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速銳得視角—數(shù)字化能源新時代的影響挑戰(zhàn)趨勢

2022-12-15 09:14:30 劉國瓊

數(shù)字化正在改善能源系統(tǒng)的安全性、生產(chǎn)力、普及率和可持續(xù)性,但是同時數(shù)字化也引發(fā)了新的安全和隱私風險,此外,市場、企業(yè)和工作崗位也受數(shù)字化的影響,改變工種結構,在數(shù)字化新時代來臨前,正在發(fā)生一些細微的變化,新的商業(yè)模式嶄露頭角,而傳統(tǒng)的老舊模式會影響到很多企業(yè)推出數(shù)字化的舞臺。

在未來十年內(nèi),數(shù)字技術將使得全球能源系統(tǒng)更加互聯(lián)互通、智能而高效,具備高可靠性和可持續(xù)發(fā)展。這是一個長遠的戰(zhàn)略。當前在大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析方法和互聯(lián)互通等方面取得了令人矚目的進展,在數(shù)字化系統(tǒng)平臺下,能識別出用能方,并在正確的時間、正確的地點,以最低的成本提供能源,但要讓這一切順利付諸實踐并非易事。

越來越多的情況下,政策定制者、企業(yè)高管、其他利益相關方需要在不完善和不完整的信息環(huán)境中做出正確而復雜的決策。而能源系統(tǒng)通常建立在大規(guī)模、長周期的物理基礎設施和資本上,其極端復雜特性將帶來額外的挑戰(zhàn)。

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能源數(shù)字化新時代?

能源行業(yè)是數(shù)字技術應用的先驅(qū),比如我們的電力部門,早在20世紀80年代就奠定了自己的數(shù)字先鋒的角色,利用新興技術推動電網(wǎng)管理和運營。而石油和天然氣公司長期以來用數(shù)字技術進行勘探和開采建模。

5G時代,數(shù)字技術的進步和發(fā)展趨勢驚人,數(shù)據(jù)量正在以指數(shù)速度增加,例如我們的個人手機,所有的數(shù)據(jù)導出,已經(jīng)不亞于一個移動硬盤,互聯(lián)網(wǎng)流量在過去2年就增長了5倍,全球移動電話用戶量超過了人口總量,我個人就有3臺手機、2個平板,其中3個連接了移動網(wǎng)絡。

技術的進步、成本的降低和無處不在的互聯(lián)正在打開能源生產(chǎn)和消費新模式的大門,數(shù)字化具有構建能源互聯(lián)系統(tǒng)新架構的潛力,如破除用能和供應的傳統(tǒng)界限。

這些數(shù)字技術的巨大進展及在能源領域的快速普及帶來一些很好的問題,我們是否迎來了一個能源數(shù)字化的新時代?如果是,新興的趨勢是什么?

 

所有用能行業(yè)都已經(jīng)受到數(shù)字化影響

數(shù)字技術已廣泛用于各終端用能行業(yè),并且部分前裝變個性技術廣泛部署已經(jīng)初見曙光,如我們車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)經(jīng)常提及的自動駕駛車輛、汽車大數(shù)據(jù)的采集與分析應用、汽車底層CAN數(shù)據(jù)的采集與解碼、智能家居系統(tǒng)和AI機器學習等等,雖然這些技術能提高效率,解決不少場景下的數(shù)字化應用,但部分也會引發(fā)回彈效應導致整體能耗提高。

像我們熟悉的交通行業(yè)、家用車、商用車、飛機、船舶、高鐵及基礎設施已經(jīng)變得越來越智能和互聯(lián),安全性和效率也在提升。數(shù)字化在公路物流運輸行業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響,互聯(lián)性和自動化也改變了原有汽車制造的工業(yè),重塑了整個行業(yè)。但與此同時,柔性定制也走出了不一樣的道路,客戶提出需求,廠家根據(jù)需求建立數(shù)字模型,然后實現(xiàn)柔性生產(chǎn),汽車的柔性定制,最具代表性的就是上汽大通,大家可以多了解關注一下。與此同時,數(shù)字化對交通運輸行業(yè)能源消耗的整體影響存在高度不確定性。因為不同年份的車與品牌車型,在不同的人使用,行駛在不同的環(huán)境,區(qū)別太大。

從長期看,通過自動化和共享出行提高效率的最佳情景下,能源消耗量相對目前的水平能夠?qū)崿F(xiàn)減半,但同時,效率沒有得到實質(zhì)性的提升,并且自動化的回彈效應導致更多的出行行為,能源消耗量反而會翻番。例如,大量的公共設施比如地鐵、公交等能降低足夠多的能耗,要是人少的區(qū)域,地鐵和公交的觸達,反而成本增加成本,一個道理。

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在建筑行業(yè),通過使用實時數(shù)據(jù)來提高運行效率,數(shù)字化能夠削減10%的能源消耗量。智能溫控能夠預測用戶行為,例如根據(jù)氣溫提高熱水溫度,用戶洗澡時長會增加,房東的熱水消耗量會帶來更大收益,這就是利用實時天氣預報更好地預測供暖和制冷的需求。智能照明不僅能夠隨時隨地提供照明,還能夠?qū)ED與傳感器集成起來,耦合其他系統(tǒng)提供定制化的供暖和制冷服務,最典型的就是汽車自動大燈、居家入室的空調(diào)自動開啟等等。

工業(yè)上,許多企業(yè)長期以來都在使用數(shù)字技術改進安全性和提高產(chǎn)量,例如特斯拉。通過先進的過程控制能夠?qū)崿F(xiàn)具有經(jīng)濟效益的深度節(jié)能,并通過耦合智能傳感器和數(shù)據(jù)分析能夠預測設備故障。3D打印、AI機器學習和互聯(lián)將具有更深遠的影響,例如金屬3D打印能夠用戶制造更輕量化的飛行器,同時減少制造原料和燃料的需求。

速銳得的數(shù)字化,涉及到的領域都是最基礎層面的,有基于煤炭領域的數(shù)字化應用,基于化工工業(yè)的數(shù)字化應用,基于交通出行的數(shù)字化應用,基于汽車大數(shù)據(jù)的數(shù)字化應用,基于醫(yī)療保障體系的數(shù)字化應用,基于礦卡能源消耗管理的數(shù)字化應用,回頭一一給大家分別講解。

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能源供應商將獲得更高的生產(chǎn)力并改善安全性

石油和天然氣長期以來一直使用數(shù)字技術,特別是在上游行業(yè),并且數(shù)字化仍然具有進一步提高運營效率的重大潛力。數(shù)字技術的廣泛應用可以將生產(chǎn)成本降低10%-20%,包括通過先進的地震數(shù)據(jù)處理、使用傳感器和增強儲層建模等,使得全球石油和天然氣技術可以采儲量可因此增長5%,其中頁巖氣的預期增幅最大。

在煤炭行業(yè),數(shù)字技術越來越多用戶地質(zhì)建模、工藝優(yōu)化、自動化、預測性維護、物流與貨運管理、裝載卸貨排隊監(jiān)控以及改善工人健康和安全。具體案例包括無人駕駛卡車以及中控調(diào)度室對設備的遠程遙控、數(shù)字化管理平臺對車輛運輸調(diào)度配送等。

在電力行業(yè),數(shù)字化有潛力每年節(jié)省約800億美元,這可以通過降低運營成本、提高發(fā)電廠與電網(wǎng)效率、減少意外停機和故障,為家庭節(jié)約用電(忘了關)等實現(xiàn)設備運行的壽命延長及家庭沒必要的用電開銷。這一方面的一個例子是使用無人機對鋪設在數(shù)千千米崎嶇地形上的輸電線的低成本監(jiān)控。

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數(shù)字互聯(lián)系統(tǒng)能從根本上改變電力市場

數(shù)字化轉(zhuǎn)型最大的潛力是它能夠打破能源各行業(yè)之間的界限,提高能源系統(tǒng)的靈活性并實現(xiàn)整個系統(tǒng)的集成。電力行業(yè)是這一轉(zhuǎn)型的核心,數(shù)字化模糊了發(fā)電和用電之間的區(qū)別,特別是農(nóng)村太陽能發(fā)電轉(zhuǎn)換等,帶來了四個相互關聯(lián)的機遇。

一、智能需求響應。在住宅領域,10億戶家庭和110億智能家電積極參與到電力系統(tǒng)互聯(lián),這些家庭和智能家電在從電網(wǎng)獲得電力的時候能夠靈活調(diào)節(jié)工作和休眠,將提供出185GWh(吉瓦時)的系統(tǒng)靈活性,冬季更高,185GWh等同于澳大利亞和意大利現(xiàn)有電力供應能力的總和,這可以為新建電力基礎設施節(jié)省2700億美元的投資。智能家電接入到電力系統(tǒng),因為是一筆好買賣。

二、數(shù)字化有助于波動性可再生能源并網(wǎng),從而使電網(wǎng)更好地匹配用能和光伏及風力資源的利用,就我們國家,到2040年,擴大應用儲能技術?數(shù)字化需求響應技術,能夠?qū)夛L棄光率從7%降低到1%,從而減排3000萬噸二氧化碳。

三、開發(fā)應用于電動汽車的互聯(lián)智能充電技術,可有助于將充電時間轉(zhuǎn)移到電力需求低且供應充足的時段,從2020年到2040年,這項舉措可預計節(jié)省,用于新增電力基礎設施的1000億-2800億美元投資。

四、數(shù)字化可促進分布式能源開發(fā),如果家用太陽能光伏和儲能設備,通過制定更好的激勵政策,使生產(chǎn)者(這里不管是農(nóng)村還是城市)更容易儲存和向電網(wǎng)出售剩余電力,加上區(qū)塊鏈技術有助于推動當?shù)啬茉瓷鐓^(qū)內(nèi)的交易,端到端的交易。

 

數(shù)字技術的直接能耗與挑戰(zhàn)

那些能實現(xiàn)以上潛在效益的數(shù)字技術本身也會消耗能源。未來數(shù)年數(shù)十億臺新設備實現(xiàn)并網(wǎng),他們將增加數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡服務器的電路需求與能耗,然而,能源效率的持續(xù)增長可以在很大程度上控制數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡的整體用能增幅。

雖然數(shù)字化可以帶來很多正面效益,但是它也會使得網(wǎng)絡系統(tǒng)更容易受到網(wǎng)絡攻擊,網(wǎng)絡攻擊時間對能源造成的破壞性較小。

隱私和數(shù)據(jù)所有權也是消費者主要關注的問題,尤其是越來越多的互聯(lián)設備或設施將收集更詳細的數(shù)據(jù),例如,智能電表收集家庭能耗數(shù)據(jù)可用于判斷住戶何時在家、何時淋浴或者泡茶。集成和匿名的個人能耗數(shù)據(jù)可以加強運營商和用戶對能源系統(tǒng)的了解,如負荷曲線幫助降低個人消費者的成本。

數(shù)字化影響了各個能源行業(yè)的工作崗位和職業(yè)技能,改變著其工作模式和任務。在這一些地區(qū)創(chuàng)造出新的就業(yè)機會,但同時在其他地區(qū)也造成了一些工作崗位的流失,但是對于裁員的企業(yè)來說,是個利好。

再就是ZF和市場涉及對于引導數(shù)字化增強型能源系統(tǒng),向高效、安全、普及和可持續(xù)方向發(fā)展至關重要,例如,如何幫助到14億人獲得可控電力與補貼,新的數(shù)字工具可以促進可持續(xù)發(fā)展,包括利用衛(wèi)星驗證溫室氣體排放和追蹤鄰近地區(qū)空氣污染的技術等等。

 

結語

神閑氣靜,智深勇沉,這是做大事所須具備的主要能力,我們更應該注重那些能夠轉(zhuǎn)化為商業(yè)成功的實用戰(zhàn)略,找到合適的價值驅(qū)動方向,在更短的時間內(nèi)搭建起數(shù)字化團隊。漫漫長路,上下求索,道阻且長,行則將至,我們領頭企業(yè)家們,我們有做了規(guī)劃了嗎?