袁凱

數(shù)字化浪潮席卷而來，傳統(tǒng)能源行業(yè)如何實(shí)現(xiàn) “蛻變”？

新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)革命正加速興起。數(shù)字化技術(shù)與能源行業(yè)的高度融合，使得能源數(shù)字化成為未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。當(dāng)提起傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)，大家首先想到的是什么？很可能是工作環(huán)境煙塵繚繞，機(jī)器聲響徹礦區(qū)，工人們灰頭土臉，在一片灰霾中艱難工作。不過，隨著數(shù)字化浪潮席卷傳統(tǒng)能源行業(yè)，這樣的場(chǎng)景逐漸成為歷史。

2023年以來，我國(guó)加快推進(jìn)能源領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型。今年2月發(fā)布的《數(shù)字中國(guó)建設(shè)整體布局規(guī)劃》中明確提出，培育壯大數(shù)字經(jīng)濟(jì)核心產(chǎn)業(yè)，研究制定推動(dòng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的措施，打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的數(shù)字產(chǎn)業(yè)集群。推動(dòng)數(shù)字技術(shù)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，在能源等重點(diǎn)領(lǐng)域，加快數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用。

3月31日，國(guó)家能源局發(fā)布的《關(guān)于加快推進(jìn)能源數(shù)字化智能化發(fā)展的若干意見》明確，到2030年，能源系統(tǒng)各環(huán)節(jié)數(shù)字化智能化創(chuàng)新應(yīng)用體系初步構(gòu)筑，數(shù)據(jù)要素潛能充分激活，一批制約能源數(shù)字化智能化發(fā)展的共性關(guān)鍵技術(shù)取得突破，能源系統(tǒng)智能感知與智能調(diào)控體系加快形成，能源數(shù)字化智能化新模式新業(yè)態(tài)持續(xù)涌現(xiàn)。

可以預(yù)見，未來能源數(shù)字化將實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，一張數(shù)字化智能化的能源藍(lán)圖將徐徐展開。

前景廣闊

發(fā)展數(shù)字能源，即利用數(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)、更安全的現(xiàn)代能源體系。

其實(shí)，數(shù)字技術(shù)在能源行業(yè)早有應(yīng)用。權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，早在2017年，數(shù)字技術(shù)在能源領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到520億美元，約占全球數(shù)字技術(shù)應(yīng)用市場(chǎng)的44%。在這520億美元中，有46%即240億美元，來自化石能源電廠的運(yùn)行管理，包括利用傳感器、數(shù)字采集和解析提高電廠效率。有35%即180億美元，來自建設(shè)智能電表。而隨著全球能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程的進(jìn)一步加快，大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等技術(shù)將與能源行業(yè)產(chǎn)生更多關(guān)聯(lián)。

企查查數(shù)據(jù)顯示，2021年，我國(guó)新增數(shù)字能源、光伏、新能源、能源管理系統(tǒng)相關(guān)企業(yè)5.67萬(wàn)家，同比增長(zhǎng)154.93%，其中，新增企業(yè)名稱中含有“數(shù)字能源”的現(xiàn)存企業(yè)93家，是2020年的8.45倍。

當(dāng)前各大公司也正加速進(jìn)入數(shù)字能源產(chǎn)業(yè)。一方面，以華為、中興通訊、工業(yè)富聯(lián)等為代表的科技型企業(yè)紛紛通過設(shè)立獨(dú)立部門或子公司形式入局?jǐn)?shù)字能源領(lǐng)域;另一方面，傳統(tǒng)能源企業(yè)也相繼組建數(shù)字化公司，加快能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型。目前，國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、中國(guó)石化、國(guó)家能源集團(tuán)、中國(guó)能建、國(guó)家電投等一批能源央企已紛紛組建了專門的數(shù)字化公司。

科技的不斷進(jìn)步，為數(shù)字能源發(fā)展提供源頭活水。全聯(lián)新能源商會(huì)專家委員會(huì)主席、中國(guó)科學(xué)院院士李燦認(rèn)為：“要通過大力推進(jìn)新能源先進(jìn)技術(shù)、大規(guī)模新型儲(chǔ)能技術(shù)、綠色氫能技術(shù)、碳捕集利用與封存技術(shù)和先進(jìn)核能技術(shù)攻關(guān)，為新能源發(fā)展提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。”

在技術(shù)應(yīng)用方面，智慧礦山、虛擬電廠、智能光伏、電化學(xué)儲(chǔ)能等數(shù)字科技已經(jīng)讓傳統(tǒng)能源企業(yè)嘗到甜頭。國(guó)家電投內(nèi)蒙古公司北露天煤礦所使用的純電驅(qū)礦用卡車是分散式風(fēng)電示范項(xiàng)目中的一環(huán)。據(jù)北露天煤礦礦長(zhǎng)劉敬玉介紹，風(fēng)機(jī)每年將貢獻(xiàn)超過1166萬(wàn)千瓦時(shí)清潔電能，配備靈活調(diào)節(jié)的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，用于新能源礦卡充電，每年可節(jié)約標(biāo)煤3562.74噸、單臺(tái)礦卡67000升柴油，減少二氧化碳排放9586.16噸。而這，只是整個(gè)數(shù)字煤礦的冰山一角。

窺一斑而知全豹。碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，智能化、低碳化成為未來兩大確定性發(fā)展趨勢(shì)，智能化需要數(shù)字化技術(shù)，低碳化更離不開電子電力技術(shù)，全球能源產(chǎn)業(yè)正從資源依賴型走向技術(shù)驅(qū)動(dòng)型。如此，一個(gè)融合了數(shù)字技術(shù)和電子電力技術(shù)的產(chǎn)業(yè)——數(shù)字能源，前景廣闊。

短板明顯

國(guó)家能源集團(tuán)建成了“智能礦山”“智能化工”等多個(gè)無(wú)人化、少人化的智能生產(chǎn)體系。南方電網(wǎng)公司的AI虛擬數(shù)字安監(jiān)工程師，實(shí)現(xiàn)了對(duì)經(jīng)營(yíng)區(qū)域所有縣級(jí)區(qū)域氣象災(zāi)害的全天候監(jiān)測(cè)預(yù)警。中國(guó)石油化工集團(tuán)推進(jìn)智能油氣田、智能工廠與智能管網(wǎng)建設(shè)，研發(fā)出公司級(jí)智能化管線管理系統(tǒng)。

無(wú)可否認(rèn)，數(shù)字能源在大力推進(jìn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能化提質(zhì)增效方面效果顯著，但在業(yè)務(wù)與數(shù)字技術(shù)深度融合等方面還面臨著許多挑戰(zhàn)。

以煤礦為例，現(xiàn)在離真正的“智能礦山”還很遠(yuǎn)?！暗V山無(wú)人化作業(yè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，也是礦山智能化的發(fā)展目標(biāo)?！?中國(guó)工程院院士、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）校長(zhǎng)葛世榮這樣說。在煤礦智能化建設(shè)中，礦山的安全化、無(wú)人化作業(yè)被視為5G等新興技術(shù)最適合切入的環(huán)節(jié)，但礦業(yè)環(huán)境對(duì)設(shè)備及操作要求嚴(yán)苛。對(duì)此，葛世榮認(rèn)為，礦山智能化應(yīng)借助5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等新一代ICT（信息通信技術(shù)），更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)泛在高速接入、裝備實(shí)時(shí)控制、圖像視頻智能分析、災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警、機(jī)電裝備故障診斷等功能，最終構(gòu)建礦山產(chǎn)運(yùn)銷儲(chǔ)用全流程透明化系統(tǒng)。但葛世榮也坦言，目前智能化開采還存在感知能力不夠強(qiáng)、裝備可靠性不夠高、終端計(jì)算速度不夠快、信息互通性不夠強(qiáng)、人機(jī)交互性不夠好等諸多問題。

特雷西能源科技股份有限公司副總經(jīng)理崔文彬則認(rèn)為，數(shù)字能源目前短板明顯。以數(shù)字油田為例，各油田投身于自建系統(tǒng)，形成了體量巨大的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，但依舊存在數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部署不足、感知設(shè)備數(shù)量有限、數(shù)據(jù)資產(chǎn)目錄尚未建立等問題。

更需要注意的則是技術(shù)壁壘與“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)。崔文彬表示：“油藏?cái)?shù)字孿生作為一門綜合性交叉學(xué)科，是數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)、軟件等多學(xué)科的融合，需要多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累，無(wú)法在短期內(nèi)掌握，從而使該行業(yè)形成較高的技術(shù)壁壘?！贝送?，目前我國(guó)70%以上的高端裝備和95%以上的核心技術(shù)仍依賴進(jìn)口，在數(shù)字孿生賦能數(shù)字油田發(fā)展的新階段，繼續(xù)依賴國(guó)外技術(shù)將會(huì)面臨“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)。

電化學(xué)儲(chǔ)能東風(fēng)將至

在能源需求與環(huán)境問題的雙重壓力下，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)逐漸處在了數(shù)字能源的風(fēng)口浪尖。顧名思義，電化學(xué)儲(chǔ)能是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并儲(chǔ)存起來，然后在需要時(shí)再將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能釋放出來，從而實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和可持續(xù)發(fā)展。

當(dāng)前，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)的關(guān)鍵期和窗口期，也是新型儲(chǔ)能發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

華為數(shù)字能源首席科學(xué)家劉云峰認(rèn)為，隨著新能源裝機(jī)和發(fā)電電量在電力系統(tǒng)中的比例不斷提升，新能源場(chǎng)站必須通過和不同形式的儲(chǔ)能技術(shù)相結(jié)合，共同維持未來新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。未來新能源的大發(fā)展，需要有合理的市場(chǎng)機(jī)制來牽引商業(yè)模式，推進(jìn)配套新能源發(fā)電儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而提升新能源在電力系統(tǒng)中占比的理論上限。需要促進(jìn)電化學(xué)儲(chǔ)能在內(nèi)的儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，從而提升新能源產(chǎn)業(yè)在未來新型電力系統(tǒng)電源中的比例。以國(guó)家電網(wǎng)青海共和華潤(rùn)電站項(xiàng)目為例，其電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)既具備暫態(tài)支撐電網(wǎng)的能力，又具備分鐘至小時(shí)級(jí)的調(diào)峰調(diào)頻能力。

2022年是全球儲(chǔ)能市場(chǎng)爆發(fā)的元年，新型儲(chǔ)能是近兩年的熱門詞。面對(duì)百花齊放的儲(chǔ)能技術(shù)，海辰儲(chǔ)能聯(lián)合創(chuàng)始人、總經(jīng)理王鵬程認(rèn)為，技術(shù)沒有絕對(duì)的好壞，它們都有各自的長(zhǎng)短板，但電化學(xué)儲(chǔ)能是產(chǎn)業(yè)化最成熟、技術(shù)最成熟、安全最可控且降本邏輯最清晰的一個(gè)賽道。他預(yù)計(jì)，未來8到10年，電化學(xué)儲(chǔ)能一定是新型儲(chǔ)能最成熟的商業(yè)模式。

在王鵬程看來，真正理想的新能源要從能源供應(yīng)是否充足、成本是否夠低和產(chǎn)業(yè)化路徑是否成熟三方面來看。在未來的能源結(jié)構(gòu)里，光能和風(fēng)能會(huì)是最成熟的模式，它們與電化學(xué)儲(chǔ)能的結(jié)合在5年內(nèi)有機(jī)會(huì)做到比火電成本更低。