“智慧能源”！数字化推动能源行业高质量发展
发布日期：2019/12/17
在数字技术蓬勃发展的浪潮下，数字经济正深刻改变着人类的生产和生活方式，推动各行各业数字化转型，也为能源行业发展提供了新机遇。
能源企业将数字化技术应用于能源生产、传输和消费各环节中，以构筑更加高效、清洁、经济、安全的现代能源体系，实现转型升级，重塑能源发展态势。应用数字化技术为能源领域带来哪些影响？能源数字化的发展路径和趋势又是什么？
能源数字化的演进路径
能源数字化的发展大致分为能源信息化、能源智能化和能源智慧化三个阶段。各阶段分别以数据采集传输、能源系统状态监测，数据分析处理、能源系统优化控制，以及数据集成融合、能源系统虚拟重构为重点。
第一阶段为能源信息化阶段，是数字化发展的初级阶段。该阶段以能源生产监测环节中基础性数据采集和对信息通信类技术的应用为主，缺乏对数据的智能分析与处理，且能源生产、传输、消费等环节的信息相对封闭，数据流未形成闭环，数据缺乏一致性，对很多信息难以进行集中访问与处理。此阶段，企业创新与变革初见端倪，新的理念、业务流程和商业运营模式正处于酝酿、发酵和试错的过程中。
第二阶段为能源智能化阶段，是数字化发展的中级阶段。该阶段，数字化技术的整合式应用覆盖了能源生产、传输和消费各环节，实现了终端设备信息的全面感知、能源各环节各要素互联互通、人与物之间的协同交流。在此阶段，能源企业通过对闭环数据的深度共享和智能分析，实现对各类资源的优化配置，并且能充分发挥前瞻感知、主动预警和超前防御的风险控制优势，保障能源系统灵活、安全、高效、可靠运行。
第三阶段为能源智慧化阶段，是数字化发展的高级阶段。届时，实体模型与数字模型深度融合，现实世界和虚拟世界实时互馈，能通过虚拟世界的数字复盘及演算能力预言并重构现实。能源系统将具有自动化的智慧决策能力，相关元素能够自治自愈，支撑高度无人化的智慧运作，彻底重塑能源生产、传输和消费方式。随着相关技术与应用场景持续迭代创新，能源数字化将对能源结构、能源效率和能源安全等产生显著影响。
当前，能源行业整体处于第一阶段向第二阶段迈进过程。各类能源系统由于特性差异，发展程度不尽相同。电力系统信息化基础较好，并积极探索泛在物联的数字化技术集成创新，已经进入能源智能化阶段，是能源数字化的先行领域。
数字化技术改变能源生产传输和消费方式
近年来，以“大云物移智链”等为代表的数字化技术在不同领域得到广泛应用。按照数据采集、传输、处理等环节的不同，在能源领域应用的数字化技术可分为终端感知类、信息通信类、数据智能类和集成应用类四类。
伴随着能源革命和数字革命的深度融合，能源数字化将开启能源与信息技术协同创新的崭新一页。数字化技术将助力能源生产挖潜增效，保障能源传输高效运行，促进能源消费优化升级。
●助力能源生产挖潜增效
数字化技术可促进化石能源开发利用。如在勘探环节，借助终端感知类技术，油气生产企业可精准获取地震成像、地质建模信息，显著提升勘探效率和油气可探明储量。在开采环节，终端感知技术的升级将提高化石能源开采成功率，降低开采成本；随着运算支撑技术的成熟，开采建模速度将进一步提升；工业机器人及自动化智能机器人的应用则有望助力油气自动钻井和煤炭无人开采实现，挖掘可采资源潜力，提升安全性。在维护环节，数据智能类技术的应用将有助于油气生产企业开展预防性维护、及时故障预警等。
数字化技术能助力清洁能源高效利用。在设计环节，风机、光伏电池等设备厂商可利用大数据、智能算法，实现对气象、风场、日辐射等自然、地理条件的3D精确建模，提高研发效率、缩短设计周期、提升设备可靠性。在建设环节，借助传感器、无人机，工程建设者能够智能监测资源分布、并网需求和地理位置等信息，并利用数据智能类技术，优化风电场选址，提高资源利用率和投资回报率，缩减建设成本。在运行环节，利用数据智能类技术，结合终端感知数据、气象预测数据等，工作人员可更精准地预测与调控风电、光伏发电出力，提高清洁能源利用率。在维护环节，对数字化技术的应用使企业精细化智能运维成为可能，提高运营效率和安全性。
●保障能源传输高效运行
随着物联网技术的发展，能源企业引入高级传感设备，采用认知计算和信息通信类技术，将调整优化油气和电网的骨干传输管网，实现感知层信息采集系统间的互联互通与联动智能防御，保障传输安全，提高能源传输效率。
在油气管网及电力系统的调度、变电、配电及营销等环节，相关企业通过对终端传感类技术、可穿戴设备、工业机器人、无人机等广泛应用，可以实现对各元素实时远程立体化、可视化监控和管理，提升管理和维护效率。从远期看，智能算法技术将支撑智能预警及预防性维护，进一步实现自动巡检和智能精准决策。
在优化调度控制性能方面，油气管网和智能电网数据平台将为企业各类业务提供统一的技术和数据支撑，促进能源流、数据流、业务流“三流合一”。企业依托大数据、智能算法技术，可实现信息深度挖掘；利用运算支撑技术，可提升平台计算力和响应力，增强人工智能效果。
●促进能源消费优化升级
工业生产企业可借助大数据和人工智能等技术，利用终端传感器实时采集的感知数据和历史用能数据，研判设备运行状态。同时，相关技术可支撑需求响应优化方案的形成，帮助生产企业合理安排用电时间和组织生产。未来，随着认知计算的发展和智能机器人的普及，智能用能决策将持续提升企业的能源管理水平。
而区块链等技术的逐步成熟将为电动汽车车主获取充电桩信息与交易结算等提供更便捷的解决方案。同时，运算支撑技术将支撑电动汽车作为灵活性负荷和储能参与智能电网运行，实现车网优化互动。未来，随着5G和车联网技术的普及，以及多媒体信息采集、显示技术等进阶发展，交通用能格局将重塑，汽车租赁、汽车共享、无人驾驶、物流运输等服务模式将被重构，助力车路协同，实现智能交通。
对智慧楼宇建设来说，终端传感器的广泛安装和机器学习、物联网等技术应用，将支撑智慧楼宇能源管理系统构建。这一系统连接建筑内部的安保、暖通、火警、给排水等系统，根据实时感知的温湿度等环境参数，实现对照明、供热、制冷、除湿、加湿、通风、净化等设备的自动控制。同时，随着物联网和信息通信类技术的发展和应用，可穿戴智能设备、智能安防、高端智能家电等在居民家庭中会越来越普遍，并覆盖安防、健康、医疗等应用领域。
如何把握能源数字化发展方向
数据信息正成为能源领域新的关键生产要素，未来能源数字化发展将呈现出“技术多样化”“应用个性化”“系统智能化”“交互网络化”“场景平台化”等特点。要把握能源数字化发展方向，做好能源数字化顶层设计，对照能源数字化演进路径，制定中长期战略规划，围绕技术方向、应用场景、实施路径等形成能源数字化的顶层设计方案，提高工作的系统性、整体性和协同性。
找准关键环节，明确能源数字化发力重点。能源企业应立足数字化技术的最新进展，结合能源领域发展关键短板，在油气资源勘探开发、新能源高效利用、能源网络智能运行、终端用能智慧优化等领域推动数字化技术深度应用，形成数字与实体深度交融、信息流与能量流耦合驱动的新型发展模式，有效促进相关环节的质量变革、效率变革、动力变革。
制定支持政策，营造能源数字化发展环境。政府应出台相关政策，鼓励能源企业与互联网企业、相关高科技企业、金融企业、制造企业和研究机构间合作，并支持能源企业开展业态创新，适度放宽对数字化发展催生的新业务的监管；同时，有效识别潜在风险，制定相关制度、规范和规则，以保障企业数据安全，规范能源企业间信息交互。
突破核心技术，提升能源数字化赋能能力。相关企业应围绕各类数字化技术及其在能源系统中的应用开展深入研究，尤其是针对数据智能类技术，加强算法研究与场景应用设计，形成自主知识产权，建立以能源企业和相关数字化高新技术企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的绿色技术创新体系，以创新驱动突破技术瓶颈、破解发展难题。
来源：国家电网报 作者：薛美美 代红才 吴贞龙
