界的基础设施可谓无限繁杂，从器件、设备、微网、系统到复杂巨系统，管理的难度呈指数级增长。
而如今，能源设施与工程的建设、能源系统的管理，同时变得更加科学化与游戏化。
科学化是因为在能源元宇宙中，每一项细小的设施都具备自己的数字身份，并且基于“模型驱动”与“数据驱动”技术，所有的自然法则与物理规律依然生效，哪怕其源头是“汲取日月之精华”，也会构建一套完善的汲取流程和工艺；
游戏化则因为可见即可得，无论是一砖一石，还是整个风电光伏电站、全部线路网络，就像玩家在游戏世界管理和搭配自己的装备一样，统统全程可视。
类似建筑领域有赖于多年来 BIM 的成功推广，能源领域创立并推广的 GIM 乃至 EIM（Engineering Information Model），都使得能源元宇宙具备更大的实际意义和价值，这让能源设施的建设变得更加趋向于可见即可得。
同时，我们更要感谢人类社会几十年甚至上百年技术的沉淀，尤其是近年来能源电力行业建模仿真技术的发展，设备与系统的数字化正在加速走进现实。
比如，在电力生产设施方面，我们已经能够对电力设备的电流、热力、燃烧和机械方面进行深层物理模型管理，包括性能模型、异常检测模型、可靠性预测模型、微观结构模型、动态估算模型和模型调整配置管理等。
以美国通用电气公司为例，其创建了一个功能强大的、面向电厂的数字空间模型，集成了电厂各个组件的分析模型，人们可以使用这些模型来准确预测，在不同的情况下、不同发展路径中，设备和系统的可用性、可靠性、灵活性、性能和可维护性等指标。
除了电力领域，在涵盖石油、天然气、煤炭等在内的化石能源生产领域，也正在掀起智慧化大潮，而数字孪生已经成为不可或缺的技术载体。
比如，在煤炭生产领域，能源元宇宙的数字空间，正在为矿山的智能跃升打下基石：生产自动化方面，矿车的自动驾驶依赖于在能源元宇宙平台上进行系列化的仿真训练；
生产安全方面，矿井的全息复刻，则为各种潜在事故救援提供包括预案演练在内的种种支撑。
能源元宇宙的加盟，让物理世界的能源设施与元宇宙世界同生共长，而尤其难能可贵的是，这样使人们常说的“一次就做对”“第二次做得更好”变得更具可操作性。
这让能源设施元宇宙化显得更加诱人和令人期待。有了模拟地球的帮助，能源的输送与分配似乎都变得更加“理性”了。
在配电环节，能源元宇宙能够为物理配电环节提供实时状态监测、历史状态回溯、未来趋势推演等功能。
例如，在迎峰度夏、迎峰度冬前，对配电变压器的负载率开展预测推演，校核配电变压器是否会发生重过载，以便提前采取应对措施。
不仅如此，更进一步的是，因为能源元宇宙构建于“地球克隆体”这一数字底座之上，我们可以将台风、风偏、覆冰、山火等恶劣天气情况与气象数据相融合来评估和预测其对输电线路的影响，灾害发生时的现场情况也可以通过 IoT 技术同步到能源元宇宙，并可同步复盘历史的灾害损坏情况。
可以预见，伴随着能源设施与能源系统的数字化——这个数字化，其实是能源行业争相构建自己的能源元宇宙——也就是能源数字空间，可感知、可定义、可模拟、可预测将成为能源设施元宇宙化的基础能力，也将为元宇宙化的能源管理带来全新的改变。
三、一个虚拟的电厂有多厉害
2020 年 10 月 11 日，对曾因频繁停电而登上报纸头条的南澳大利亚州而言，是其在可再生能源应用方面具有里程碑式的意义的一天——在这一天，当地光伏发电量已经满足了 100%的能源使用需求。
我们相信，随着新能源消费占比不断攀升，这样的里程碑式的事件将不断在全球各地上演。
新能源占比不断提升是我们希望加速实现的结果，这首先体现在生产环节。
大规模、集中化的能源生产是我们常规看到的场景，而对于城市本身，一个物理空间分散化的新能源生产系统，则显得更加急迫而现实。
中国也在加速城市屋顶光伏的进程，2021 年 9 月 14 日，中国国家能源局正式公布了整县（市、区）屋顶分布式光伏开发试点名单，共计 676 个县（市、区）榜上有名，政策方面的推动力可见一斑。
对于以光伏为代表的新能源，能够发电并不意味着就能够顺理成章地完成供电。
也就是说，生产出来了，还要能够顺顺当当地卖出去。
说得直白一些，光伏、风电这些资源毕竟不比煤电、水电那么稳定，那么这些断断续续发出的电，如果想要发挥更大的价值，除了自用，多余的部分想要卖出去，先要完成并网这个环节。
无论是在澳大利亚还是在我们中国，以政策推动新能源电力规模化量产的前提，就是必须保证这些能源生产从物理空间离散化转变为数字空间系统化，从而更加便利地进入下一道工序。
这个任务现在交给了“虚拟电厂”。
“虚拟电厂”是一个从“模拟地球”的能源元宇宙中走出来的“家伙”——它好比一个电力智能大管家，能够将分布在不同地方、不同类型的新能源有机组合起来，形成一个虚拟的电厂，满足城市不同成员的能源尤其是电力需求。
2021 年 8 月，南方电网首个市级虚拟电厂——广州市虚拟电厂投入运行。
8 月 29 日，酷暑深夜的荔湾区龙溪村，家家户户的空调开足马力，居民用电节节攀升，电网负荷一度告急。
此时，广州电网通过虚拟电厂平台向公交充电公司发出首条直调指令，精准削减变电站负荷，瞬间降低 80 台电动公交充电功率，调整公交充电计划时间，保障了 2000 户家庭的空调用电。
次日清晨，公交车又重新恢复“电力十足”。
虚拟电厂部署在物理空间，却更多成长在数字能源空间，能源元宇宙为保障物理世界的能源稳定承担着重要的任务。
当然，真正的虚拟电厂不仅仅是整合类似光伏这样的发电侧资源这么简单，其本身要复杂得多，而且融合了能源的输送、储存、分配等其他环节。
简单来讲，虚拟电厂对外既可以作为“正电厂”来供电，对内又可以作为“负电厂”消纳系统生产的电力，是个妥妥的“全能战士”。
我国已经将虚拟电厂作为保障真实城市能源电力稳定的重要抓手之一，在 2021 年初，发改委、国家能源局明确指出，“以现代信息通信、大数据、人工智能、储能等新技术为依托，运用‘互联网+’新模式，调动负荷侧调节响应能力。
在城市商业区、综合体、居民区，依托光伏发电、并网型微电网和充电基础设施等，开展分布式发电与电动汽车（用户储能）灵活充放电相结合的园区（居民区）级源网荷储一体化建设。”
四、如何构建一个超级充电宝
如果你在外面逛街时候，突然发现手机快没电了，这时候该怎么办？
你可能会不假思索地说：“赶紧租个充电宝啊！”是的，对于当下的年轻人来说，或许可以没钱，但绝不能断网、断电，所以城市商圈里随处可见共享充电宝的身影。
我们发现，随着科技的进步，一些东西虽然唾手可得，可人们却越发离不开那些东西了，比如充电宝。
那么，你知道世界上最大的充电宝在哪里吗？
事实上，如果我们宽泛地定义一个能充电、能放电的东西就可以被叫做“充电宝”的话，那么，能源电力的存储站可以简单类比为一个超级大号的充电宝。
于是，我们按图索骥，找到了这个世界上最大的充电宝——我国的丰宁抽水蓄能电站，位于中国河北省丰宁满族自治县境内。
丰宁抽水蓄能电站是世界上最大的抽水蓄能电站，位于中国河北省丰宁满族自治县境内，总装机容量 360 万千瓦，电站上水库库容 5800 万立方米，下水库库容 6070 万立方米。
工程于 2013 年开工建设，是 2022 年北京冬奥会绿色能源配套服务的重点项目，将为新能源消纳和奥运赛事提供灵活调节资源和电力保障。
抽水蓄能是当前储能领域的绝对主体，据国际水电协会（IHA）发布的 2021 年全球水电报告，截至 2020 年底，全球抽水蓄能装机规模为 1.59 亿千瓦，占储能总规模的 94%。
另有超过 100 个抽水蓄能项目在建，2 亿千瓦以上的抽水蓄能项目在开展前期工作。
对于这个“超级充电宝”，从其选址开始，在基于“模拟地球”的能源元宇宙中已然开始描绘了。
从距离负荷中心及供电电源的距离，到上下水库落差等地形条件，从岩体强度与渗透特性等地质条件、环境生态等，到整体的数字孪生式的运行维护，信息流与能量流在虚拟与现实的抽水蓄能电厂中不停流转。
相比化石能源，电力的存储直到近些年才得到较快的发展。
在能源设施的元宇宙化进程中，人们已经对储能设备（如电池、超级电容等）进行多物理场、多尺度数字孪生建模，将这些模型应用于监控和预测储能设备的运行情况，从而实现优化配置，也助推了能源存储领域加速融入新能源生态系统的大家庭中。
对物理世界而言，能源存储不仅仅在于其本身的性能与状态，更和整个人类社会——无论城市或者乡村的运行状态，无论是交通运输，还是建筑楼宇运转，全都息息相关。
基于“地球克隆体”的能源元宇宙，在能源存储方面也给予了巨大的反向助力，从而推动储能行业设计、建造和管理的数字化、智能化。
想象一下，如何让每一个城市都拥有类似丰宁抽水蓄能电站这样的“超级充电宝”？
正在日益普及的电动汽车无疑是最好的零件，只不过这是通过数以万计的离散“充电宝”来完成的。
电动汽车与相关电池产业的不断发展，为能源数字空间的储能发展带来更多的想象空间。
电动汽车作为电力能源的消费者，也同时扮演着储能的角色，而这种海量的时空离散式储能个体，又为能源元宇宙提供更为丰富的元素。
是的，这又是一个脱胎于“模拟地球”的、妥妥的“虚拟充电宝”。
五、超越“千里眼”与“顺风耳”
2021 年 8 月 25 日，CCTV-2（中央电视台财经频道）《经济信息联播》报道了一则题为《光伏发电进入平价时代，智能化运维降本增效》的新闻，讲述青海省立足海南州丰富的光照资源和荒漠化土地，围绕清洁能源产业而展开的故事。
青海省海南州正在打造全球最大的清洁能源基地（截至 2021 年 8 月累计完成 1860 万千瓦），其中已经建成的 220 万千瓦全球单体最大光伏电站，占地面积 56 平方公里，这相当于在 8000 个标准足球场大小的土地上，铺设了 2000 万块光伏电池板。
人们通常很难想象，运营与维护的成本会有多高。
对于能源行业来讲，在净零排放情境下，全球发电厂 2050 年的运维成本将接近 1 万亿美元，这其中可再生能源的运维成本将达到 7800 亿美元，其中大部分将用于满足规模大幅扩大的风能和太阳能光伏发电所需，仅海上风电就将占 900 亿美元。
这个全球最大的单体光伏电站，却采取了截然不同的运维策略——将传统光伏电站变成数字孪生智能光伏电站——其运维效率可以提升 50%以上。
比如，一个 100 兆瓦的电站，面积相当于 100 多个足球场大小，只是巡检电站里的组件原来人工需要 2 个月才能完成，在智能光伏电站里借助数字化的手段——从设备到系统的数字化、孪生化——只需要鼠标轻轻一点，20 分钟就能完成对全部组件的检测。
从 2 个月的人工巡检，到短短 20 分钟的自动化巡检，数字孪生系统带来的效率提升和成本节约是指数级的。
能源元宇宙中的智能运维帮助这个光伏电厂大幅降低了成本。这个成本低到什么样的程度呢？
根据节目报道：青海的火电标杆电价是每度 3.247 角，现在的光伏电站的上网电价是 2.2 角，这个比火电已经低了 1 角钱了。
所以目前在青海建设光伏电站，已经进入了一个平价的时代。能源元宇宙对新能源的运维效能提升至关重要。
这不难理解，在迅速完成了一系列规划动作与建设目标之后，能源元宇宙对现实能源世界在运维方面的辅助作用已经显而易见了，此外，还能够大幅降低运维成本。
借助 IoT 技术，能源元宇宙能够实时感知现实能源世界的脉搏，并且“望闻问切”，样样精通，无论是对于能源本体的状态监测，还是关于人员环境、机器设备、物品物料等各个方面的指标，都一刻不停、一字不差地刻画到了能源元宇宙之中。
更加厉害的是，能源元宇宙具备未卜先知的“最强大脑”，基于机器学习与深度学习技术，比如，电厂和设备热力学模型、异常模型和检测方法、生命周期模型、动态估算和模型调整、流动和燃烧模型等，我们能够在能源元宇宙中推演和预测各类设施、设备未来可能发生的故障或者问题，进而未雨绸缪，将潜在的重大风险扼杀于摇篮之中。
如果说机器学习与深度学习赋予了能源元宇宙一个“最强大脑”，那么机器人技术则为其嫁接了有力而灵巧的四肢。
而让机器人加速学习现实能源世界的恰恰就是能源元宇宙，无论是常规的巡检，还是运输、操作、维护等，都能够帮助它们快速上岗、熟练上岗。
另外一个非常典型的场景是能源的输送。
化石能源的输送以海运、陆运交通工具，以及跨越千山万水的管道等各种方式进行着，而电力能源的输送则更加依赖于电力传输网络。
电力输送线路作为能源设施，正在逐步映射到能源数字空间这个能源元宇宙之中。
在国家电网河北省电力公司 2021 年发布的《数字孪生电网白皮书》中，电缆线路是其中一个典型应用场景。
我们欣喜地看到，国内一些数字孪生科技公司也在这个领域初见成果。
电缆线路的元宇宙化，主要基于物联网、大数据、三维建模、人工智能等技术，将三维模型与设备台账、运行数据、环境信息进行有机融合，可直观地监测电缆线路的运行状态和电缆隧道内的环境信息，从而达到虚拟巡视的目的。
技术人员将电网的输电线路全域可视化呈现，并在虚拟场景中实时同步天气情况、输电线路设备状态、输电线路物联网设备检测信息等，处于偏远地区的输电通道的运行状况通过可视化管理运营平台也可实时掌控。
图 10.2 数字孪生输配电管理
六、从虚拟能源货币到绿电持证上场
2021 年 9 月，一则来自《经济日报》的能源新闻引起能源界的广泛关注：我国绿色电力交易试点正式启动——绿电消费有了“中国方案”。
9 月 7 日，来自 17 个省份的 259 家市场主体，以线上、线下方式完成了 79.35 亿千瓦时的绿色电力交易，这是当天我国绿色电力交易试点正式启动后的首次交易。
而参与首次绿电交易的所有市场主体都收到了一份绿色电力消费证明。
什么是“绿色电力消费证明”？
类比一下，这是一张好比超市里的有机蔬菜的身份证明。
绿色电力消费证明，简称“绿证”，利用区块链公开透明、多方共识、防篡改等技术特点，记录了绿电生产、传输、交易、消费等全流程信息，且不可篡改，具备全国唯一性和权威性，实现了绿色电力全生命周期的追踪溯源。
早在 2016 年，一份《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》就明确提出，“建设能源互联网的市场交易体系，培育虚拟能源货币等新型商业模式。”这是中国在能源领域较早的代币尝试。
新能源时代，如何让绿色电力从源头就“根正苗红”地得到消费者的认可，甚至获得一定的溢价——就好像超市里随处可见的有机蔬菜等农产品一样——是个非常有价值的课题。
但电力看不见摸不着，而且从哪来、到哪去、消耗在哪，凭肉眼是难以追踪的。那怎样才能完成值得信赖的标记呢？
这个难题，对于数字化的能源元宇宙来讲，简直再适合不过了。元宇宙将区块链技术运用得炉火纯青，并打造了一个可以称之为运行根基的数字经济体系。
在新能源系统中，电力并不是唯一，还包含煤、油、热、气、等多种形式的能源，多种能源主体的整个生命周期基于区块链技术分布式运行，完整记录运行状态和能源成本，为多能源的深度融合提供了技术支撑，承载着从物理属性到信息属性再到经济属性的转换职能。
区块链技术再次和元宇宙碰撞出了火花，只是这次是在能源元宇宙这个能源数字空间中，消费的商品不仅仅是数字世界中的数字产品，而且是现实世界中时时刻刻都在光速流淌着的电力。
因此，也有人称这个区块链技术为能源区块链技术。
在能源互联网中，物理流支撑电力传输，信息流在物理流的基础上进行运维和信息流转，与物理流深度融合、双向流动。
能源区块链赋予能源元宇宙强大且富有生命力的经济系统，是一个连接能源数字空间与物理经济体系的枢纽，使得能源元宇宙具备令人无法想象的内生长力。
在不远的将来，你家屋顶上的光伏发电也可以并入电网进行交易了——并且是可溯源的百分之百“绿色产品”。
同时，你家里动辄耗电一两百度的电动汽车，也可以在电网的波峰浪谷间，通过储能调节电网负荷，同时获取收益——这一切同样都被能源区块链清清楚楚地记录下来。
与此同时，同样被记录下来的，还有来自我们每一个有责任心的公民对全社会新能源变革的贡献！
七、无限向上生长的能源元宇宙
新能源的本质，在于从能源依赖转向技术依赖。
传统的化石能源曾经代表着无可限量的财富，而新能源革命则更多地体现、迸发与沉淀技术的宏伟价值。
在人类正在步入的新能源时代，能否更加便利地获得为人类可用的能源的关键，在于技术的先进程度。
能源生产、能源输送、能源存储、能源分配、能源消费、能源交易，都对数字技术产生前所未有的依赖，无一不在变得数字化，并加速形成能源领域特有的数字空间，与“地球克隆体”一起，拉开能源元宇宙的全新大幕。
脱胎于“地球克隆体”的能源元宇宙，以时空智能承载着信息的流淌，以数据智能记载着能量的变换，一方面以全面而完善的数字空间来强化能源及其相关技术的发展，另一方面也使得能源元宇宙自身变得更加强大和富有生命力。
在数字时代，元宇宙中的数字身份与新能源结合，则使得能源行业从传统的中心架构开始向着去中心化发展，包括生产、储存、消费与交易。
未来，自带数字孪生体的工业产品将层出不穷，很多产品将带上新能源的标签，比如，新能源汽车、家用屋顶光伏发电、家用储能设施等，这些将成为未来能源元宇宙不可或缺的元素——从诞生之日起，便具备天然的数字身份，或者称之为数字原生，并连通虚拟与现实世界。
而民众——无论个人还是企业，将以时空更加灵活便利、全程更加可信可控的方式，获得更加广阔的能源市场参与和建设机会。
新能源时代，元宇宙平台所推崇的众创、众智、众享，也将被迅速纳入能源元宇宙的技术运营体系中。
对于基础设施的建设，这个地球上可能再没有其他国家拥有比中国更加丰富的心得。
而如今，我国正在完善各类新基建。元宇宙正是建立在这些坚实的新基建基础之上，这其中也包括能源元宇宙。
能源元宇宙加速走进我们的世界，不仅仅是因为能源设施的元宇宙化，更加体现在人类正在基于“双碳”的宏伟目标，构建一个全新的、可持续发展的能源世界。
未来已来，新能源革命正在成长为一种面向全人类共同参与的能源变革壮举。
如果说互联网的下一站是“全真互联网”，元宇宙是互联网的终极形态，那么能源元宇宙正在发生的演进，则以无限向上生长的姿态，正在成为变革进程中的加速器。