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行业观察 | 数智技术推动能源系统转型,为加速实现双碳目标提供动力

数智技术,即数字技术和智能技术,既包括了云计算、大数据技术、物联网、区块链、5G通信等数字技术,也包括以智能机器人、图像和语言识别、自然语言处理、机器学习、神经网络为代表的智能技术。作为重要的生产要素之一,数智技术不仅能与社会生产活动紧密结合,产生巨大价值,也有助于改变社会经济系统的发展路径。通过与能源系统中的各个环节相互作用,数智技术有望在我国实现“双碳”目标的过程中持续推动系统性能源转型,为中国“双碳”目标的加速实现创造重要机遇。

作为社会经济系统中的重要子系统,能源系统与各个部门的关系都十分密切,是保障社会生产活动正常进行的坚实基础。在“双碳”目标的指导下大力发展数智技术,有利于推动能源系统加速实现低碳转型,这一转型主要体现在能源生产端的能源生产结构调整和能源产业链的绿色低碳转型,以及在工业、交通、建筑等能源消费部门的电气化和能源高效利用。总体来说,数智技术可以应用于几乎所有的能源生产和消费相关部门,以创新引领能源系统实现低碳转型,进而加速推进各个行业“双碳”目标的实现。

01 能源生产端的低碳转型

数智技术的发展将为进一步提高能源生产效率,支撑能源生产实现快速低碳转型提供更多可行性。就能源的生产端而言,利用数智技术可以加快推动能源生产与输送企业实现数字化转型,进一步助推能源供给实现结构性改革。

能源绿色低碳生产:首先,数智技术可以提高能源生产效率。通过采集电厂运行数据,建立基于深度学习算法的能效优化模型,数智技术可以最大限度地提升发电生产的效率,降低碳排放。其次,数智技术可以促进可再生能源的消纳。应用数智技术有助于大幅提高可再生能源发电出力的预测精度,并显著降低由于可再生能源发电的不确定性与波动性带来的影响, 有力促进其实现大规模的消纳。最后,数智技术可以帮助企业提高其精准决策能力。对于大部分发电企业而言,数智技术将辅助他们制定最佳的市场交易策略,更准确地判断市场的走向。这一切都离不开基于大数据、博弈论及深度学习算法的价格预测与竞价策略模型。

能源安全高效输送供给:首先,数智技术有助于大幅提高对于电力供需的预测精度。电网运行的核心任务是实时满足电力的供需平衡要求,而利用数智技术将大幅提高在全电网系统层面、电网各个节点层面对发电以及电力负荷的预测能力。其次,数智技术可以赋能电网实现更智能、快速的调度与运行。通过光学传感技术、光纤网络及数据总线技术高速采集、传输与存储大量的数字化的电气信号,采用边缘计算的理念与架构,并最终将部分数据分析功能在变电站层面进行计算,帮助系统调度人员快速做出最佳决策。最后,数智技术在电网运行维护管理上也可发挥其实时监测、准确预测风险的作用。基于这一技术,新的模式可通过利用无人机、机器人等数智手段对设备进行巡检,并建立设备风险评估模型,对未来发生故障的风险进行有效预测,并有望进一步取代成本高、效率低的人工模式。

02 能源消费端的低碳转型

在能源消费端,通过将数智技术与各产业和部门密切结合,有助于加速实现电气化,并提高能源利用效率。利用工业互联网、物联网以及大数据技术来采集、存储、处理能耗信息,并基于人工智能技术监测及优化能源消耗行为,正是数智技术在能源消费端的核心价值体现。

工业生产领域:数智技术在工业生产过程中能帮助企业实现能源诊断和用能优化。在此过程中,数智技术可以帮助几乎所有工业部门的企业实现生产全过程的能源实时监测与分析,并对企业以及用能生产过程中的能源消耗行为进行优化。一方面,能耗监测可以帮助用户快速直观地对能源数据进行全面的统计和分析,并依据数据迅速作出决策。另一方面,通过基于生产数据建立能耗优化模型,数智技术可以提供整体优化方案、工艺参数建议等,帮助企业降低能源成本、减少碳排放。

交通领域:数智技术能帮助交通部门进一步实现更高的电气化水平和燃料效率。大数据系统天然适用于整合、分析和管理海量用户行为,与交通领域中用能分散、行为复杂的特点也十分契合。以提升清洁动力效率为例,目前,数智技术已应用于电池能量管理领域,并能根据实时用电峰谷分布,实现智能充电,提升能源利用效率。未来,由海量数据汇成的数字交通网络将促进个体与管理中心的互联交互,实现整体交通运输模式和路线的优化。

建筑领域:数智技术的应用将助力实现全阶段的低碳转型。数智技术在设计、施工、建成等阶段,都将发挥重要作用。在设计阶段,人工智能技术可以协助建筑师设计节能型的建筑;而在建后的用能阶段,则可帮助相关方通过基于物联网、大数据技术的综合能源管理平台,对建筑的能源利用模式进行实时优化调控,甚至可结合建筑用户的行为对这一模式进一步优化调控。

除能源生产端和消费端外,数智技术也在加速构建统一的能源市场交易体系过程中发挥着重要作用。随着数智技术和可再生能源发电的逐渐成熟,数智技术的广泛应用有助于显著提高市场信息和生产信息的透明性和完备性,进而推动分布式能源、虚拟电厂等多种市场主体参与市场,实现能源“产消者”的加速转型。此外,数智技术也可为能源系统转型的投融资提供直接支持,并进一步促进能源系统从高速度发展向高质量发展转型。

数智技术的双碳应用场景

03 数智技术加速推进能源系统低碳转型

未来,数智技术势必将与各个领域更为紧密结合,创造出更多的价值。能源系统的低碳转型是实现“双碳”目标的基础,这不仅需要对生产端的能源结构进行调整,也与消费端的节能减排密不可分。生产端与消费端共同的电气化、绿色化、数字化是实现能源系统低碳转型的关键。总体来说,在“碳中和”目标的指导下,数智技术在有效整合各种资源的同时,可以实现对生产要素和各类资源的精准投入,确保供需的高效匹配和生产要素的高效流通,进一步助力全社会实现绿色转型。