清研智谈 | 数字技术助力气候挑战下的新型能源体系构建

2023年11月30日至12月12日，《联合国气候变化框架公约》第二十八次缔约方大会（COP28）正在阿联酋迪拜召开。化石燃料（煤、石油、天然气）燃烧排放的温室气体造成的气候变化正在使得全球各地灾难频发，冬季高温、热带气旋、严重暴雨、澳洲大火都在向人类发出信号，能源转型刻不容缓。

近年来，在充分认知“富煤缺油少气”的能源资源禀赋基础上，我国积极构建新型能源体系，将发展可再生能源提高到战略高度，水电、风电、光伏发电在我国新型能源体系中规模逐渐壮大。

数字技术助力能源结构转型

新型能源系统逐渐向智能灵活调节、供需实时互动方向发展，推动能源生产消费方式深刻变革。如何建设好智能电厂、智能电网，如何聚沙成塔、让分散的新型能源基地变得可控、可靠，如何打造一个稳定可用的新型能源体系，如何实现供需实时互动都是我们在这场能源革命中正在探索和研究的课题。

在这场能源革命中，数字技术正扮演越来越重要的角色。2022年，国家发改委、国家能源局正式印发《“十四五”现代能源体系规划》，指出“能源产业智能化升级进程加快，互联网、大数据、人工智能等现代信息技术加快与能源产业深度融合。智慧电厂、智能电网、智能机器人勘探开采等应用快速推广，无人值守、故障诊断等能源生产运行技术信息化智能化水平持续提升”。目前，能源产业与数字技术的融合主要表现在以下几个方面：

单体设备智能化：生产侧，通过传感器技术提升单体设备的智能化水平，通过自动感测和响应各种物理量（如温度、湿度、压力、位移等），从而实现对单体设备的自动化控制和优化，从而提高生产效率，降低能耗。消费侧，通过物联网技术实现设备的智能化管理和控制。例如，通过智能家居系统，可以实现家庭用电的智能化管理，包括自动控制家电设备、监测用电情况等。

机器人辅助工作：在能源勘探、生产、存储、传输、消费等环节，机器人都有着广泛的应用。例如，在石油、天然气等化石能源的勘探和生产过程中，机器人可以自动化地进行钻井、采油、运输等工作，提高工作效率和安全性。在太阳能、风能等可再生能源的发电和传输过程中，机器人也可以自动化地进行巡检、维护、修理等工作，提高电力系统的效率和可靠性。随着智能电网的建设和发展，机器人技术在电力系统的监测、控制、调度等方面也发挥着越来越重要的作用。例如，通过机器人的智能化操作，可以实现电力系统的自动化控制和优化，提高电力系统的效率和可靠性。

产能数据可视化：通过大数据技术对海量新能源设备状态、产能情况进行实时感知，在电力生产、调度方面监控异常、高效调配。通过对数据的分析和可视化展示，管理部门可以精确评估微电厂、智能电网的运作情况，发现生产过程中的瓶颈并进行优化，从而提高生产效率。通过可视化展示生产线上的生产效率指标，各专业人员也可以更好地了解自己的工作表现，并调整工作方式以提高效率。

能源风险预警：根据不同的风险因素制定相应的预警指标，例如能源供应短缺、过剩、价格波动等。在监测环节上，可以通过数据采集、模型分析等方式对能源市场进行实时监测和分析。在发布环节上，可以通过媒体、行业协会或政府相关部门发布预警信号，以提醒相关方面采取应对措施。除了预警机制的建立，还需要采取相应的措施来应对可能出现的风险。例如，在能源供应短缺的情况下，可以采取增加进口、提高能源储备等措施来保证能源的供应。在能源过剩的情况下，可以采取限制产量、降低库存等措施来避免能源过剩带来的风险。在价格波动的情况下，可以采取套期保值、价格控制等措施来稳定价格波动带来的风险。

智慧用能：通过数据采集和分析，数字技术可以实现对能源使用情况的实时监控和预测，为能源管理提供科学依据。同时，数字技术可以实现能源的智能调度和优化，提高能源利用效率，降低能源消耗。

数字技术以其准确、不知疲倦的特点融入能源产生、传递、消费的各个环节。通过对能源体系进行全方位的分析，我们可以运用产品思维找出各环节的痛点，用数据流把物资流、能量流进行组合和优化，从而降低系统内各个环节的风险、成本，提高能源体系的可靠度和生产效率，把分散的能量产生点打造成一个高效、可靠的能量供给体系。

能源产业与数字技术融合机遇与挑战并存

现阶段能源产业与数字技术的融合虽带来了一定机遇，但在安全、技术、投资、人才等多方面也同样面临着巨大挑战：

安全问题：数字技术的引入可能会增加能源系统的脆弱性，例如黑客攻击和数据泄露等。因此，需要加强安全防护措施，保障能源系统的稳定运行。

技术壁垒：由于不同国家和地区的数字技术发展水平不同，可能会导致技术壁垒的出现。因此，需要加强国际合作和技术交流，促进数字技术在全球范围内的普及和应用。

投资成本：数字技术的引入需要大量的投资成本。因此，需要寻找合适的投资渠道和合作伙伴，降低投资风险和成本。

人才培养：数字技术的引入需要大量的专业人才支持。因此，需要加大人才培养和引进力度，提高人才素质和技能水平。

能源产业与数字技术融合路径

发展数字能源场景实验区

在技术大规模应用前进行丰富的场景测试，模拟和测试各种能源技术和能源管理策略的实际效果。为能源产业的创新和发展提供重要的支持和保障，促进能源结构的转型和优化，提高能源利用效率，推动能源产业的可持续发展。

增强数字能源生态体系建设

与国内各高校、重点实验室开展合作，关注新能源技术和新型储能技术的发展，积极探索和研究新能源发电、储能技术、氢能等领域的创新和应用，推动新能源在能源结构中的占比不断提升，实现能源结构的优化和绿色化。注重与生态伙伴的合作和共创，通过构建多层次的合作生态，实现优势互补、资源共享和互利共赢。

建设数字能源服务窗口

以互联网思维分析现有能源服务各环节，打造数字能源服务窗口，从能源使用、用量检测、节能方案定制等各方面为企业/居民客户提供服务。通过对用户侧的准确把控实现能源的供需实时互动。

化石能源日渐枯竭，气候变化引发的极端天气正日益显现其威力，全球能源结构转型迫在眉睫。在打造一个清洁、低碳、安全、高效的新型能源体系的过程中，如何把数字技术融入其中，如何运用信息流提高物质流、能量流的使用效率，值得每一个人思考和探索。

撰稿 | 柳蒙蒙 清研集团能源电力研究部研究员

编辑 | 陈泽玺

图片 | 网络