在數(shù)字技術(shù)蓬勃發(fā)展的浪潮下，數(shù)字經(jīng)濟(jì)正深刻改變著人類的生產(chǎn)和生活方式，推動(dòng)各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，也為能源行業(yè)發(fā)展提供了新機(jī)遇。
能源企業(yè)將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于能源生產(chǎn)、傳輸和消費(fèi)各環(huán)節(jié)中，以構(gòu)筑更加高效、清潔、經(jīng)濟(jì)、安全的現(xiàn)代能源體系，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，重塑能源發(fā)展態(tài)勢(shì)。應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)為能源領(lǐng)域帶來(lái)哪些影響？能源數(shù)字化的發(fā)展路徑和趨勢(shì)又是什么？
能源數(shù)字化的演進(jìn)路徑
能源數(shù)字化的發(fā)展大致分為能源信息化、能源智能化和能源智慧化三個(gè)階段。各階段分別以數(shù)據(jù)采集傳輸、能源系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)分析處理、能源系統(tǒng)優(yōu)化控制，以及數(shù)據(jù)集成融合、能源系統(tǒng)虛擬重構(gòu)為重點(diǎn)。
第一階段為能源信息化階段，是數(shù)字化發(fā)展的初級(jí)階段。該階段以能源生產(chǎn)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)中基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)采集和對(duì)信息通信類技術(shù)的應(yīng)用為主，缺乏對(duì)數(shù)據(jù)的智能分析與處理，且能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)等環(huán)節(jié)的信息相對(duì)封閉，數(shù)據(jù)流未形成閉環(huán)，數(shù)據(jù)缺乏一致性，對(duì)很多信息難以進(jìn)行集中訪問(wèn)與處理。此階段，企業(yè)創(chuàng)新與變革初見(jiàn)端倪，新的理念、業(yè)務(wù)流程和商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式正處于醞釀、發(fā)酵和試錯(cuò)的過(guò)程中。
第二階段為能源智能化階段，是數(shù)字化發(fā)展的中級(jí)階段。該階段，數(shù)字化技術(shù)的整合式應(yīng)用覆蓋了能源生產(chǎn)、傳輸和消費(fèi)各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了終端設(shè)備信息的全面感知、能源各環(huán)節(jié)各要素互聯(lián)互通、人與物之間的協(xié)同交流。在此階段，能源企業(yè)通過(guò)對(duì)閉環(huán)數(shù)據(jù)的深度共享和智能分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類資源的優(yōu)化配置，并且能充分發(fā)揮前瞻感知、主動(dòng)預(yù)警和超前防御的風(fēng)險(xiǎn)控制優(yōu)勢(shì)，保障能源系統(tǒng)靈活、安全、高效、可靠運(yùn)行。
第三階段為能源智慧化階段，是數(shù)字化發(fā)展的高級(jí)階段。屆時(shí)，實(shí)體模型與數(shù)字模型深度融合，現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界實(shí)時(shí)互饋，能通過(guò)虛擬世界的數(shù)字復(fù)盤及演算能力預(yù)言并重構(gòu)現(xiàn)實(shí)。能源系統(tǒng)將具有自動(dòng)化的智慧決策能力，相關(guān)元素能夠自治自愈，支撐高度無(wú)人化的智慧運(yùn)作，徹底重塑能源生產(chǎn)、傳輸和消費(fèi)方式。隨著相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)迭代創(chuàng)新，能源數(shù)字化將對(duì)能源結(jié)構(gòu)、能源效率和能源安全等產(chǎn)生顯著影響。
當(dāng)前，能源行業(yè)整體處于第一階段向第二階段邁進(jìn)過(guò)程。各類能源系統(tǒng)由于特性差異，發(fā)展程度不盡相同。電力系統(tǒng)信息化基礎(chǔ)較好，并積極探索泛在物聯(lián)的數(shù)字化技術(shù)集成創(chuàng)新，已經(jīng)進(jìn)入能源智能化階段，是能源數(shù)字化的先行領(lǐng)域。
數(shù)字化技術(shù)改變能源生產(chǎn)傳輸和消費(fèi)方式
近年來(lái)，以“大云物移智鏈”等為代表的數(shù)字化技術(shù)在不同領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。按照數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理等環(huán)節(jié)的不同，在能源領(lǐng)域應(yīng)用的數(shù)字化技術(shù)可分為終端感知類、信息通信類、數(shù)據(jù)智能類和集成應(yīng)用類四類。
伴隨著能源革命和數(shù)字革命的深度融合，能源數(shù)字化將開(kāi)啟能源與信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新的嶄新一頁(yè)。數(shù)字化技術(shù)將助力能源生產(chǎn)挖潛增效，保障能源傳輸高效運(yùn)行，促進(jìn)能源消費(fèi)優(yōu)化升級(jí)。
●助力能源生產(chǎn)挖潛增效
數(shù)字化技術(shù)可促進(jìn)化石能源開(kāi)發(fā)利用。如在勘探環(huán)節(jié)，借助終端感知類技術(shù)，油氣生產(chǎn)企業(yè)可精準(zhǔn)獲取地震成像、地質(zhì)建模信息，顯著提升勘探效率和油氣可探明儲(chǔ)量。在開(kāi)采環(huán)節(jié)，終端感知技術(shù)的升級(jí)將提高化石能源開(kāi)采成功率，降低開(kāi)采成本；隨著運(yùn)算支撐技術(shù)的成熟，開(kāi)采建模速度將進(jìn)一步提升；工業(yè)機(jī)器人及自動(dòng)化智能機(jī)器人的應(yīng)用則有望助力油氣自動(dòng)鉆井和煤炭無(wú)人開(kāi)采實(shí)現(xiàn)，挖掘可采資源潛力，提升安全性。在維護(hù)環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)智能類技術(shù)的應(yīng)用將有助于油氣生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)展預(yù)防性維護(hù)、及時(shí)故障預(yù)警等。
數(shù)字化技術(shù)能助力清潔能源高效利用。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，風(fēng)機(jī)、光伏電池等設(shè)備廠商可利用大數(shù)據(jù)、智能算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣象、風(fēng)場(chǎng)、日輻射等自然、地理?xiàng)l件的3D精確建模，提高研發(fā)效率、縮短設(shè)計(jì)周期、提升設(shè)備可靠性。在建設(shè)環(huán)節(jié)，借助傳感器、無(wú)人機(jī)，工程建設(shè)者能夠智能監(jiān)測(cè)資源分布、并網(wǎng)需求和地理位置等信息，并利用數(shù)據(jù)智能類技術(shù)，優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)選址，提高資源利用率和投資回報(bào)率，縮減建設(shè)成本。在運(yùn)行環(huán)節(jié)，利用數(shù)據(jù)智能類技術(shù)，結(jié)合終端感知數(shù)據(jù)、氣象預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)等，工作人員可更精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)與調(diào)控風(fēng)電、光伏發(fā)電出力，提高清潔能源利用率。在維護(hù)環(huán)節(jié)，對(duì)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用使企業(yè)精細(xì)化智能運(yùn)維成為可能，提高運(yùn)營(yíng)效率和安全性。
●保障能源傳輸高效運(yùn)行
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，能源企業(yè)引入高級(jí)傳感設(shè)備，采用認(rèn)知計(jì)算和信息通信類技術(shù)，將調(diào)整優(yōu)化油氣和電網(wǎng)的骨干傳輸管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)感知層信息采集系統(tǒng)間的互聯(lián)互通與聯(lián)動(dòng)智能防御，保障傳輸安全，提高能源傳輸效率。
在油氣管網(wǎng)及電力系統(tǒng)的調(diào)度、變電、配電及營(yíng)銷等環(huán)節(jié)，相關(guān)企業(yè)通過(guò)對(duì)終端傳感類技術(shù)、可穿戴設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等廣泛應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各元素實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程立體化、可視化監(jiān)控和管理，提升管理和維護(hù)效率。從遠(yuǎn)期看，智能算法技術(shù)將支撐智能預(yù)警及預(yù)防性維護(hù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡檢和智能精準(zhǔn)決策。
在優(yōu)化調(diào)度控制性能方面，油氣管網(wǎng)和智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺(tái)將為企業(yè)各類業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一的技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐，促進(jìn)能源流、數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)流“三流合一”。企業(yè)依托大數(shù)據(jù)、智能算法技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)信息深度挖掘；利用運(yùn)算支撐技術(shù)，可提升平臺(tái)計(jì)算力和響應(yīng)力，增強(qiáng)人工智能效果。
●促進(jìn)能源消費(fèi)優(yōu)化升級(jí)
工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)可借助大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，利用終端傳感器實(shí)時(shí)采集的感知數(shù)據(jù)和歷史用能數(shù)據(jù)，研判設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，相關(guān)技術(shù)可支撐需求響應(yīng)優(yōu)化方案的形成，幫助生產(chǎn)企業(yè)合理安排用電時(shí)間和組織生產(chǎn)。未來(lái)，隨著認(rèn)知計(jì)算的發(fā)展和智能機(jī)器人的普及，智能用能決策將持續(xù)提升企業(yè)的能源管理水平。
而區(qū)塊鏈等技術(shù)的逐步成熟將為電動(dòng)汽車車主獲取充電樁信息與交易結(jié)算等提供更便捷的解決方案。同時(shí)，運(yùn)算支撐技術(shù)將支撐電動(dòng)汽車作為靈活性負(fù)荷和儲(chǔ)能參與智能電網(wǎng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)車網(wǎng)優(yōu)化互動(dòng)。未來(lái)，隨著5G和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，以及多媒體信息采集、顯示技術(shù)等進(jìn)階發(fā)展，交通用能格局將重塑，汽車租賃、汽車共享、無(wú)人駕駛、物流運(yùn)輸?shù)确?wù)模式將被重構(gòu)，助力車路協(xié)同，實(shí)現(xiàn)智能交通。
對(duì)智慧樓宇建設(shè)來(lái)說(shuō)，終端傳感器的廣泛安裝和機(jī)器學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用，將支撐智慧樓宇能源管理系統(tǒng)構(gòu)建。這一系統(tǒng)連接建筑內(nèi)部的安保、暖通、火警、給排水等系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)時(shí)感知的溫濕度等環(huán)境參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)照明、供熱、制冷、除濕、加濕、通風(fēng)、凈化等設(shè)備的自動(dòng)控制。同時(shí)，隨著物聯(lián)網(wǎng)和信息通信類技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，可穿戴智能設(shè)備、智能安防、高端智能家電等在居民家庭中會(huì)越來(lái)越普遍，并覆蓋安防、健康、醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域。
如何把握能源數(shù)字化發(fā)展方向
數(shù)據(jù)信息正成為能源領(lǐng)域新的關(guān)鍵生產(chǎn)要素，未來(lái)能源數(shù)字化發(fā)展將呈現(xiàn)出“技術(shù)多樣化”“應(yīng)用個(gè)性化”“系統(tǒng)智能化”“交互網(wǎng)絡(luò)化”“場(chǎng)景平臺(tái)化”等特點(diǎn)。要把握能源數(shù)字化發(fā)展方向，做好能源數(shù)字化頂層設(shè)計(jì)，對(duì)照能源數(shù)字化演進(jìn)路徑，制定中長(zhǎng)期戰(zhàn)略規(guī)劃，圍繞技術(shù)方向、應(yīng)用場(chǎng)景、實(shí)施路徑等形成能源數(shù)字化的頂層設(shè)計(jì)方案，提高工作的系統(tǒng)性、整體性和協(xié)同性。
找準(zhǔn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，明確能源數(shù)字化發(fā)力重點(diǎn)。能源企業(yè)應(yīng)立足數(shù)字化技術(shù)的最新進(jìn)展，結(jié)合能源領(lǐng)域發(fā)展關(guān)鍵短板，在油氣資源勘探開(kāi)發(fā)、新能源高效利用、能源網(wǎng)絡(luò)智能運(yùn)行、終端用能智慧優(yōu)化等領(lǐng)域推動(dòng)數(shù)字化技術(shù)深度應(yīng)用，形成數(shù)字與實(shí)體深度交融、信息流與能量流耦合驅(qū)動(dòng)的新型發(fā)展模式，有效促進(jìn)相關(guān)環(huán)節(jié)的質(zhì)量變革、效率變革、動(dòng)力變革。
制定支持政策，營(yíng)造能源數(shù)字化發(fā)展環(huán)境。政府應(yīng)出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)能源企業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、相關(guān)高科技企業(yè)、金融企業(yè)、制造企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)間合作，并支持能源企業(yè)開(kāi)展業(yè)態(tài)創(chuàng)新，適度放寬對(duì)數(shù)字化發(fā)展催生的新業(yè)務(wù)的監(jiān)管；同時(shí)，有效識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)，制定相關(guān)制度、規(guī)范和規(guī)則，以保障企業(yè)數(shù)據(jù)安全，規(guī)范能源企業(yè)間信息交互。
突破核心技術(shù)，提升能源數(shù)字化賦能能力。相關(guān)企業(yè)應(yīng)圍繞各類數(shù)字化技術(shù)及其在能源系統(tǒng)中的應(yīng)用開(kāi)展深入研究，尤其是針對(duì)數(shù)據(jù)智能類技術(shù)，加強(qiáng)算法研究與場(chǎng)景應(yīng)用設(shè)計(jì)，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，建立以能源企業(yè)和相關(guān)數(shù)字化高新技術(shù)企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研深度融合的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系，以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)突破技術(shù)瓶頸、破解發(fā)展難題。
（作者單位：國(guó)網(wǎng)能源研究院有限公司）
