能源數(shù)字化的概念及其發(fā)展
能源數(shù)字化指的是利用數(shù)字技術(shù)，引導(dǎo)能量有序流動(dòng),構(gòu)筑更高效、更清潔、更經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代能源體系,提高能源系統(tǒng)的安全性、生產(chǎn)率、可及性和可持續(xù)性。數(shù)據(jù)、分析和連接在能源領(lǐng)域的運(yùn)用無(wú)處不在，在很大程度上可以提高運(yùn)營(yíng)效率，將減少約10%的能源使用量。數(shù)字化了的能源系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確判斷誰(shuí)需要能源，并明確如何能夠在合適的時(shí)間、合適的地點(diǎn)以最低的成本提供能源，新的能源商業(yè)模式正在形成。
對(duì)于能源企業(yè)而言，數(shù)字化被視為實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的重要途徑。首先，世界能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程遇到新挑戰(zhàn)。雖然能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，以煤炭、油氣等一次能源為主體的傳統(tǒng)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)逐漸向基于電力系統(tǒng)的光伏、風(fēng)電等二次能源調(diào)整轉(zhuǎn)型，但全球氣候變化和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力依然存在，國(guó)際大能源公司有選擇地適度發(fā)展新能源，試圖搶占先機(jī)。目前新能源主要用于電力系統(tǒng)，數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)更符合電力系統(tǒng)發(fā)展的需求。其次，能源數(shù)字化符合能源轉(zhuǎn)型降本增效綠色的核心要求。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，能源全產(chǎn)業(yè)鏈,從能源勘探、生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷(xiāo)售和服務(wù)等各環(huán)節(jié)勢(shì)必與數(shù)字平臺(tái)深度融合，急需高效計(jì)算、海量數(shù)據(jù)、即時(shí)通訊等技術(shù)，促進(jìn)能源降本增效綠色發(fā)展，實(shí)現(xiàn)能源行業(yè)的加速轉(zhuǎn)型。根據(jù)IEA《數(shù)字化和能源》預(yù)測(cè)，數(shù)字技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用將使油氣生產(chǎn)成本減少10%—20%，使全球油氣技術(shù)可采儲(chǔ)量提高5%，頁(yè)巖氣有望獲得最大收益。僅在歐盟，增加存儲(chǔ)和數(shù)字化需求響應(yīng)就可以在2040年將太陽(yáng)能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的削減率從7%降至1.6%，從而到2040年避免3000萬(wàn)噸二氧化碳排放。與此同時(shí)，數(shù)字化還可以使碳捕獲和儲(chǔ)存等特定的清潔能源技術(shù)受益。再次，傳統(tǒng)能源行業(yè)發(fā)展模式在經(jīng)濟(jì)數(shù)字化時(shí)代遭遇瓶頸。傳統(tǒng)油氣企業(yè)需要從只提供油氣產(chǎn)品向“產(chǎn)品+服務(wù)”的綜合服務(wù)企業(yè)轉(zhuǎn)型，優(yōu)先踏入數(shù)字化領(lǐng)域的企業(yè)帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，倒逼能源從業(yè)者轉(zhuǎn)型，傳統(tǒng)能源行業(yè)開(kāi)始向數(shù)字化敞開(kāi)大門(mén)。
早在1980年代，數(shù)字技術(shù)就已經(jīng)開(kāi)始在油田得到應(yīng)用，并長(zhǎng)期用數(shù)字技術(shù)來(lái)改善勘探和生產(chǎn)，提高運(yùn)輸?shù)陌踩浴⒖煽啃院瓦\(yùn)輸效率。傳統(tǒng)油氣走在了能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型的第一線(xiàn)。根據(jù)《數(shù)字化轉(zhuǎn)型倡議：油氣行業(yè)白皮書(shū)》預(yù)計(jì)，2016年至2025年間，數(shù)字化戰(zhàn)略將為油氣領(lǐng)域帶來(lái)1.58萬(wàn)億美元的新增價(jià)值。能源公司對(duì)數(shù)字技術(shù)的投資在過(guò)去幾年中急劇上升。IEA數(shù)據(jù)顯示，自2014年以來(lái)全球?qū)?shù)字電力基礎(chǔ)設(shè)施和軟件的投資每年增長(zhǎng)超過(guò)20%，2018年達(dá)到500多億美元。2018年的數(shù)字投資比全球燃?xì)獍l(fā)電投資高出近40%，幾乎相當(dāng)于印度電力部門(mén)的總投資。
傳統(tǒng)能源行業(yè)與數(shù)字企業(yè)的融合
受?chē)?guó)際油價(jià)低迷、新興產(chǎn)業(yè)迅猛崛起等影響，傳統(tǒng)油氣行業(yè)發(fā)展動(dòng)力缺乏的問(wèn)題嚴(yán)重，根據(jù)IEA《世界能源投資報(bào)告(2018)》顯示，2017年全球油氣上游投資依舊低迷，并在短期內(nèi)難有很大改善，尋找與新科技、新業(yè)務(wù)的合作促發(fā)展，成為傳統(tǒng)能源行業(yè)的第一要?jiǎng)?wù)。
面對(duì)如此巨大的發(fā)展市場(chǎng)，IBM、微軟、GE、華為等國(guó)際知名科技公司紛紛與油氣公司合作。從2014年開(kāi)始，油氣公司與IT技術(shù)公司的合并逐漸升級(jí)。具體體現(xiàn)在三個(gè)方面。
第一是用于油氣田的操作與維護(hù)。2014年，斯倫貝謝油服公司與谷歌公司合作，把谷歌眼鏡用于油氣田的操作與維護(hù)，不再用計(jì)算機(jī)手持設(shè)備，就可以向工人提供指令清單、數(shù)據(jù)等，與公司的數(shù)字直接連接。同時(shí)，斯倫貝謝建立了軟件技術(shù)創(chuàng)新中心，專(zhuān)注于研究高性能計(jì)算、云、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)件等技術(shù)應(yīng)用。2016年4月，殼牌公司通過(guò)與惠普的合作，將傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)光纜傳輸至專(zhuān)有服務(wù)器,將潛在油田數(shù)據(jù)與世界上其他油田數(shù)據(jù)作對(duì)比，由此地質(zhì)學(xué)家能夠?qū)蛔龀龈訙?zhǔn)確的判斷。2017年4月，IBM與油服公司Flotek宣布達(dá)成協(xié)議，旨在共同發(fā)展一項(xiàng)系統(tǒng)，用于石油和天然氣工業(yè)的操作與維護(hù)。2018年4月，道達(dá)爾和谷歌宣布達(dá)成協(xié)議，將在石油人工智能領(lǐng)域開(kāi)啟聯(lián)合，為油氣開(kāi)發(fā)提供全新解決方案。
第二是用于提高傳統(tǒng)油氣公司的運(yùn)營(yíng)效率。2017年5月，IBM和KBR油服公司宣布開(kāi)展合作，將利用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，幫助石油公司提高運(yùn)營(yíng)效率。2017年7月，遠(yuǎn)景能源聯(lián)合微軟、埃森哲等，在硅谷成立“全球能源物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市技術(shù)聯(lián)盟”。2017年10月，威德福與英特爾聯(lián)合，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到油田服務(wù)，建立一個(gè)從端到端的數(shù)字油田解決方案,在上游油氣行業(yè)獲得更高效能。能源與物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域科技巨頭攜手，加速推動(dòng)全球能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程。2017年8月，哈里伯頓也與微軟達(dá)成戰(zhàn)略協(xié)議，共同致力于推動(dòng)油氣行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,力求實(shí)現(xiàn)在油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)上規(guī)?？涨暗臄?shù)字化變革。2017年10月，雪佛龍與微軟簽訂協(xié)約，共同組建一家公司作為雪佛龍主要的云服務(wù)提供商，推動(dòng)雪佛龍公司業(yè)績(jī)發(fā)展和提升公司生產(chǎn)效率。2017年10月，京東和中國(guó)石化簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將圍繞抽取數(shù)據(jù)建模分析、優(yōu)化供應(yīng)鏈管理等方面展開(kāi)先行試點(diǎn)，通過(guò)門(mén)店科技的整合,實(shí)現(xiàn)加油站及便利店的場(chǎng)景數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化、網(wǎng)絡(luò)智能化。
第三是用于能源公司與科技公司之間開(kāi)展新的合作和創(chuàng)新。2017年7月，GE油氣和貝克休斯合并成立新公司BHGE，將利用數(shù)字化技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)石油行業(yè)進(jìn)行智能化升級(jí)改造,打造石油工業(yè)全新模式。按預(yù)計(jì)230億美元的年?duì)I業(yè)收入計(jì)算,BHGE將超越哈里伯頓，成為世界第二大油田服務(wù)公司。2018年2月，BHGE和英偉達(dá)聯(lián)合，將推進(jìn)人工智能在油氣領(lǐng)域的應(yīng)用。2018年5月，華為與中化集團(tuán)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，計(jì)劃在能源化工互聯(lián)網(wǎng)、智能制造等領(lǐng)域開(kāi)展合作和創(chuàng)新。2018年7月，中石油與華為簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將在云計(jì)算、移動(dòng)應(yīng)用、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域開(kāi)展深入合作，推動(dòng)共同發(fā)展。2018年7月，BP英國(guó)石油公司和通用電氣簽署協(xié)議，以加快為客戶(hù)提供工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。2018年7月，GE與微軟擴(kuò)大合作伙伴關(guān)系，將運(yùn)營(yíng)技術(shù)和信息技術(shù)結(jié)合起來(lái)，消除工業(yè)企業(yè)在推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型項(xiàng)目方面面臨的障礙。
傳統(tǒng)油氣公司通過(guò)與科技公司合作，利用最新的信息化技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等整合能源與數(shù)字技術(shù)，構(gòu)筑全新的能源生態(tài)系統(tǒng)，優(yōu)化管理流程、降低生產(chǎn)成本、提高安全運(yùn)營(yíng)、創(chuàng)新合作模式、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。
智能化是能源數(shù)字化未來(lái)發(fā)展必然趨勢(shì)
全球能源轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)是推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)向低碳化、清潔化、終端能源電氣化發(fā)展，而數(shù)字化技術(shù)在此過(guò)程中將發(fā)揮無(wú)可替代的作用。隨著數(shù)字化技術(shù)與能源行業(yè)的高度融合，智能化將成為能源數(shù)字化發(fā)展的高階階段。
一是智能化推動(dòng)能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)入新階段。智能化發(fā)展可以基于海量大數(shù)據(jù)分析和人工智能為能源行業(yè)提供技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和有價(jià)值的信息，大幅提高能源各領(lǐng)域的效率、降低成本，提高能源行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
二是智能化是能源數(shù)字技術(shù)迭代的發(fā)展方向。智能化是全球科技領(lǐng)域發(fā)展的大趨勢(shì)，能源行業(yè)轉(zhuǎn)型將深受其影響。當(dāng)使用智能機(jī)器人的成本低于人工成本,工作效率、安全性等高于人工時(shí)，智能機(jī)器人勢(shì)必代替人工，能源數(shù)字化發(fā)展也將進(jìn)入智能化時(shí)代。例如，在石油勘探領(lǐng)域智能機(jī)器人的應(yīng)用，將解禁全球之前大量無(wú)法開(kāi)采或者高成本開(kāi)采的油氣田，全球能源可開(kāi)采量將發(fā)生巨大變化。智能化電網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展將可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析、分配和決策等，實(shí)現(xiàn)電力分配、使用的效率最大化。
三是智能化將為能源數(shù)字化發(fā)展提供全新的用戶(hù)體驗(yàn)，針對(duì)能源系統(tǒng)客戶(hù)的不同需求，打造適合不同層次客戶(hù)的個(gè)性化業(yè)務(wù)需求。例如，通用電氣公司成立人工智能公司，主要是利用大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器人和人工智能技術(shù)等為客戶(hù)提供先進(jìn)的監(jiān)測(cè)服務(wù)。
全球能源供需在不斷變化，并向著更個(gè)性化、更清潔化、更電氣化方向發(fā)展。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，能源數(shù)字化將實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，繪制一張智能化能源的藍(lán)圖。
我國(guó)應(yīng)進(jìn)一步加快能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型的步伐
作為世界上最大的能源消費(fèi)國(guó)，我國(guó)能源轉(zhuǎn)型迫在眉睫。2016年我國(guó)發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，旨在促進(jìn)能源與現(xiàn)代信息技術(shù)的深度融合，推動(dòng)能源生產(chǎn)管理和營(yíng)銷(xiāo)模式變革,重塑能源產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈和價(jià)值鏈。利用數(shù)字技術(shù)、智能化管理模式使分布式能源生產(chǎn)、輸送、交易、消費(fèi)等環(huán)節(jié)得以高效運(yùn)轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)光伏、風(fēng)電、核電等清潔能源的健康有序發(fā)展。與此同時(shí)，發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)高科技企業(yè)能源轉(zhuǎn)型中的積極作用，主動(dòng)與能源企業(yè)開(kāi)展戰(zhàn)略合作。
然而，目前我國(guó)傳統(tǒng)能源行業(yè)與高科技技術(shù)的融合只限于建立試驗(yàn)平臺(tái)、模擬實(shí)驗(yàn)室、超級(jí)計(jì)算以及通信與數(shù)據(jù)的應(yīng)用等，僅僅停留在能源數(shù)據(jù)的電子化和互聯(lián)網(wǎng)化，即能源管理系統(tǒng)的平臺(tái)化，在能源生產(chǎn)關(guān)系層次上沒(méi)有根本性改變，尤其在能源行業(yè)下游環(huán)節(jié)缺乏數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的支撐，能源數(shù)字化仍處于起步探索階段，因此我國(guó)更應(yīng)借助國(guó)際能源轉(zhuǎn)型的契機(jī)實(shí)現(xiàn)能源企業(yè)自身的轉(zhuǎn)型升級(jí)，加快向能源全面數(shù)字化和智能化邁進(jìn)。
作者單位系中央黨校國(guó)際戰(zhàn)略研究院
