進(jìn)入21世紀，能(néng)源危機和氣候變暖問題引起(qǐ)世界廣泛關注，随著(zhe)國(guó)家2020年正式提出“30、60”年雙碳戰略，越來越多的人開(kāi)始理解并重視能(néng)源的使用效率和節能(néng)功效，節能(néng)減排具有貫穿經(jīng)濟社會發(fā)展全過(guò)程和各領域的功能(néng)優勢，其減排降碳的作用更爲顯著和直接，通過(guò)節能(néng)工作持續提高能(néng)效、降低碳排放量，是我國(guó)實現碳達峰、碳中和目标的一個重要手段。

【全球能(néng)源危機加速能(néng)源轉型需求】

能(néng)源是社會存在與發(fā)展的基礎，任何生産活動與生活過(guò)程都(dōu)離不開(kāi)能(néng)源，它的重要性不言而喻，21世紀絕大部分軍事(shì)戰争的背後(hòu)都(dōu)離不開(kāi)争奪能(néng)源的影子。目前，世界上絕大數能(néng)源仍掌握在西方國(guó)家手中，盡管在世界範圍内石油供需總體上保持平衡，但這(zhè)一平衡十分脆弱，因爲據近10年的油田勘探數量來看，在全球範圍内能(néng)發(fā)現的新油田數量越來越少，導緻能(néng)源生産能(néng)力增長(cháng)緩慢，但全世界的能(néng)源消費需求卻是在不斷上漲，尤其對(duì)于某些長(cháng)期處于戰亂的國(guó)家和地區來說，油荒、電荒的能(néng)源匮乏局面(miàn)會經(jīng)常出現。因此，當今世界的能(néng)源危機已經(jīng)不是某一個國(guó)家所要面(miàn)臨的疑難，能(néng)源轉型也不是一個可以繼續忽略下去的問題。

中國(guó)作爲制造業大國(guó)和人口大國(guó)，對(duì)能(néng)源需求量十分龐大，再加上我國(guó)能(néng)源分布結構的不合理，即以煤碳爲主，而石油、天然氣半數以上依賴于進(jìn)口的局面(miàn)，迫使我國(guó)急需改善能(néng)源結構，加速能(néng)源轉型升級。

【雙碳戰略帶來能(néng)源轉型“新挑戰”】

在能(néng)源儲備量極速降低和由能(néng)源粗放型使用帶來的氣候變暖大背景下，世界各國(guó)積極呼應控制碳排放、實現碳中和，我國(guó)自2014年便已經(jīng)是全球碳排放量最高的國(guó)家，占世界總排量的27%。在經(jīng)曆了快速工業化和大規模城鎮化建設後(hòu)，人民對(duì)生活質量的要求不斷提高，尤其是生活環境，因此環境保護也越來越受重視，2021年作爲我國(guó)十四五規劃的開(kāi)局之年，更是將(jiāng)“碳達峰”“碳中和”作爲新時代發(fā)展的重點工作，會議提出能(néng)源“雙控”制度，既要控制能(néng)源消費強度，又要控制能(néng)源消費總量，力争在2060年實現“碳中和”的宏偉目标，發(fā)展低碳節能(néng)經(jīng)濟。而國(guó)家“雙碳”戰略的提出，無疑對(duì)能(néng)源的開(kāi)發(fā)和利用是一個新挑戰，主要表現在：

一是對(duì)新能(néng)源利用效率的挑戰。改善能(néng)源結構，由傳統化石能(néng)源向(xiàng)非化石新能(néng)源開(kāi)發(fā)利用轉型，是解決能(néng)源危機和環境危機最直接有效的方式，而目前挑戰新能(néng)源利用最大的障礙就是長(cháng)時儲能(néng)技術。據IEA數據，風電和光伏發(fā)電將(jiāng)成(chéng)爲電力行業轉型的重要趨式。但是，風能(néng)和太陽能(néng)存在間歇性強、波動性大的問題，會造成(chéng)電網不穩定，還(hái)可能(néng)因爲用電需求不足或電網接納能(néng)力不足，引發(fā)“棄風棄光”問題，因此要解決可再生能(néng)源間歇性、波動性、随機性和電網穩定不間斷供電需求的矛盾，儲能(néng)是必要手段。換言之，儲能(néng)技術直接決定了可再生能(néng)源利用的廣度和深度，因此國(guó)家已將(jiāng)儲能(néng)技術的突破作爲新能(néng)源發(fā)展的核心問題提出。2021年，國(guó)家發(fā)布《關于加快推動新型儲能(néng)發(fā)展的指導意見（征求意見稿）》，明确3000萬千瓦儲能(néng)發(fā)展目标，實現儲能(néng)跨越式發(fā)展，對(duì)儲能(néng)技術是個新挑戰。

二是對(duì)節能(néng)技術的創新突破挑戰。如何提高能(néng)源使用效率，尤其是傳統能(néng)源使用效率，一直是各大能(néng)源廠商争相探讨的問題。針對(duì)節能(néng)方案的建議，主要可歸類爲三個環節，第一是從能(néng)源生産流通環節進(jìn)行把控，通過(guò)技術更新提升能(néng)源生産和運輸效率；第二是從運營環節，通過(guò)更精準的掌握能(néng)源市場供需波動，減少無效的能(néng)源儲備與消耗；第三是從消費環節，以更加個性化的商業模式，爲終端消費者提供最實惠、性價比最高的能(néng)源消費方案。

【數字技術成(chéng)爲加速能(néng)源變革的核心競争力】

無論是新能(néng)源的開(kāi)發(fā)利用還(hái)是新節能(néng)方案的設計落地，最終都(dōu)離不開(kāi)技術的支撐，再次驗證了“科技是第一生産力”，是推進(jìn)能(néng)源變革的核心動力。在今年3月份剛剛發(fā)布的《十四五現代能(néng)源體系規劃》中，明确強調“在全球氣候大治理背景下，新能(néng)源和信息技術緊密融合，生産生活方式加快轉向(xiàng)低碳化、智能(néng)化，能(néng)源體系和發(fā)展模式正在進(jìn)入非化石能(néng)源主導的嶄新階段”、“推動能(néng)源基礎設施數字化，加快信息技術和能(néng)源産業融合發(fā)展，推動能(néng)源産業數字化升級，加強新一代信息技術、人工智能(néng)、雲計算、區塊鏈、物聯網、大數據等新技術在能(néng)源領域的推廣應用”。

新一代信息技術是傳統産業轉型升級的關鍵，將(jiāng)信息技術與能(néng)源基礎設施融爲一體共同發(fā)展，是提高能(néng)源利用效率的主要路徑。早在《巴黎氣候協定》提出全球溫度上升要控制在2℃目标時，根據BNEF（注：彭博新能(néng)源财經(jīng)，是全球商業、金融信息和财經(jīng)資訊的領先提供商）的“淨零假設”指出，要想達到這(zhè)一目标，意味著(zhe)到2050年，全球太陽能(néng)、風能(néng)和電池儲能(néng)領域需投資15.1萬億美元，在電網領域需投資14萬億美元，但即便如此，仍無法滿足全球溫升控制在2℃以内的目标需求，因此需要加大對(duì)能(néng)源系統數字化轉型的投資力度，到2050年對(duì)能(néng)源基礎設施的投資總額需增加92萬億美元至173萬億美元才能(néng)确保在2050年實現淨零排放。另外，根據國(guó)際能(néng)源署（IEA）《數字化和能(néng)源》預測，數字技術的大規模應用將(jiāng)使油氣生産成(chéng)本減少10%～20%。可以在2040年將(jiāng)太陽能(néng)光伏發(fā)電和風力發(fā)電的棄電率從7%降至1.6%，從而到2040年減少3000萬噸二氧化碳排放。可見，數字技術對(duì)能(néng)源系統的變革作用已得到國(guó)際社會廣泛認同，能(néng)源系統的數字化轉型已然成(chéng)爲不可逆轉趨勢，數字技術正成(chéng)爲未來能(néng)源系統能(néng)否順利轉型的關鍵。

【能(néng)源數字化轉型，人工智能(néng)技術首當其沖】

在能(néng)源數字化轉型過(guò)程中會涉及到多種(zhǒng)數字化技術，其中較爲典型的是人工智能(néng)技術的應用。在2022年1月，世界經(jīng)濟論壇與彭博新能(néng)源财經(jīng)（BloombergNEF）、德國(guó)能(néng)源署（DENA）聯合發(fā)布了《利用人工智能(néng)（AI）加速能(néng)源轉型白皮書》，明确提出數字技術，特别是人工智能(néng)對(duì)加速推動全球能(néng)源轉型具有重要潛力。同時，在我國(guó)能(néng)源十四五規劃中，也多次重點提到了加快人工智能(néng)技術在能(néng)源領域的推廣應用。根據資料顯示，人工智能(néng)是一門開(kāi)發(fā)智能(néng)機器、智能(néng)計算機程序的工程和科學(xué)，其應用技術主要體現在機器學(xué)習、圖像識别、語音識别、知識圖譜等方面(miàn)，是使用機器替代人腦執行任務的智能(néng)化解決方案，目前人工智能(néng)技術在能(néng)源領域應用主要集中于能(néng)源資源開(kāi)發(fā)和能(néng)源利用效率提升兩(liǎng)方面(miàn)：

一、人工智能(néng)技術有助于探索新的能(néng)源資源開(kāi)發(fā)和利用。

首先，智能(néng)化技術將(jiāng)極大改善新油氣田井的勘探環境。

一是改善地下挖潛和深海尋油的可視化限制。在陸地，由于井下情報與儲層信息的可視化有限，在油氣田開(kāi)發(fā)的中後(hòu)期，深化挖潛較爲困難；在海裡(lǐ)，由于勘探領域逐步向(xiàng)人力勘察難以覆蓋的深海區域轉移，勘探環節對(duì)新層系油氣儲量預測的精度要求不斷提高。因此，運用智能(néng)油氣儲量分析和井下情報分析等技術，獲取高精度油氣儲量預測數據，以數據支持決策，就顯得格外重要；同時，還(hái)可以通過(guò)無人機等智能(néng)化手段，獲取遠海區域高分辨率的儲層模型，實行油氣勘探數字可視化協同管理，幫助風險勘探發(fā)現新的油氣資源。

其次，智能(néng)化技術有助于打破新舊“能(néng)源豎井”現象。

由于資源禀賦和技術開(kāi)發(fā)的差異性，導緻新能(néng)源和傳統能(néng)源通常都(dōu)是獨立開(kāi)發(fā)、各自發(fā)展，不利于資源最佳組合利用、融合發(fā)展，而以人工智能(néng)爲代表的智能(néng)化技術則有效打破了這(zhè)種(zhǒng)各自爲政的局面(miàn)，尤其是在新舊能(néng)源交互使用上，例如在電力供應上，由于太陽能(néng)、風能(néng)等新能(néng)源發(fā)電具有典型的時效性，受天氣環境影響大，無法提供穩定的電能(néng)供應環境，而傳統煤碳發(fā)電雖然具有穩定性，但對(duì)資源消耗力度大、環境污染也高。目前有廠家正在探索通過(guò)智能(néng)技術將(jiāng)兩(liǎng)者有效銜接、特性互補、融合利用，這(zhè)一舉措將(jiāng)大大減少生産成(chéng)本，對(duì)大氣環境而言也是百利而無一害。目前能(néng)源領域針對(duì)這(zhè)一模式已經(jīng)有所研究和成(chéng)效，但是在技術上仍存在較大改善空間，這(zhè)也是未來智能(néng)化技術在能(néng)源領域需要持續創新突破的重點方向(xiàng)之一。

除此之外，智能(néng)化技術還(hái)將(jiāng)大大縮短儲能(néng)材料的開(kāi)發(fā)時間。

新能(néng)源利用最大問題在于長(cháng)時儲能(néng)，如何開(kāi)發(fā)出高性能(néng)、低成(chéng)本的清潔能(néng)源生産和存儲材料已被(bèi)公認爲是能(néng)源轉型的優先事(shì)項。然而，傳統方法在探索、開(kāi)發(fā)和部署先進(jìn)材料的過(guò)程往往耗費大量時間和資金。相關研究表明，太陽能(néng)光伏從新材料發(fā)現開(kāi)始到大規模商用，通常需要25-35年時間，而如果將(jiāng)材料開(kāi)發(fā)與智能(néng)化技術結合，通過(guò)大數據分析和深度學(xué)習等功能(néng)，則可以大大縮短研發(fā)時間周期，提升研發(fā)效率。

二、人工智能(néng)技術有助于推動能(néng)源生産和使用過(guò)程的節能(néng)降耗。

首先，從企業端來看，智能(néng)化技術有助于降低生産成(chéng)本和能(néng)源運輸損耗率。

通常對(duì)于能(néng)源企業而言，人工智能(néng)技術應用較爲常見的節能(néng)場景有：一是通過(guò)人工智能(néng)技術自動檢測和預警故障，保障能(néng)源輸送的穩定性、防止安全事(shì)故。這(zhè)種(zhǒng)預測性維護功能(néng)在能(néng)源行業起(qǐ)著(zhe)至關重要的作用，因爲人類無法預測每一次故障，而通過(guò)人工智能(néng)技術則可以有效識别能(néng)源設備的腐蝕、裂縫、絕緣不足等缺陷，從而達到提前預警目的。例如，施耐德電氣利用微軟的機器學(xué)習功能(néng)遠程監控和配置油氣田的泵，及早發(fā)現泵故障可節省高達100萬美元的維修費用。事(shì)實證明，以人工智能(néng)驅動的故障檢測解決方案非常經(jīng)濟高效。二是通過(guò)智能(néng)化解決方案有助于提升企業生産運營等供應鏈環節效率，從而提升能(néng)源資源配置效率。衆所周知，石油和天然氣行業等特定能(néng)源部門的供應鏈是非常複雜的操作， 凡是涉及環境回收公司和液化石油氣的天然氣生産商/分銷商的決策，例如采購、采購價格、煉油作業、龍門作業和運輸等都(dōu)是比較複雜的決策。但人工智能(néng)在這(zhè)些業務中卻能(néng)起(qǐ)到協調運營團隊與倉庫存儲等作用。例如，人工智能(néng)有助于适當幫助管理人員作計劃和調度方面(miàn)的決策，包括優化能(néng)源價格，創建智能(néng)倉庫，維護庫存，處理更換資産的運輸操作，風險對(duì)沖，以及縮短交貨時間等等，從而降低企業總體運營成(chéng)本費用。

其次，從運營端來看，有助于提升運營商資源調配效率，提高能(néng)源儲備效率。

能(néng)源運營商可以借助基于人工智能(néng)技術的智能(néng)預測機制，例如價格波動預測、能(néng)源供需預測等，從而幫助能(néng)源供應商提前做準備、預測問題并盡可能(néng)的節省資源，從而改進(jìn)能(néng)源調度和電廠調度。當他們提前獲得适當的信息後(hòu)，也可以幫助終端消費企業更好(hǎo)地爲需求做好(hǎo)準備、預測問題、提升用電穩定性并節省資源。

最後(hòu)，從消費端來看，通過(guò)智能(néng)化解決方案改善能(néng)源消費模式，節約資源。

一是改變終端消費模式。據美國(guó)能(néng)源信息署 (EIA) 報告指出，近一半美國(guó)能(néng)源用戶在家中安裝智能(néng)電表，這(zhè)些儀表可以提供有關個人能(néng)源消耗的數據，數據被(bèi)用于預測即將(jiāng)到來的能(néng)源使用水平，從而幫助客戶更好(hǎo)地調節他們的消耗，例如找出最便宜的時間給電動汽車充電或運行空調，從而優化能(néng)源存儲。

二是智能(néng)防盜檢測。例如在電力使用過(guò)程中，人工智能(néng)可以通過(guò)自動檢測異常并标記、警告運營人員，防止不法分子故意偷電漏電，從而減少能(néng)源資源浪費使用現象。

未來，随著(zhe)科技的進(jìn)步、時代的發(fā)展，以人工智能(néng)爲代表的數字化技術在能(néng)源領域的應用將(jiāng)遠不局限于此，數字技術已然成(chéng)爲我國(guó)促進(jìn)傳統産業轉型升級的有效利器，能(néng)源也不例外，它將(jiāng)成(chéng)爲我國(guó)今後(hòu)能(néng)源能(néng)否順利轉型發(fā)展的關鍵。