能源數字化:重塑全球能源發展態勢

2019-06-21
21 2019-06

10:58

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來源:《學習時報》作者:惠春琳

  能源是人類社會生存發展的重要物質基礎,攸關國計民生和國家戰略競爭力。當前,世界油氣秩序重構,能源格局深刻調整,能源結構持續優化,應對全球氣候變化、推進能源轉型已成為國際社會和能源行業共識。以移動互聯網、大數據、物聯網等信息技術為特征的數字經濟席卷全球,深刻改變著人類的生產和生活方式,成為全球經濟發展的新動能、新方向,也成為了傳統能源行業轉型的新目標。能源數字化被視作實現傳統能源行業轉型升級并重新煥發生機的重要驅動力,有望重塑全球能源發展態勢。

  能源數字化的概念及其發展

  能源數字化指的是利用數字技術,引導能量有序流動,構筑更高效、更清潔、更經濟的現代能源體系,提高能源系統的安全性、生產率、可及性和可持續性。數據、分析和連接在能源領域的運用無處不在,在很大程度上可以提高運營效率,將減少約10%的能源使用量。數字化了的能源系統能夠準確判斷誰需要能源,并明確如何能夠在合適的時間、合適的地點以最低的成本提供能源,新的能源商業模式正在形成。

  對于能源企業而言,數字化被視為實現能源轉型的重要途徑。首先,世界能源轉型進程遇到新挑戰。雖然能源消費結構持續優化,以煤炭、油氣等一次能源為主體的傳統能源消費結構逐漸向基于電力系統的光伏、風電等二次能源調整轉型,但全球氣候變化和環境保護的雙重壓力依然存在,國際大能源公司有選擇地適度發展新能源,試圖搶占先機。目前新能源主要用于電力系統,數字化的優勢更符合電力系統發展的需求。其次,能源數字化符合能源轉型降本增效綠色的核心要求。在互聯網時代,能源全產業鏈,從能源勘探、生產、運輸、銷售和服務等各環節勢必與數字平臺深度融合,急需高效計算、海量數據、即時通訊等技術,促進能源降本增效綠色發展,實現能源行業的加速轉型。根據IEA《數字化和能源》預測,數字技術的大規模應用將使油氣生產成本減少10%—20%,使全球油氣技術可采儲量提高5%,頁巖氣有望獲得最大收益。僅在歐盟,增加存儲和數字化需求響應就可以在2040年將太陽能光伏發電和風力發電的削減率從7%降至1.6%,從而到2040年避免3000萬噸二氧化碳排放。與此同時,數字化還可以使碳捕獲和儲存等特定的清潔能源技術受益。再次,傳統能源行業發展模式在經濟數字化時代遭遇瓶頸。傳統油氣企業需要從只提供油氣產品向“產品+服務”的綜合服務企業轉型,優先踏入數字化領域的企業帶來的競爭優勢,倒逼能源從業者轉型,傳統能源行業開始向數字化敞開大門。

  早在1980年代,數字技術就已經開始在油田得到應用,并長期用數字技術來改善勘探和生產,提高運輸的安全性、可靠性和運輸效率。傳統油氣走在了能源數字化轉型的第一線。根據《數字化轉型倡議:油氣行業白皮書》預計,2016年至2025年間,數字化戰略將為油氣領域帶來1.58萬億美元的新增價值。能源公司對數字技術的投資在過去幾年中急劇上升。IEA數據顯示,自2014年以來全球對數字電力基礎設施和軟件的投資每年增長超過20%,2018年達到500多億美元。2018年的數字投資比全球燃氣發電投資高出近40%,幾乎相當于印度電力部門的總投資。

  傳統能源行業與數字企業的融合

  受國際油價低迷、新興產業迅猛崛起等影響,傳統油氣行業發展動力缺乏的問題嚴重,根據IEA《世界能源投資報告(2018)》顯示,2017年全球油氣上游投資依舊低迷,并在短期內難有很大改善,尋找與新科技、新業務的合作促發展,成為傳統能源行業的第一要務。

  面對如此巨大的發展市場,IBM、微軟、GE、華為等國際知名科技公司紛紛與油氣公司合作。從2014年開始,油氣公司與IT技術公司的合并逐漸升級。具體體現在三個方面。

  第一是用于油氣田的操作與維護。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,不再用計算機手持設備,就可以向工人提供指令清單、數據等,與公司的數字直接連接。同時,斯倫貝謝建立了軟件技術創新中心,專注于研究高性能計算、云、大數據、物聯網、工業互聯網轉件等技術應用。2016年4月,殼牌公司通過與惠普的合作,將傳感器數據通過光纜傳輸至專有服務器,將潛在油田數據與世界上其他油田數據作對比,由此地質學家能夠對井位做出更加準確的判斷。2017年4月,IBM與油服公司Flotek宣布達成協議,旨在共同發展一項系統,用于石油和天然氣工業的操作與維護。2018年4月,道達爾和谷歌宣布達成協議,將在石油人工智能領域開啟聯合,為油氣開發提供全新解決方案。

  第二是用于提高傳統油氣公司的運營效率。2017年5月,IBM和KBR油服公司宣布開展合作,將利用物聯網和大數據技術,幫助石油公司提高運營效率。2017年7月,遠景能源聯合微軟、埃森哲等,在硅谷成立“全球能源物聯網與智慧城市技術聯盟”。2017年10月,威德福與英特爾聯合,將物聯網技術應用到油田服務,建立一個從端到端的數字油田解決方案,在上游油氣行業獲得更高效能。能源與物聯網領域科技巨頭攜手,加速推動全球能源數字化轉型進程。2017年8月,哈里伯頓也與微軟達成戰略協議,共同致力于推動油氣行業數字化轉型,力求實現在油氣勘探開發技術上規模空前的數字化變革。2017年10月,雪佛龍與微軟簽訂協約,共同組建一家公司作為雪佛龍主要的云服務提供商,推動雪佛龍公司業績發展和提升公司生產效率。2017年10月,京東和中國石化簽署戰略合作協議,雙方將圍繞抽取數據建模分析、優化供應鏈管理等方面展開先行試點,通過門店科技的整合,實現加油站及便利店的場景數據化、數據網絡化、網絡智能化。

  第三是用于能源公司與科技公司之間開展新的合作和創新。2017年7月,GE油氣和貝克休斯合并成立新公司BHGE,將利用數字化技術對傳統石油行業進行智能化升級改造,打造石油工業全新模式。按預計230億美元的年營業收入計算,BHGE將超越哈里伯頓,成為世界第二大油田服務公司。2018年2月,BHGE和英偉達聯合,將推進人工智能在油氣領域的應用。2018年5月,華為與中化集團簽署戰略合作協議,計劃在能源化工互聯網、智能制造等領域開展合作和創新。2018年7月,中石油與華為簽署戰略合作協議,雙方將在云計算、移動應用、大數據、人工智能、物聯網等領域開展深入合作,推動共同發展。2018年7月,BP英國石油公司和通用電氣簽署協議,以加快為客戶提供工業物聯網服務。2018年7月,GE與微軟擴大合作伙伴關系,將運營技術和信息技術結合起來,消除工業企業在推進數字化轉型項目方面面臨的障礙。

  傳統油氣公司通過與科技公司合作,利用最新的信息化技術、大數據、云計算等整合能源與數字技術,構筑全新的能源生態系統,優化管理流程、降低生產成本、提高安全運營、創新合作模式、優化能源結構。

  智能化是能源數字化未來發展必然趨勢

  全球能源轉型的趨勢是推動能源結構向低碳化、清潔化、終端能源電氣化發展,而數字化技術在此過程中將發揮無可替代的作用。隨著數字化技術與能源行業的高度融合,智能化將成為能源數字化發展的高階階段。

  一是智能化推動能源數字化轉型進入新階段。智能化發展可以基于海量大數據分析和人工智能為能源行業提供技術、經驗和有價值的信息,大幅提高能源各領域的效率、降低成本,提高能源行業的競爭力。

  二是智能化是能源數字技術迭代的發展方向。智能化是全球科技領域發展的大趨勢,能源行業轉型將深受其影響。當使用智能機器人的成本低于人工成本,工作效率、安全性等高于人工時,智能機器人勢必代替人工,能源數字化發展也將進入智能化時代。例如,在石油勘探領域智能機器人的應用,將解禁全球之前大量無法開采或者高成本開采的油氣田,全球能源可開采量將發生巨大變化。智能化電網系統的應用發展將可以實現對電力系統實時監測、分析、分配和決策等,實現電力分配、使用的效率最大化。

  三是智能化將為能源數字化發展提供全新的用戶體驗,針對能源系統客戶的不同需求,打造適合不同層次客戶的個性化業務需求。例如,通用電氣公司成立人工智能公司,主要是利用大數據分析、機器人和人工智能技術等為客戶提供先進的監測服務。

  全球能源供需在不斷變化,并向著更個性化、更清潔化、更電氣化方向發展。在可預見的未來,能源數字化將實現跨越式發展,繪制一張智能化能源的藍圖。

  我國應進一步加快能源數字化轉型的步伐

  作為世界上最大的能源消費國,我國能源轉型迫在眉睫。2016年我國發布了《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》,旨在促進能源與現代信息技術的深度融合,推動能源生產管理和營銷模式變革,重塑能源產業鏈、供應鏈和價值鏈。利用數字技術、智能化管理模式使分布式能源生產、輸送、交易、消費等環節得以高效運轉,實現光伏、風電、核電等清潔能源的健康有序發展。與此同時,發揮互聯網高科技企業能源轉型中的積極作用,主動與能源企業開展戰略合作。

  然而,目前我國傳統能源行業與高科技技術的融合只限于建立試驗平臺、模擬實驗室、超級計算以及通信與數據的應用等,僅僅停留在能源數據的電子化和互聯網化,即能源管理系統的平臺化,在能源生產關系層次上沒有根本性改變,尤其在能源行業下游環節缺乏數字化技術應用的支撐,能源數字化仍處于起步探索階段,因此我國更應借助國際能源轉型的契機實現能源企業自身的轉型升級,加快向能源全面數字化和智能化邁進。

(網絡編輯:金秋)

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