近年來，移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字信息技術(shù)得到迅猛發(fā)展，全球經(jīng)濟(jì)社會正在形成新的發(fā)展圖景，世界各國和企業(yè)紛紛開啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化技術(shù)浪潮下，數(shù)字經(jīng)濟(jì)作為新生業(yè)態(tài)正在深刻改變著人們的生產(chǎn)和生活方式，成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的新動力。華為發(fā)布的《2018全球聯(lián)接指數(shù)（GCI）報(bào)告》預(yù)測，到2025年，全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)規(guī)模將達(dá)23萬億美元，這相比2017年12.9萬億美元的規(guī)模，增長接近一倍。
數(shù)字化技術(shù)日益融入能源產(chǎn)業(yè)，重大創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)。國際范圍看，能源數(shù)字化已初顯光芒，將重塑能源發(fā)展業(yè)態(tài)。能源數(shù)字化是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，也是趨勢，國際能源企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)科技企業(yè)密切合作，提前布局。本文圍繞區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)方向，選取了30余個(gè)國外典型能源企業(yè)的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用案例，以反映近幾年國際上數(shù)字化技術(shù)在能源生產(chǎn)、輸送、交易、消費(fèi)及監(jiān)管等環(huán)節(jié)的應(yīng)用進(jìn)展和方向，為國內(nèi)能源數(shù)字化發(fā)展提供借鑒。
一、區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用
隨著比特幣的出現(xiàn)，區(qū)塊鏈（blockchain）技術(shù)開始被人們知曉。區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種新的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，可增加能源互聯(lián)網(wǎng)中多利益主體的相互信任，其去中心化、公開、透明等特性與能源互聯(lián)網(wǎng)的理念相符，并且在能源領(lǐng)域獲得了越來越多的關(guān)注。區(qū)塊鏈在能源領(lǐng)域的應(yīng)用，目前主要集中在分布式能源系統(tǒng)、能源交易平臺建設(shè)、電動汽車充電、碳追蹤、智能設(shè)備連接和能源生產(chǎn)來源證書等方面。
從全球角度來看，目前世界上較為成型的能源區(qū)塊鏈項(xiàng)目主要集中在歐美國家和澳大利亞。大觀點(diǎn)研究公司（Grand View research）預(yù)計(jì)，到2024年，全球區(qū)塊鏈科技市場規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到75.9億美元。根據(jù)行業(yè)調(diào)研機(jī)構(gòu)GTM Research最新發(fā)布的《2018能源領(lǐng)域區(qū)塊鏈發(fā)展》報(bào)告，能源已經(jīng)成為區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域之一。報(bào)告顯示，在其統(tǒng)計(jì)調(diào)查范圍內(nèi)，已經(jīng)有122家區(qū)塊鏈初創(chuàng)公司活躍在能源領(lǐng)域，其中有54家公司是2017年成立的。GTM Research的統(tǒng)計(jì)顯示，僅2017年一年，就有超過9億美元的風(fēng)險(xiǎn)投資進(jìn)入能源行業(yè)的區(qū)塊鏈應(yīng)用領(lǐng)域。而截至目前，全球范圍內(nèi)僅在電力行業(yè)內(nèi)就有超過70個(gè)區(qū)塊鏈相關(guān)示范項(xiàng)目正在部署或是規(guī)劃之中。
（一）促進(jìn)分布式能源直接交易
分布式被視為區(qū)塊鏈技術(shù)在能源中最具前景的應(yīng)用方向。現(xiàn)有的集中式多級管理能源系統(tǒng)不僅復(fù)雜，而且消耗資金。而區(qū)塊鏈技術(shù)可以將能源生產(chǎn)商和能源消費(fèi)者（首先是電力生產(chǎn)商和電力消費(fèi)者）直接聯(lián)系起來，從而簡化各方的相互關(guān)系和相互影響。預(yù)計(jì)在這種新型的能源系統(tǒng)中，小型分布式電源（通常是指可再生能源的分布式電源）生產(chǎn)的電力將直接通過微電網(wǎng)供應(yīng)給終端電力用戶。利用區(qū)塊鏈技術(shù)，發(fā)電量和用電量將通過智能電表計(jì)量，交易業(yè)務(wù)和支付業(yè)務(wù)將通過智能合同的控制以數(shù)字貨幣的形式實(shí)現(xiàn)。如此一來，電力公司或代理商將無需參與其中。能源大宗商品交易和分布式能源電力交易（P2P交易）是目前區(qū)塊鏈在能源行業(yè)的主要應(yīng)用場景，尤其是對于分布式光伏發(fā)電，由于其電壓等級較低無法遠(yuǎn)距離傳輸，通過區(qū)塊鏈可以實(shí)現(xiàn)用戶和發(fā)電者之間的點(diǎn)對點(diǎn)交易。
案例1：LO3 Energy搭建居民P2P電力交易微網(wǎng)
2016年4月美國能源公司LO3 Energy與西門子數(shù)字電網(wǎng)以及比特幣開發(fā)公司Consensus Systems合作，建立了布魯克林微電網(wǎng)——基于區(qū)塊鏈系統(tǒng)的可交互電網(wǎng)平臺TransActive Grid。該項(xiàng)目是全球第一個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的能源市場。這個(gè)微網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了社區(qū)間居民的點(diǎn)對點(diǎn)電力交易，允許用戶通過智能電表實(shí)時(shí)獲得發(fā)電、用電量等相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過區(qū)塊鏈向他人購買或銷售電力能源。用戶可以不需要通過公共的電力公司或中央電網(wǎng)就能完成電力能源交易。用戶通過手機(jī)APP在自家智能電表區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)上發(fā)布相應(yīng)智能合約，基于合約規(guī)則，通過西門子提供的電網(wǎng)設(shè)備控制相應(yīng)的鏈路連接，實(shí)現(xiàn)能源交易和能源供給。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的效率，該平臺不僅要對生成的和存儲的能量進(jìn)行管理，而且還要處理消費(fèi)者的靈活性選擇。
案例2：Power Ledger構(gòu)建太陽能發(fā)電余電上網(wǎng)交易系統(tǒng)
Power Ledger成立于澳大利亞的珀斯，由澳大利亞的區(qū)塊鏈軟件公司Ledger Assets創(chuàng)立。Power Ledger使用基于區(qū)塊鏈的軟件構(gòu)建一個(gè)P2P的太陽能發(fā)電余電上網(wǎng)交易系統(tǒng)。不同于比特幣采用的POw（工作量證明）機(jī)制，Power Ledger采用的是POS（權(quán)益證明）機(jī)制，區(qū)塊鏈由Ledger Assets公司開發(fā)，名為Ecochain。該區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用使得在電能產(chǎn)生時(shí)系統(tǒng)就能確定電能的所有者，然后通過一系列交易協(xié)議完成電能所有者和消費(fèi)者之間的交易，住戶可以直接將余電賣給其他住戶，出售價(jià)格也高于直接出售給電力公司的價(jià)格，電能的生產(chǎn)者獲得了更大的收益，電能的消費(fèi)者也獲得了更低的用電成本。
Power Ledger計(jì)劃通過P2P電力交易業(yè)務(wù)模式及其軟件獲得營業(yè)收入。Power Ledger于2017年上半年在珀斯市區(qū)推出覆蓋80個(gè)家庭的正式版交易系統(tǒng)，這是歷史上首個(gè)投入使用的P2P電力交易系統(tǒng)。Power Ledger目前已經(jīng)進(jìn)行了三次電力交易實(shí)驗(yàn)，但總體上還處于示范階段，交易系統(tǒng)的穩(wěn)定性尚未得到認(rèn)證。同時(shí)，未來大規(guī)模推廣時(shí)可能遇到的技術(shù)問題將成倍出現(xiàn)，Power Ledger的技術(shù)團(tuán)隊(duì)將面臨極大的挑戰(zhàn)。
（二）優(yōu)化能源大宗商品交易流程
能源產(chǎn)品交易可以作為信息打包成為區(qū)塊，區(qū)塊內(nèi)的電力、油氣交易基于共同市場機(jī)制完成。數(shù)字化貫穿整個(gè)能源價(jià)值鏈，越來越多大型能源公司和大宗商品交易商紛紛進(jìn)軍區(qū)塊鏈領(lǐng)域。以石油交易為例，石油交易長期以來主要通過生產(chǎn)商、供應(yīng)商、承包商、分包商、煉油商和零售商進(jìn)行，追蹤原油的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)移基本無法實(shí)現(xiàn)。引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)不僅能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)前所未有的效率，同時(shí)降低交易成本和風(fēng)險(xiǎn)。
案例1：VAKT能源貿(mào)易
2017年，BP、殼牌和挪威國家石油公司（Equinor）等大型石油公司已與大型銀行和貿(mào)易公司聯(lián)合推出了一個(gè)基于區(qū)塊鏈的能源大宗商品交易平臺VAKT。該平臺打破了油氣公司和大宗商品交易商長久以來的“紙質(zhì)”交易模式，進(jìn)而轉(zhuǎn)向更透明、更便捷、更便宜的“電子”模式。美國第二大石油公司雪佛龍、法國石油巨頭道達(dá)爾以及印度信實(shí)工業(yè)集團(tuán)也宣布加入VAKT。這是VAKT自2018年11月底投入使用以來迎來的首批客戶，也是引入的新一批戰(zhàn)略投資股東。VAKT順利投入使用后，創(chuàng)始股東公司隨即利用該平臺進(jìn)行了北海原油交易。
據(jù)了解，VAKT通過有效利用區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢，能夠簡化傳統(tǒng)對賬業(yè)務(wù)流程，消除紙質(zhì)文件，繼而提高整個(gè)貿(mào)易生命周期效率，并創(chuàng)造更多全新的貿(mào)易融資機(jī)會。VAKT的目標(biāo)是在2019年將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到美國原油管道和歐洲西北部的成品油駁船，旨在逐步實(shí)現(xiàn)支持所有實(shí)際交易能源市場的目標(biāo)。
案例2：BP、殼牌等石油巨頭開發(fā)油氣交易平臺
2017年11月，BP、殼牌和挪威國家石油公司宣布，將聯(lián)合開發(fā)一個(gè)基于區(qū)塊鏈的實(shí)時(shí)能源交易平臺，并稱之為是石油和天然氣市場中的“第一個(gè)企業(yè)級”區(qū)塊鏈解決方案。目前該平臺已經(jīng)啟動，旨在幫助貿(mào)易公司用智能合約取代紙質(zhì)文件，通過自動化流程幫助企業(yè)降低成本，減少錯(cuò)誤并提高交易后流程的效率。
2018年9月，殼牌、BP、挪威國家石油公司和銀行業(yè)巨頭花旗銀行推出新的區(qū)塊鏈平臺komgo SA，以促進(jìn)石油和天然氣交易。該平臺以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)者預(yù)計(jì)交易操作能夠在數(shù)分鐘內(nèi)得到執(zhí)行。同時(shí)，該平臺還能提高商品交易的透明度，降低詐騙的風(fēng)險(xiǎn)。原油及其他商品供應(yīng)鏈的眾多參與者無需互相發(fā)送大量文件以確認(rèn)每一個(gè)交易步驟。相反，交易者能夠使用數(shù)字信用證，從而更快地完成交易的執(zhí)行。komgo SA首個(gè)操作是北海的原油運(yùn)輸。2019年初，通過平臺的交易將會拓展至新領(lǐng)域，金屬和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)合同將得到落實(shí)。此后，平臺的適用范圍將不斷擴(kuò)大。
（三）便利電動汽車充電與共享
在綠色、低碳、節(jié)能交通的背景下，越來越多的購車消費(fèi)者選擇電動汽車。但目前在電動汽車的即時(shí)充電應(yīng)用場景中，面臨著多家充電公司支付協(xié)議復(fù)雜、支付方式不統(tǒng)一、充電樁相對稀缺、充電費(fèi)用計(jì)量不精準(zhǔn)等問題。區(qū)塊鏈在解決這些問題上提供了技術(shù)方案。將其用于充電站運(yùn)營平臺，有利于改善電動汽車充電的不便之處，對充電基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行有效管理，強(qiáng)化安保系統(tǒng)，促進(jìn)共享電池和共享能量的共同作用。
案例1：德國Innogy共享充電樁
德國能源巨頭Innogy和物聯(lián)網(wǎng)平臺企業(yè)Slock.it合作推出基于區(qū)塊鏈的電動汽車點(diǎn)對點(diǎn)充電項(xiàng)目。用戶無需與電力公司簽訂任何供電合同，只需在智能手機(jī)上安裝Share&Charge APP，并完成用戶驗(yàn)證，即可在Innogy廣布?xì)W洲的充電樁上進(jìn)行充電，電價(jià)由后臺程序自動根據(jù)當(dāng)時(shí)與當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)負(fù)荷情況實(shí)時(shí)確定。由于采用了區(qū)塊鏈技術(shù)，整個(gè)充電和電價(jià)優(yōu)化過程是完全可追溯和可查詢的，因此極大地降低了信任成本。需要充電時(shí)，從APP中找到附近可用的充電站，按照智能合約中的價(jià)格付款給充電站主人。不過，這種收費(fèi)方式目前還沒有得到普及，即使在德國，以太坊錢包只是一部分人的選擇。
案例2：JuiceNet軟件平臺P2P充電模式
eMotorWerks發(fā)布了雙向JuiceNet軟件平臺。JuiceNet是一個(gè)由市場主導(dǎo)的物聯(lián)網(wǎng)平臺，該平臺組織了電動汽車充電站的分布式網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合了共享和充電兩大特點(diǎn)，允許充電站用戶在其他電動車司機(jī)使用時(shí)收取費(fèi)用。該合作伙伴關(guān)系標(biāo)志著在北美地區(qū)啟用第一個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的P2P充電網(wǎng)絡(luò)。通過合作，使用者可以在地圖上查看可用充電樁的地點(diǎn)，還可以進(jìn)行評論打分。調(diào)查顯示，在美國有大約一半的電動汽車車主都會在家里安裝家用充電器，而這就可以帶來額外30萬套充電設(shè)備（目前美國的電動汽車保有量為70萬輛）。eMotorWerks創(chuàng)始人Val Miftakhov指出，家庭安裝充電設(shè)備要比公共場所成本低很多。家用充電設(shè)備安裝成本在600～1000美元之間，如果想要在公共場所安裝，最少也需要1萬美元。
案例3：電動汽車創(chuàng)造區(qū)塊鏈電子錢包
2016年，瑞士銀行、德國電力公司萊茵集團(tuán)（RWE）與汽車技術(shù)公司采埃孚（ZF）合作，為電動汽車創(chuàng)造區(qū)塊鏈電子錢包，令車主可以在電力收費(fèi)、停車收費(fèi)、甚至高速公路收費(fèi)時(shí)都能自動完成身份驗(yàn)證和支付過程。應(yīng)用區(qū)塊鏈電子錢包可以使用戶身份信息得到認(rèn)證。當(dāng)車主不需用車時(shí)，將其租出，通過電子形式就車的使用達(dá)成協(xié)議，再將協(xié)議編碼成智能條約，用車完成后，自動向用車人收取費(fèi)用，完成對車主的支付。無人駕駛電動汽車共享服務(wù)的車主和用戶間的結(jié)算、交易信息將同時(shí)更新，這將最大程度地降低從租車到付費(fèi)的交易成本，而這一切操作都沒有第三方參與。
（四）促進(jìn)智能設(shè)備連接和智能化調(diào)控
通過區(qū)塊鏈技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)控，智能設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)信息可以由區(qū)塊鏈連接在一起。當(dāng)前，部分地區(qū)現(xiàn)有電力設(shè)施存在安全隱患和電能浪費(fèi)，尤其一些偏遠(yuǎn)地區(qū)停電是常事。利用區(qū)塊鏈智能合約搭建新的電網(wǎng)成為可行的解決方案，目前一些初創(chuàng)企業(yè)正在嘗試和應(yīng)用這一技術(shù)，如美國LO3公司開發(fā)的基于微電網(wǎng)、鄰居間在區(qū)塊鏈上的電能交易系統(tǒng)。此外，區(qū)塊鏈技術(shù)還能夠使公司建立一個(gè)生產(chǎn)者的等級制度并使能源分配過程自動化，如追蹤可再生能源，該技術(shù)通過消除中間商幫助行業(yè)提高透明度，降低運(yùn)營成本。
案例1：Filament“龍頭”試驗(yàn)
美國公司Filament在澳洲實(shí)施區(qū)塊鏈技術(shù)和電力網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，用點(diǎn)對點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)來保證電力安全，同時(shí)充分利用了現(xiàn)有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)閑置的容量。美國公司Filament在澳大利亞偏遠(yuǎn)地區(qū)的電線桿上進(jìn)行所謂的“龍頭”（taps）試驗(yàn)，這些“龍頭”可以在10英里之內(nèi)直接通訊，因?yàn)殡娋€桿的間距一般大約是200英尺，故障電線桿上的動作探測器會通知200英尺外的電線桿。假設(shè)這個(gè)探測器存在故障，會按順序通知10英里內(nèi)的其他電線桿，然后通過120英里內(nèi)最近的回程網(wǎng)絡(luò)與公司通訊。客戶可以將手機(jī)、平板或計(jì)算機(jī)直接連接到設(shè)備，這個(gè)“龍頭”包含了很多傳感器——溫度、濕度、光和聲音，客戶可以用這些傳感器長期監(jiān)測和分析電網(wǎng)狀況。他們可以獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并通過授權(quán)將數(shù)據(jù)通過區(qū)塊鏈傳輸給其他用戶——政府、廣播員、電線桿制造商、環(huán)保部門。
案例2：韓國電力改善能源基礎(chǔ)設(shè)施
2018年11月，韓國最大的電力公用事業(yè)公司韓國電力公司（KEPCO）宣布，他們正在利用區(qū)塊鏈技術(shù)開發(fā)名為“未來微電網(wǎng)”的微電網(wǎng)項(xiàng)目。公司新的“KEPCO Open MG”框架將創(chuàng)建一個(gè)“開放能源社區(qū)”，通過現(xiàn)有微電網(wǎng)技術(shù)的元素與區(qū)塊鏈相結(jié)合來改善能源基礎(chǔ)設(shè)施，特別是當(dāng)?shù)氐臍淠芙?jīng)濟(jì)。該公司早期微電網(wǎng)主要包括小型光伏、風(fēng)力渦輪機(jī)和儲能系統(tǒng)，在提供穩(wěn)定電力方面面臨障礙。而KEPCO的開放式微電網(wǎng)將利用“額外的燃料電池”作為電源，以提高能源的自立性和效率，并且不會排放溫室氣體。
案例3：Iberdrola利用區(qū)塊鏈跟蹤可再生能源
西班牙可再生能源巨頭伊維爾德羅拉（Iberdrola）正在利用區(qū)塊鏈技術(shù)追蹤可再生能源，第一次試驗(yàn)項(xiàng)目是與Kutxa銀行合作完成的，測試很成功。在試點(diǎn)期間，Iberdrola的技術(shù)平臺監(jiān)控了可再生能源從兩個(gè)風(fēng)電廠和一家發(fā)電廠輸送到位于巴斯克地區(qū)和南部城市科爾多瓦的銀行辦公室的過程。該公司使用了能源網(wǎng)絡(luò)基金會的一個(gè)開源區(qū)塊鏈平臺，旨在在試點(diǎn)項(xiàng)目中滿足能源部門的監(jiān)管、運(yùn)營和市場需求。Iberdrola認(rèn)為區(qū)塊鏈將對能源產(chǎn)地證書的簽發(fā)流程作出貢獻(xiàn)，該證書能夠使客戶了解所使用能源的來源。這一去中心化的解決方案無需中間商，可以幫助能源產(chǎn)業(yè)增加透明度，同時(shí)削減運(yùn)營開支。上面提到的試點(diǎn)可以改進(jìn)石化產(chǎn)品的認(rèn)證過程，提高產(chǎn)品的安全認(rèn)證質(zhì)量，此舉每年可節(jié)省高達(dá)40萬歐元的成本。
（五）支持氣候行動 改進(jìn)碳排放交易
對于氣候行動，通過區(qū)塊鏈能夠改進(jìn)碳排放權(quán)交易、促進(jìn)清潔能源交易，如跟蹤和報(bào)告減少溫室氣體排放和避免重復(fù)計(jì)算、開發(fā)點(diǎn)對點(diǎn)的可再生能源交易平臺等。在全球氣候金融創(chuàng)新領(lǐng)域，消費(fèi)者可以用代表一定數(shù)量的能源生產(chǎn)的代幣或可交易的數(shù)字資產(chǎn)相互購買、銷售或交換可再生能源。區(qū)塊鏈技術(shù)還可以加強(qiáng)氣候融資流動，如幫助發(fā)展眾籌和P2P金融交易，以支持氣候行動，同時(shí)確保融資以透明的方式分配給項(xiàng)目。
●案例：Poseidon 消費(fèi)者利用區(qū)塊鏈支持氣候行動
波塞冬基金會（Poseidon Foundation）在倫敦推出全球首個(gè)零售平臺，能夠讓消費(fèi)者改變自身的碳足跡。Poseidon的平臺使用區(qū)塊鏈技術(shù)，將碳市場整合到銷售點(diǎn)交易中，讓零售商及其客戶在買賣日用品的同時(shí)，有機(jī)會為全球森林保護(hù)項(xiàng)目提供支持，繼而為針對氣候變化的行動提供支持。該零售平臺于2018年5月1日推出，已在美國冰淇淋巨頭BEN&JERRY'S位于倫敦沃德街的新設(shè)的冰淇淋店開展試運(yùn)行，試點(diǎn)非常成功，到目前為止已經(jīng)保護(hù)了4000多棵樹。Poseidon的Stellar區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)將碳積分分解為微交易，微交易可以附加到BEN&JERRY'S在倫敦Soho商店的每一勺冰淇淋里，BEN&JERRY'S和客戶因而可以在銷售點(diǎn)了解每次購買的碳排放量，而且可以提供實(shí)時(shí)彌補(bǔ)碳排放量影響的機(jī)會。另外，Poseidon還與利物浦市議會有合作，參與建設(shè)基于區(qū)塊鏈的碳信用體系（Cardbon Creidts System），目的是要在2020年時(shí)彌補(bǔ)該城市110%的碳排放量。
二、大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)應(yīng)用
近幾年，人工智能AI技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的各個(gè)場景，人工智能+家居、人工智能+醫(yī)療、人工智能+教育等隨處可見。而智能化離不開大數(shù)據(jù)的支撐，在“大數(shù)據(jù)時(shí)代”，數(shù)據(jù)將成為最有價(jià)值的資源。能源行業(yè)未來的發(fā)展主要在于優(yōu)化和預(yù)測，人工智能在能源領(lǐng)域可以進(jìn)行需求管理，通過對大量消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，了解消費(fèi)者的習(xí)慣、價(jià)值觀、動機(jī)和個(gè)性，預(yù)測消費(fèi)行為，制定更有效的策略。對于能源企業(yè)來說，人工智能基于海量大數(shù)據(jù)分析可以為行業(yè)提供有價(jià)值的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和指導(dǎo)信息，大幅度提高能源效率和降低成本，從根本上提升行業(yè)競爭力。
（一）石油勘探開發(fā)領(lǐng)域
人工智能是傳統(tǒng)能源行業(yè)的重要技術(shù)領(lǐng)域，石油勘探開發(fā)自然也受到了這一波新技術(shù)革命浪潮的影響。通過使用由人工智能支持的傳感器以及物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)處理收集數(shù)據(jù)和系統(tǒng)控制，可以降低現(xiàn)場作業(yè)的運(yùn)營成本。一旦人工智能在石油領(lǐng)域應(yīng)用成熟，將解禁地球上大量在過去無法開采的油氣田。一些開采成本較高的油氣田，也有望因此實(shí)現(xiàn)開采成本的大幅下降。
國際石油巨頭們早已進(jìn)軍人工智能領(lǐng)域。例如，法國石油巨頭道達(dá)爾公司與科技巨頭谷歌和微軟洽談，開發(fā)能源領(lǐng)域的定制人工智能，探索復(fù)雜的算法如何應(yīng)用于石油和天然氣領(lǐng)域。BP利用人工智能技術(shù)尋找新能源，已經(jīng)購買了為太空探索開發(fā)的人工智能技術(shù)來尋找更多的資源。美國最大的獨(dú)立石油生產(chǎn)商Pioneer Natural Resources利用人工智能提高鉆探油井的成功率。意大利石油和天然氣公司埃尼（Eni）通過運(yùn)營新的超級計(jì)算機(jī)來提高地震成像和地質(zhì)建模的準(zhǔn)確性。
（二）智能電網(wǎng)領(lǐng)域
電網(wǎng)的能量來源通常有很多，除了傳統(tǒng)的發(fā)電以外，還有來自風(fēng)能、太陽能等可再生能源的能量供應(yīng)，這使得運(yùn)營電網(wǎng)系統(tǒng)的過程變得更加復(fù)雜。借助人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的升級版，使電網(wǎng)具有更高級、更深層的人工智能，通過對大規(guī)模數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析，促使這個(gè)多源收集的過程更加穩(wěn)定和高效。未來，人工智能將成為智能電網(wǎng)的大腦，通過接入數(shù)以百萬計(jì)的傳感器數(shù)據(jù)，可對電力進(jìn)行實(shí)時(shí)分配、分析和決策，使能源分配與使用效率實(shí)現(xiàn)最大化。
案例1：西門子“主動網(wǎng)絡(luò)管理”
智能電網(wǎng)能夠在同一時(shí)間更好地管理不同類型的能源。西門子公司發(fā)布了一個(gè)軟件包來操作網(wǎng)絡(luò)，即所謂的“主動網(wǎng)絡(luò)管理”（ANM，active network management）。ANM的原理是通過跟蹤電網(wǎng)如何與不同能量負(fù)載相互作用，來調(diào)整其可調(diào)節(jié)的部件，從而達(dá)到提高效率的目的。雖然這之前是手動調(diào)整的，但當(dāng)新的能源生產(chǎn)者（比如太陽能發(fā)電廠）開始工作時(shí)，或者新的能源消耗者開始接入網(wǎng)格時(shí)，ANM會對電網(wǎng)做出相應(yīng)調(diào)整。因此，ANM也為電動汽車?yán)弥悄茈娋W(wǎng)進(jìn)行充電奠定了基礎(chǔ)。
案例2：英國電力系統(tǒng)的預(yù)測模型
2017年3月，被谷歌收購的人工智能公司DeepMind與英國國家電網(wǎng)聯(lián)合宣布，他們計(jì)劃將DeepMind的人工智能技術(shù)添加到英國的電力系統(tǒng)中。該項(xiàng)目將處理天氣預(yù)報(bào)、互聯(lián)網(wǎng)搜索等海量信息，以開發(fā)需求激增的預(yù)測模型。
案例3：Grid Edge電力管理軟件服務(wù)
英國Grid Edge公司提供基于云計(jì)算的電力管理軟件服務(wù)。該公司利用人工智能技術(shù)對能源配置進(jìn)行預(yù)測和優(yōu)化，將控制權(quán)交還給電力使用者。具體的方法是，Grid Edge操作一個(gè)VPN，通過它來連接和分析用戶所在建筑的能源消耗數(shù)據(jù)，利用這些信息，Grid Edge與連接的電網(wǎng)進(jìn)行通信，并制定相應(yīng)的調(diào)度策略。這些策略的目的是節(jié)約能源、避免超載。
案例4：美國能源部利用人工智能改善電網(wǎng)穩(wěn)定性
2017年9月，美國能源部向斯坦福大學(xué)的SLAC研究人員頒發(fā)了一項(xiàng)研究獎，獎勵(lì)他們利用人工智能技術(shù)改善電網(wǎng)的穩(wěn)定性。通過用過去的數(shù)據(jù)來對電力波動和電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行編程，新的智能電網(wǎng)將自動對重大事件做出快速而準(zhǔn)確的反應(yīng)。
（三）故障監(jiān)測
2017年11月，印度北部的一座燃煤電廠發(fā)生爆炸，原因是煤氣管道堵塞導(dǎo)致鍋爐爆炸。導(dǎo)致事故的原因是沒有對設(shè)備進(jìn)行經(jīng)常性的檢查，而且世界上許多地方都沒有嚴(yán)格的監(jiān)管規(guī)定，因此設(shè)備故障是很常見的。使用人工智能和傳感器去監(jiān)測每一個(gè)設(shè)備的運(yùn)營情況，結(jié)合以往機(jī)器出現(xiàn)的故障數(shù)據(jù)，可以更好地分析和決定應(yīng)該在何時(shí)更換零部件，從而節(jié)約成本。目前，許多創(chuàng)業(yè)公司正在試圖將這項(xiàng)服務(wù)提供給能源行業(yè)。
案例1：美國通用電氣GE智能檢測業(yè)務(wù)
美國通用電氣公司GE成立了人工智能公司，致力于利用數(shù)據(jù)分析、機(jī)器人和人工智能技術(shù)為油氣、運(yùn)輸和能源行業(yè)等提供先進(jìn)的檢測服務(wù)。目前，GE公司已經(jīng)開始了對用于煉油廠、工廠、鐵路以及其他工業(yè)設(shè)施檢測的自主無人機(jī)和機(jī)器人“爬蟲”的檢測工作。在測試中，無人機(jī)和機(jī)器人能夠在偏遠(yuǎn)或危險(xiǎn)設(shè)施周圍和內(nèi)部移動，同時(shí)拍攝腐蝕環(huán)境或獲取溫度、振動等讀數(shù)，這些數(shù)據(jù)將通過計(jì)算機(jī)算法和人工智能進(jìn)行分析。GE表示計(jì)劃降低公司每年在檢查方面的費(fèi)用，公司每年花費(fèi)在全球各地的檢查費(fèi)用高達(dá)400億美元。
案例2：Tachyus預(yù)測故障 優(yōu)化運(yùn)營計(jì)劃
硅谷數(shù)據(jù)供應(yīng)商Tachyus開發(fā)了一個(gè)平臺，收集來自傳感器的數(shù)據(jù)，并將其與地震活動、鉆井日志、地核、完井設(shè)計(jì)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)和維護(hù)記錄中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。結(jié)合物理模型和機(jī)器學(xué)習(xí)，該平臺可以預(yù)測機(jī)械設(shè)施故障并確定最佳運(yùn)營計(jì)劃，在促進(jìn)生產(chǎn)的同時(shí)大幅降低成本消耗。
案例3：SparkCognition預(yù)測關(guān)鍵設(shè)施何時(shí)故障
2017年12月，美國能源部授予SparkCognition公司一個(gè)獎項(xiàng)，以鼓勵(lì)其利用人工智能提高燃煤電廠的發(fā)電量。該公司將解析學(xué)、傳感器和操作中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)相結(jié)合，來預(yù)測關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施何時(shí)會崩潰。
案例4：AES公司利用人工智能加強(qiáng)生產(chǎn)與經(jīng)營安全
2017年9月，美國能源巨頭AES電力公司宣布了進(jìn)軍人工智能的計(jì)劃，將其作為提高公司的警覺性、效率和保護(hù)公司財(cái)產(chǎn)的手段，主要針對的是他們的太陽能電站和電網(wǎng)系統(tǒng)。
（四）預(yù)測和管理
人工智能在能源領(lǐng)域可以進(jìn)行能源流的預(yù)測和管理，通過建立預(yù)測模型，收集大量有關(guān)天氣、環(huán)境、大氣條件以及新能源電站和電網(wǎng)運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)，解決能源流的預(yù)測和管理問題，確保供需始終處于均衡狀態(tài)，以便實(shí)時(shí)匹配空間和時(shí)間的需求變化。比如太陽能和風(fēng)能等可再生能源對天氣狀況有非常高的依賴度，因此，有效的天氣預(yù)報(bào)是可再生能源生產(chǎn)中不可或缺的重要部分。
案例1：BP“里程”人工智能系統(tǒng)
在紐約和芝加哥的加油站，BP開始配置使用名為“里程”的人工智能系統(tǒng)的加油泵，來提升消費(fèi)者的互動體驗(yàn)。在加油的同時(shí)，“里程”會問候消費(fèi)者，提供小娛樂，提供折扣優(yōu)惠，并將消費(fèi)者連接到社交平臺。除了了解消費(fèi)者的消費(fèi)模式外，這種互動智能技術(shù)還可以改變消費(fèi)者對傳統(tǒng)加油站的觀念，吸引他們進(jìn)行二次消費(fèi)。而在電力市場，消費(fèi)者會在電網(wǎng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)流。目前有些供應(yīng)商已經(jīng)開始安裝智能電表，實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)流，這不僅有助于預(yù)測網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，還可以預(yù)測消費(fèi)習(xí)慣。
案例2：IBM“深雷”產(chǎn)品
IBM計(jì)劃推出一款名為“深雷”的新產(chǎn)品，以提供0.2～1.2英里范圍內(nèi)的精確天氣預(yù)報(bào)，該技術(shù)整合了數(shù)十種預(yù)測模型，收集了大量有關(guān)天氣、環(huán)境、大氣條件以及太陽能電站和電網(wǎng)運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)源。IBM還在可再生能源預(yù)測領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的合作研究，有超過200個(gè)項(xiàng)目使用其太陽能和風(fēng)能預(yù)測技術(shù)，并與美國能源部合作，利用人工智能來優(yōu)化清潔能源應(yīng)用。IBM聲稱其人工智能天氣模型比坊間的太陽能和風(fēng)能預(yù)測模型還要精確。
案例3：Stem雅典娜項(xiàng)目
位于加利福尼亞州的Stem公司開發(fā)了代號為雅典娜（Athena）的項(xiàng)目。項(xiàng)目利用人工智能繪制出能源的使用情況，并允許客戶跟蹤能源價(jià)格的波動，從而更有效地使用被儲存的能源。Stem已經(jīng)從包括美國能源部、GE Ventures和新加坡主權(quán)財(cái)富基金淡馬錫控股在內(nèi)的多家投資者那里融到了超過3700萬美元的資金。Stem開發(fā)的AI平臺Athena可以為企業(yè)提供實(shí)時(shí)的自動化能源優(yōu)化管理服務(wù)。該系統(tǒng)每秒鐘都會獲取太陽能發(fā)電廠和電網(wǎng)負(fù)載數(shù)據(jù)，并根據(jù)電費(fèi)、天氣預(yù)報(bào)等各種外部數(shù)據(jù)，分析未來電價(jià)的變化走向，進(jìn)行電力的發(fā)送或存儲，使企業(yè)儲能價(jià)值最大化。據(jù)公司稱，盡管該系統(tǒng)投入會增加企業(yè)20%的成本，但其智能儲能解決方案可以節(jié)省企業(yè)高達(dá)30%的能源成本。
案例4：Nnergix能源預(yù)測平臺
西班牙初創(chuàng)公司Nnergix成立于2013年，利用天氣數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行能源預(yù)測。公司開發(fā)的Sentinel Weather平臺可以訪問全球的天氣歷史數(shù)據(jù)和天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)預(yù)測天氣變化對可再生能源產(chǎn)能的影響，可以預(yù)測每小時(shí)的發(fā)電量，從而提升電廠發(fā)電效率，并降低運(yùn)營成本。目前，公司客戶已覆蓋20多個(gè)國家，已累計(jì)融資72萬歐元。
案例5：Alphabet's Nest智能恒溫器
美國Alphabet智能家居子公司Nest開發(fā)的一款智能恒溫器能夠通過自動適應(yīng)用戶行為，達(dá)到減少能源耗費(fèi)的目的。智能恒溫器在被安裝到用戶家里之后就開始學(xué)習(xí)居住者的生活習(xí)慣，并相應(yīng)地調(diào)整溫度。Nest表示，該公司的技術(shù)已經(jīng)為用戶節(jié)省了10%～12%的取暖費(fèi)。
案例6：Google Sunroof（谷歌天窗）
谷歌發(fā)布了一個(gè)名為Sunroof的工具，來計(jì)算太陽能對美國家庭的影響。該項(xiàng)目采用了若干因素來計(jì)算使用太陽能能夠節(jié)省下來的資金，這些因素包括天氣數(shù)據(jù)、電費(fèi)、3D建模和陰影計(jì)算。
（五）生產(chǎn)運(yùn)營和能耗管理
云計(jì)算、數(shù)字平臺、機(jī)器人和算法分析的人工智能技術(shù)在能源行業(yè)中的應(yīng)用大大改善了能源行業(yè)的建設(shè)、運(yùn)行、管理等水平，包括提升企業(yè)的用能管理效率，促進(jìn)電廠實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)營管理的智能化等。
案例1：谷歌DeepMind優(yōu)化改進(jìn)能源管理
2017年10月，Google公布消息稱，資料中心耗電指標(biāo)PUE值達(dá)到1.11的高效率。Google利用機(jī)器學(xué)習(xí)來管理數(shù)據(jù)中心，讓冷卻設(shè)備耗電減少了40%。公司自2016年起便開始結(jié)合AI技術(shù)，開發(fā)自家資料中心專用的推薦系統(tǒng)，改善Google資料中心的能源效率。公司AI技術(shù)的運(yùn)作原理是：每隔5分鐘，該系統(tǒng)通過當(dāng)?shù)刭Y料中心內(nèi)部布建的感測器撈取運(yùn)作資料，并且匯入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，預(yù)測未來維運(yùn)工作對能源消耗帶來的影響。評估多種可能組合后，系統(tǒng)會揀選出最佳解決方案。該方案既符合安全限制，同時(shí)又能滿足最小耗能的條件。接著本地資料中心冷卻系統(tǒng)便自動套用AI設(shè)計(jì)出的新規(guī)則，調(diào)整冷卻系統(tǒng)的運(yùn)作。
案例2：Raycatch利用AI優(yōu)化電廠運(yùn)營
以色列初創(chuàng)公司Raycatch成立于2015年，用人工智能技術(shù)進(jìn)行太陽能發(fā)電廠的管理與運(yùn)營。公司推出了基于AI的診斷和優(yōu)化解決方案，可獲取并分析太陽能發(fā)電廠所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并對日常管理進(jìn)行優(yōu)化和指導(dǎo)。公司目前在全球范圍內(nèi)管理著約1吉瓦的光伏項(xiàng)目，覆蓋35000個(gè)逆變器和400萬塊控制面板，客戶包括Enlight、ARAVA POWER、EDF、通用電氣等大型公司。2018年11月，公司獲得BayWa re Energy Ventures和DSM Venturing領(lǐng)投的430萬美元B輪融資，目前已累計(jì)融資730萬美元。
（六）優(yōu)化能源項(xiàng)目開發(fā)
在可再生能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、能源設(shè)備和項(xiàng)目開發(fā)的過程中，人工智能正在發(fā)揮越來越重要的作用。
案例1：Energsoft利用AI進(jìn)行儲能設(shè)備研發(fā)
美國西雅圖初創(chuàng)公司Energsoft成立于2018年，公司推出的基于AI驅(qū)動的SaaS平臺為制造和使用儲能設(shè)備的公司提供先進(jìn)的可視化和分析工具。公司的使命是創(chuàng)新并幫助發(fā)現(xiàn)能夠以低成本生產(chǎn)和儲存可再生能源和清潔能源的新材料。該AI平臺可追蹤并分析數(shù)千個(gè)電池、超級電容器和儲能系統(tǒng)，覆蓋從早期研發(fā)到現(xiàn)場管理等全流程，可幫助用戶找出工業(yè)設(shè)計(jì)的問題，例如材料選擇或制造過程，可以降低開發(fā)成本，并縮短產(chǎn)品上市的周期。目前公司已籌集17萬美元的融資。
案例2：HST Solar利用AI優(yōu)化能源項(xiàng)目設(shè)計(jì)
美國初創(chuàng)公司HST Solar專注于太陽能電廠的設(shè)計(jì)、開發(fā)和工程服務(wù)。通過該公司的平臺，用戶輸入基本信息，例如站點(diǎn)位置和有關(guān)要安裝的設(shè)備詳細(xì)信息等，隨后公司的AI算法將對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，給出太陽能電廠每個(gè)部分的建設(shè)方案，并可細(xì)化到每個(gè)太陽能電池板的特定方向和傾斜角度，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的最大化，同時(shí)最大限度地減少強(qiáng)風(fēng)等其他因素的影響。據(jù)公司稱，與人類工程師設(shè)計(jì)的系統(tǒng)相比，AI設(shè)計(jì)的太陽能發(fā)電場可以將可再生能源的生產(chǎn)成本降低10%～20%。
三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是21世紀(jì)的重大創(chuàng)新，是實(shí)體消費(fèi)產(chǎn)品連接到網(wǎng)絡(luò)，并開始通過傳感器和致動器的裝置相互溝通。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)對能源行業(yè)產(chǎn)生了影響，其影響力還將繼續(xù)增長。通過對智能電網(wǎng)的投資和對物聯(lián)網(wǎng)的充分利用，我們將能夠充分利用太陽能和風(fēng)能等可再生能源技術(shù)，創(chuàng)造更加美好的未來。當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)在能源行業(yè)的應(yīng)用主要集中在智能電網(wǎng)、智能家居、智慧建筑、智慧能源環(huán)保等方面。
（一）提高能效
能源效率在很大程度上取決于能源使用高峰時(shí)間。對于工業(yè)企業(yè)來說，效率尤為重要，因?yàn)楦偷某杀旧a(chǎn)更多的產(chǎn)品，意味著更高的利潤。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠使個(gè)人和企業(yè)的能源使用量大幅降低，通過傳感器可以監(jiān)控照明、溫度、能源使用情況等數(shù)據(jù)，并通過智能算法處理數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)管理。
案例1：E.ON建物聯(lián)網(wǎng)平臺
日前，德國意昂集團(tuán)E.ON與美國Sight Machine公司建立了合作伙伴關(guān)系，創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)平臺以提高生產(chǎn)效率，例如，通過軟件預(yù)測電力需求或控制家用電器。Sight Machine開發(fā)的系統(tǒng)使用人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和高級分析來幫助解決質(zhì)量和生產(chǎn)力方面的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。雙方表示，這意味著來自工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域的客戶可以智能化地提高單臺機(jī)器和整個(gè)工廠的效率，從而節(jié)省能源成本。意昂集團(tuán)將在自有的Optimum平臺上推廣該技術(shù)，通過將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可操作的信息，客戶可以更直觀地查看能源流并識別潛在的改進(jìn)方案。
案例2：施耐德電氣EcoStruxure能效管理
2016年，施耐德電氣推出了面向樓宇、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)和電網(wǎng)四大終端市場的EcoStruxure能效管理架構(gòu)和平臺?；谠撈脚_，工業(yè)企業(yè)可以提前維護(hù)設(shè)備，減少計(jì)劃外停機(jī)，酒店、醫(yī)院和機(jī)場等樓宇管理者可以查詢所有場所的運(yùn)行情況以提高能源使用效率。施耐德最新發(fā)布EcoStruxure for Building 2018，通過開放式端到端IP架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的快速連接，且更易于收集數(shù)據(jù)，并加快調(diào)試和變更速度；利用樓宇管理系統(tǒng)可無縫連接建筑內(nèi)部與第三方系統(tǒng)和設(shè)備，集中控制并強(qiáng)化協(xié)作。此外，EcoStruxure for Building 2018基于云架構(gòu)和大數(shù)據(jù)分析服務(wù)的集團(tuán)級能源管理平臺，為用戶提供能源信息的存儲和展示、指標(biāo)智能預(yù)測、能效診斷和專家顧問服務(wù)，助力企業(yè)挖掘節(jié)能潛力并達(dá)成能效目標(biāo)。
（二）智能家居和智能能源管理系統(tǒng)
隨著人們生活水平不斷提高和科技發(fā)展，家庭智能化已經(jīng)成為一種全新的發(fā)展趨勢。在智能家居中融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可促使家居也具有智慧功能，這些高科技家庭自動化系統(tǒng)自備感應(yīng)功能實(shí)現(xiàn)人對家居的實(shí)時(shí)控制，在數(shù)字化屏幕上清晰顯示節(jié)能方案、賬單等信息。在德國，越來越多的家庭開始安裝智能家居系統(tǒng)。2015年安裝智能家居系統(tǒng)的家庭還不到100萬，預(yù)計(jì)到2020年將有550萬家庭安裝。智能照明系統(tǒng)目前最為普遍，諸如BSH、LG、GE等制造商都將自己的產(chǎn)品接入到互聯(lián)網(wǎng)平臺上。
案例1：德國意昂E.ON家庭能源管理系統(tǒng)
德國意昂集團(tuán)E.ON和美國巨頭微軟合作，為家用電子設(shè)備生產(chǎn)數(shù)字儀表板，這些家用電子設(shè)備包括從加熱系統(tǒng)到太陽能電池板、電池存儲系統(tǒng)再到電動汽車的各種產(chǎn)品。家庭能源管理系統(tǒng)將在今年推向市場，到時(shí)會成為大型德國公用事業(yè)公司提供的一系列產(chǎn)品中的亮點(diǎn)。歐洲市場每年對家庭管理系統(tǒng)的需求是4萬個(gè)，未來3年內(nèi)可能會增長到至少20萬個(gè)。另外，意昂集團(tuán)已經(jīng)與能源管理公司Tado和智能家居公司Nuki等合作，為客戶提供恒溫器和電子門鎖等智能產(chǎn)品。
案例2：德國初創(chuàng)公司Sonnen家庭電池能量墻
目前，德國初創(chuàng)公司Sonnen已成為家庭電池能量墻（Powerwall Home Battery）領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，其產(chǎn)品規(guī)模占據(jù)了全球家庭光伏儲能市場將近四分之一的份額。Sonnen首先以解決家庭屋頂光伏應(yīng)用對儲能的需求為切入點(diǎn)。由于光伏發(fā)電的高峰是白天，而家庭的用電高峰卻在晚上，因此發(fā)電和用電高峰之間存在錯(cuò)位，即使將白天的電力出售給電網(wǎng)，晚上再由電網(wǎng)供電，也仍然要支付由電網(wǎng)成本導(dǎo)致的出售價(jià)格低于買入價(jià)格的價(jià)差。而通過家庭儲能則可以將白天的光伏電力存儲起來留待晚上使用，這樣就能顯著降低家庭的電費(fèi)支出。此外，Sonnen在家庭儲能系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步集成了家庭智能能源管理系統(tǒng)，最多可與三個(gè)家庭用電系統(tǒng)（如洗衣機(jī)、烘干機(jī)等）相連接，當(dāng)存在富余光伏電量時(shí)，該家庭智能能源管理系統(tǒng)啟動并運(yùn)轉(zhuǎn)，在一定程度上降低了對儲能電池容量的需求。
（三）智能電表
智能電表是物聯(lián)網(wǎng)流行的應(yīng)用之一，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、監(jiān)測，提升利用效率，減少能源損耗等。智能電表在智能電網(wǎng)發(fā)展和未來能源管理方面具有重要作用。
案例：東京電力公司（TEPCO）智能電表應(yīng)用
TEPCO委托瑞士電表廠商Landis+Gyr架設(shè)的智能電網(wǎng)已是目前全世界規(guī)模最大的公用事業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程，這項(xiàng)電網(wǎng)工程預(yù)定于2020年完工。負(fù)責(zé)架設(shè)東京電力公司智能電網(wǎng)工程的Landis+Gyr目前已完成1000萬套智能電表與裝置的安裝。當(dāng)電網(wǎng)部署完成后，將涵蓋超過2700萬套電表以及其他物聯(lián)網(wǎng)裝置。這套電網(wǎng)系統(tǒng)使用了Landis+Gyr的IPv6多重技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，并透過RFMesh、G3PLC以及蜂巢式網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)所提供的Wi-SUN聯(lián)機(jī)，連接公用事業(yè)及消費(fèi)者裝置。目前東京電力公司智能電網(wǎng)每天可傳輸5.13億筆讀取數(shù)據(jù)，并且還在朝13億筆的目標(biāo)邁進(jìn)，而這所有的信息都會通過Landis+Gyr的前端（head-end）系統(tǒng)以及電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理解決方案進(jìn)行處理。
四、其他數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用案例
案例1：RegModHarz項(xiàng)目
2008年，德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)和技術(shù)部啟動了“E-Energy”計(jì)劃，目標(biāo)是建立一個(gè)能基本實(shí)現(xiàn)自我調(diào)控的智能化電力系統(tǒng)，而信息和通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)此目的的關(guān)鍵。由“E-Energy”計(jì)劃支持的位于德國中北部哈茨山脈的可再生能源示范項(xiàng)目——RegModHarz項(xiàng)目，就是將新能源最大化利用的典型案例。項(xiàng)目中的虛擬電廠與分散式電源進(jìn)行通訊連接。與原有的傳統(tǒng)大型發(fā)電場不同的是，由于新能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)變化較快，安全、穩(wěn)定性高的傳輸技術(shù)非常必要。所以在此項(xiàng)目中制定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，使得虛擬電廠對于數(shù)據(jù)變化能夠快速反應(yīng)。在考慮發(fā)電端的同時(shí)，虛擬電廠還關(guān)注用電側(cè)的反應(yīng)。在哈茨地區(qū)的案例中，家庭用戶安裝的能源管理系統(tǒng)被稱為“雙向能源管理系統(tǒng)”（BEMI）。資料顯示，用戶安裝的能源管理系統(tǒng)每15分鐘儲存用戶用電數(shù)據(jù)，記錄用戶每天的用電習(xí)慣，并將這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)教摂M電廠的數(shù)據(jù)庫中。同時(shí)，BEMI系統(tǒng)還可以在電價(jià)發(fā)生變動時(shí)，通過無線控制來調(diào)控用電時(shí)間和用電量。
案例2：NextKraftwerke虛擬電廠
在解決由新能源的分散性所帶來的發(fā)電量不可控的問題上，利用信息技術(shù)可以將分散的新能源發(fā)電單元協(xié)調(diào)組織起來，形成一個(gè)大型的虛擬電場。德國初創(chuàng)公司NextKraftwerke目前已經(jīng)接入4000多個(gè)新能源發(fā)電單元，總體發(fā)電功率已經(jīng)達(dá)到2.7吉瓦，相當(dāng)于幾個(gè)核電站。其運(yùn)行模式是在每個(gè)發(fā)電單元上安裝一個(gè)叫作“NextBox”的通信和控制組件，Next Box通過一個(gè)專門的加密GPRS（通用分組無線服務(wù)）信道與中央服務(wù)器相連，一方面將發(fā)電單元的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到中央服務(wù)器，另一方面接收服務(wù)器的控制指令，這樣就可以對電網(wǎng)以及電力市場進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)。
案例3：enera區(qū)域電力交易
enera示范項(xiàng)目位于德國下薩克森州的西北部，那里富產(chǎn)風(fēng)電，所以該示范項(xiàng)目將電力系統(tǒng)靈活化作為自己的攻堅(jiān)任務(wù)，以便使區(qū)域內(nèi)的風(fēng)力資源得到最大程度利用。該示范項(xiàng)目將風(fēng)電設(shè)備、儲能設(shè)施以及居民家庭和工商業(yè)電力用戶連接在一個(gè)區(qū)域性虛擬發(fā)電廠中，為區(qū)域內(nèi)的能源產(chǎn)品提供了一個(gè)數(shù)字市場平臺。智能電表和電網(wǎng)中的約1000個(gè)電子節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)確地記錄了電力消耗的時(shí)間、地點(diǎn)和數(shù)量，相關(guān)的技術(shù)實(shí)施將根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息自動采取響應(yīng)措施。靈活的工業(yè)企業(yè)安裝了相應(yīng)的調(diào)控技術(shù)，可根據(jù)綠色電力的供求情況來調(diào)控工廠的生產(chǎn)；靈活的峰谷電價(jià)鼓勵(lì)消費(fèi)者盡量錯(cuò)峰用電，例如在風(fēng)力較大的時(shí)候?yàn)殡妱榆嚦潆姷?。該示范?xiàng)目還將建立一個(gè)智能家用App系統(tǒng)，讓電力消費(fèi)者合理避峰，通過太陽能儲存裝置或夜間儲能采暖裝置等手段節(jié)省電費(fèi)。該示范項(xiàng)目共有63個(gè)合作伙伴，資助資金為5200萬歐元。
五、結(jié)語
國際上能源數(shù)字化在多種場景下的前沿應(yīng)用充分表明，數(shù)字化技術(shù)與能源產(chǎn)業(yè)相互滲透、深度融合，能源數(shù)字化應(yīng)用越來越廣泛，改變著能源生產(chǎn)、輸送、交易、消費(fèi)和組織管理等模式。步伐超前的國際能源企業(yè)正順應(yīng)能源數(shù)字化革命的大勢，積極關(guān)注、研究和利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)，并將這些技術(shù)進(jìn)行組合應(yīng)用于不同的場景，驅(qū)動自身轉(zhuǎn)型升級和可持續(xù)發(fā)展。
從應(yīng)用的細(xì)分領(lǐng)域看，目前數(shù)字化技術(shù)在油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用和創(chuàng)新較多，中間貿(mào)易環(huán)節(jié)的應(yīng)用正在起步，在下游環(huán)節(jié)的應(yīng)用有限；在電力領(lǐng)域電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用相對多，廠站側(cè)應(yīng)用相對尚少。隨著分布式能源的發(fā)展，用數(shù)字技術(shù)連接、智能管理分布式能源生產(chǎn)和消費(fèi)單元，并促進(jìn)交易的應(yīng)用將日益廣泛。
在國內(nèi)，能源業(yè)界也已普遍高度關(guān)注能源數(shù)字化，在油氣勘探開發(fā)、智能電網(wǎng)、智慧電廠、電動汽車車聯(lián)網(wǎng)以及原油貿(mào)易等領(lǐng)域有不同程度地應(yīng)用，并著手相關(guān)戰(zhàn)略布局，但總體上尚在探索階段，缺乏良好商業(yè)示范。能源企業(yè)需要更加積極地?fù)肀?shù)字化，認(rèn)真吸收國外前沿應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自身發(fā)展階段、市場定位、比較優(yōu)勢等特點(diǎn)，找到適宜的數(shù)字化路徑選擇和著力重點(diǎn)。同時(shí)，能源主管部門需要提前研究數(shù)字化對制度設(shè)計(jì)、體制機(jī)制和監(jiān)管等方面的可能影響，努力用新技術(shù)手段破解一些政策制定和監(jiān)管中的困局，并有效推動國內(nèi)能源數(shù)字化的進(jìn)程和發(fā)展方向。
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原文首發(fā)于《能源情報(bào)研究》2019年2月
