在數(shù)字技術(shù)蓬勃發(fā)展的浪潮下，數(shù)字經(jīng)濟正深刻改變著人類的生產(chǎn)和生活方式，推動各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，也為能源行業(yè)發(fā)展提供了新機遇。
能源企業(yè)將數(shù)字化技術(shù)應用于能源生產(chǎn)、傳輸和消費各環(huán)節(jié)中，以構(gòu)筑更加高效、清潔、經(jīng)濟、安全的現(xiàn)代能源體系，實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級，重塑能源發(fā)展態(tài)勢。應用數(shù)字化技術(shù)為能源領(lǐng)域帶來哪些影響？能源數(shù)字化的發(fā)展路徑和趨勢又是什么？
能源數(shù)字化的演進路徑
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，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。
第一階段為能源信息化階段，是數(shù)字化發(fā)展的初級階段。該階段以能源生產(chǎn)監(jiān)測環(huán)節(jié)中基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)采集和對信息通信類技術(shù)的應用為主，缺乏對數(shù)據(jù)的智能分析與處理，且能源生產(chǎn)、傳輸、消費等環(huán)節(jié)的信息相對封閉，數(shù)據(jù)流未形成閉環(huán)，數(shù)據(jù)缺乏一致性，對很多信息難以進行集中訪問與處理。此階段，企業(yè)創(chuàng)新與變革初見端倪，新的理念、業(yè)務(wù)流程和商業(yè)運營模式正處于醞釀、發(fā)酵和試錯的過程中。
第二階段為能源智能化階段，是數(shù)字化發(fā)展的中級階段。該階段，數(shù)字化技術(shù)的整合式應用覆蓋了能源生產(chǎn)、傳輸和消費各環(huán)節(jié)，實現(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)通過對閉環(huán)數(shù)據(jù)的深度共享和智能分析，實現(xiàn)對各類資源的優(yōu)化配置，并且能充分發(fā)揮前瞻感知、主動預警和超前防御的風險控制優(yōu)勢，保障能源系統(tǒng)靈活、安全、高效、可靠運行。
第三階段為能源智慧化階段，是數(shù)字化發(fā)展的高級階段。屆時，實體模型與數(shù)字模型深度融合，現(xiàn)實世界和虛擬世界實時互饋，能通過虛擬世界的數(shù)字復盤及演算能力預言并重構(gòu)現(xiàn)實。能源系統(tǒng)將具有自動化的智慧決策能力，相關(guān)元素能夠自治自愈，支撐高度無人化的智慧運作，徹底重塑能源生產(chǎn)、傳輸和消費方式。隨著相關(guān)技術(shù)與應用場景持續(xù)迭代創(chuàng)新，能源數(shù)字化將對能源結(jié)構(gòu)、能源效率和能源安全等產(chǎn)生顯著影響。
當前，能源行業(yè)整體處于第一階段向第二階段邁進過程。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)傳輸和消費方式
近年來，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)字化將開啟能源與信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新的嶄新一頁。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行，促進能源消費優(yōu)化升級。
●助力能源生產(chǎn)挖潛增效
數(shù)字化技術(shù)可促進化石能源開發(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量。在開采環(huán)節(jié)，終端感知技術(shù)的升級將提高化石能源開采成功率，降低開采成本；隨著運算支撐技術(shù)的成熟，開采建模速度將進一步提升；工業(yè)機器人及自動化智能機器人的應用則有望助力油氣自動鉆井和煤炭無人開采實現(xiàn)，挖掘可采資源潛力，提升安全性。在維護環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)智能類技術(shù)的應用將有助于油氣生產(chǎn)企業(yè)開展預防性維護、及時故障預警等。
數(shù)字化技術(shù)能助力清潔能源高效利用。在設(shè)計環(huán)節(jié)，風機、光伏電池等設(shè)備廠商可利用大數(shù)據(jù)、智能算法，實現(xiàn)對氣象、風場、日輻射等自然、地理條件的3D精確建模，提高研發(fā)效率、縮短設(shè)計周期、提升設(shè)備可靠性。在建設(shè)環(huán)節(jié)，借助傳感器、無人機，工程建設(shè)者能夠智能監(jiān)測資源分布、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)化風電場選址，提高資源利用率和投資回報率，縮減建設(shè)成本。在運行環(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)、氣象預測數(shù)據(jù)等，工作人員可更精準地預測與調(diào)控風電、光伏發(fā)電出力，提高清潔能源利用率。在維護環(huán)節(jié)，對數(shù)字化技術(shù)的應用使企業(yè)精細化智能運維成為可能，提高運營效率和安全性。
●保障能源傳輸高效運行
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，能源企業(yè)引入高級傳感設(shè)備，采用認知計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)，實現(xiàn)感知層信息采集系統(tǒng)間的互聯(lián)互通與聯(lián)動智能防御，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、配電及營銷等環(huán)節(jié)，相關(guān)企業(yè)通過對終端傳感類技術(shù)、可穿戴設(shè)備、工業(yè)機器人、無人機等廣泛應用，可以實現(xiàn)對各元素實時遠程立體化、可視化監(jiān)控和管理，提升管理和維護效率。從遠期看，智能算法技術(shù)將支撐智能預警及預防性維護，進一步實現(xiàn)自動巡檢和智能精準決策。
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)，可實現(xiàn)信息深度挖掘；利用運算支撐技術(shù)，可提升平臺計算力和響應力，增強人工智能效果。
●促進能源消費優(yōu)化升級
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)，利用終端傳感器實時采集的感知數(shù)據(jù)和歷史用能數(shù)據(jù)，研判設(shè)備運行狀態(tài)。同時，相關(guān)技術(shù)可支撐需求響應優(yōu)化方案的形成，幫助生產(chǎn)企業(yè)合理安排用電時間和組織生產(chǎn)。未來，隨著認知計算的發(fā)展和智能機器人的普及，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，運算支撐技術(shù)將支撐電動汽車作為靈活性負荷和儲能參與智能電網(wǎng)運行，實現(xiàn)車網(wǎng)優(yōu)化互動。未來，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)等進階發(fā)展，交通用能格局將重塑，汽車租賃、汽車共享、無人駕駛、物流運輸?shù)确?wù)模式將被重構(gòu)，助力車路協(xié)同，實現(xiàn)智能交通。
對智慧樓宇建設(shè)來說，終端傳感器的廣泛安裝和機器學習、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應用，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)實時感知的溫濕度等環(huán)境參數(shù)，實現(xiàn)對照明、供熱、制冷、除濕、加濕、通風、凈化等設(shè)備的自動控制。同時，隨著物聯(lián)網(wǎng)和信息通信類技術(shù)的發(fā)展和應用，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越來越普遍，并覆蓋安防、健康、醫(yī)療等應用領(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，未來能源數(shù)字化發(fā)展將呈現(xiàn)出“技術(shù)多樣化”“應用個性化”“系統(tǒng)智能化”“交互網(wǎng)絡(luò)化”“場景平臺化”等特點。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，對照能源數(shù)字化演進路徑，制定中長期戰(zhàn)略規(guī)劃，圍繞技術(shù)方向、應用場景、實施路徑等形成能源數(shù)字化的頂層設(shè)計方案，提高工作的系統(tǒng)性、整體性和協(xié)同性。
找準關(guān)鍵環(huán)節(jié)，明確能源數(shù)字化發(fā)力重點。能源企業(yè)應立足數(shù)字化技術(shù)的最新進展，結(jié)合能源領(lǐng)域發(fā)展關(guān)鍵短板，在油氣資源勘探開發(fā)、新能源高效利用、能源網(wǎng)絡(luò)智能運行、終端用能智慧優(yōu)化等領(lǐng)域推動數(shù)字化技術(shù)深度應用，形成數(shù)字與實體深度交融、信息流與能量流耦合驅(qū)動的新型發(fā)展模式，有效促進相關(guān)環(huán)節(jié)的質(zhì)量變革、效率變革、動力變革。
制定支持政策，營造能源數(shù)字化發(fā)展環(huán)境。政府應出臺相關(guān)政策，鼓勵能源企業(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)和研究機構(gòu)間合作，并支持能源企業(yè)開展業(yè)態(tài)創(chuàng)新，適度放寬對數(shù)字化發(fā)展催生的新業(yè)務(wù)的監(jiān)管；同時，有效識別潛在風險，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)應圍繞各類數(shù)字化技術(shù)及其在能源系統(tǒng)中的應用開展深入研究，尤其是針對數(shù)據(jù)智能類技術(shù)，加強算法研究與場景應用設(shè)計，形成自主知識產(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、市場為導向、產(chǎn)學研深度融合的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系，以創(chuàng)新驅(qū)動突破技術(shù)瓶頸、破解發(fā)展難題。
（作者單位：國網(wǎng)能源研究院有限公司）
