加快能源產(chǎn)業(yè)與數(shù)字經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展

蘇銘

數(shù)字技術(shù)將主導(dǎo)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，2023年以來人工智能大模型的突破性發(fā)展更令人深信不疑。全面推動數(shù)字化變革和數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)數(shù)字技術(shù)與實體經(jīng)濟(jì)深度融合，已成為時代最強音。能源是人類文明進(jìn)步的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和動力，能源產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。以數(shù)字化智能化技術(shù)助推能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，是推動能源高質(zhì)量發(fā)展、建設(shè)新型能源體系的重要內(nèi)容，對于提高能源安全保障水平、積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和、構(gòu)建現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系具有重要意義。

一、以數(shù)字化智能化技術(shù)助推能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級

近年來，柔性直流電網(wǎng)、智慧微網(wǎng)、智能機器人勘探開采等應(yīng)用開始推廣，無人值守、故障遠(yuǎn)程診斷等能源生產(chǎn)運行信息化智能化水平持續(xù)提高，工業(yè)園區(qū)、公共建筑等領(lǐng)域智慧用能模式不斷涌現(xiàn)，能源數(shù)字化智能化解決方案提供商、設(shè)備商、運營商、服務(wù)商等產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系加快構(gòu)建。2023年3月，《國家能源局關(guān)于加快推進(jìn)能源數(shù)字化智能化發(fā)展的若干意見》進(jìn)一步明確了能源數(shù)字化智能化發(fā)展的方向、目標(biāo)和重點任務(wù)，強調(diào)“有效提升能源數(shù)字化智能化發(fā)展水平，促進(jìn)能源數(shù)字經(jīng)濟(jì)和綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，為積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和提供有力支撐”。為了實現(xiàn)目標(biāo)，既要大力培育能源數(shù)字化智能化新模式、新業(yè)態(tài)，又要加快傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)數(shù)字化智能化改造，雙管齊下，將有助于加快能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級步伐。

（一）以數(shù)字化智能化技術(shù)引領(lǐng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)

電力的瞬時平衡特征，使電力行業(yè)的自動化、信息化水平走在能源領(lǐng)域前列。隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電等非化石能源大規(guī)模發(fā)展，未來新型電力系統(tǒng)將在能源體系扮演核心角色，更是要加快數(shù)字化智能化技術(shù)的全面應(yīng)用。

一是以數(shù)字化智能化技術(shù)提升新能源發(fā)電供給消納能力。風(fēng)電、光伏發(fā)電盡管具有隨機性、波動性和間歇性，但具有可預(yù)測性。要充分利用氣象大數(shù)據(jù)，將氣候模式預(yù)測結(jié)果與新能源出力特性更好耦合，提升不同時間尺度上的新能源功率預(yù)測水平。同時，提高新能源發(fā)電智能化水平，統(tǒng)籌好源網(wǎng)荷儲等各方面要素，促進(jìn)新能源應(yīng)發(fā)盡發(fā)。

二是以數(shù)字化智能化技術(shù)提高傳統(tǒng)電源靈活出力水平。適應(yīng)傳統(tǒng)電源由基礎(chǔ)性電源向靈活調(diào)節(jié)性電源轉(zhuǎn)變的趨勢，加快火電、水電等傳統(tǒng)電源數(shù)字化設(shè)計建造和智能化升級，推動數(shù)字技術(shù)深度應(yīng)用于核電設(shè)計、制造、建設(shè)、運維等各領(lǐng)域各環(huán)節(jié)。積極推進(jìn)分散控制系統(tǒng)的智能化研發(fā)與應(yīng)用，不斷提高火電、水電的靈活高效出力水平，乃至促進(jìn)核電更加安全靈活運行。

三是以數(shù)字化智能化技術(shù)促進(jìn)智慧電網(wǎng)建設(shè)升級。電網(wǎng)是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和核心支撐。要創(chuàng)新應(yīng)用“云大物移智鏈邊”等技術(shù)，探索人工智能及數(shù)字孿生在電網(wǎng)智能輔助決策和調(diào)控方面的應(yīng)用，提高電網(wǎng)仿真分析能力和多能互補聯(lián)合調(diào)度智能化水平，推動主干網(wǎng)架柔性化發(fā)展，支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和高比例新能源接入。要加快高可靠性數(shù)字配電網(wǎng)建設(shè)，提高配電網(wǎng)靈活性和承載力，提升用戶側(cè)分布式電源接入能力，提高與各類負(fù)荷的智能互動水平。要積極推進(jìn)分布式智能微網(wǎng)發(fā)展，提高分布式新能源可控可調(diào)水平，促進(jìn)局部區(qū)域電力電量自平衡。

四是以數(shù)字化智能化技術(shù)提高需求側(cè)靈活響應(yīng)和智能互動水平。提高需求側(cè)與電網(wǎng)電源的響應(yīng)能力和互動水平，既是各類用戶更加經(jīng)濟(jì)高效用電的需要，又是新能源發(fā)電占比不斷提高的趨勢下實現(xiàn)電力有效平衡的重要舉措。一方面，大力推進(jìn)智能終端設(shè)備、智能電表等應(yīng)用以及數(shù)字化控制系統(tǒng)發(fā)展，讓用戶及時感知電力供應(yīng)側(cè)信號，引導(dǎo)用戶合理用電。另一方面，積極培育負(fù)荷聚合服務(wù)、綜合能源服務(wù)、虛擬電廠等新業(yè)態(tài)新模式，打造實時可控的數(shù)字化需求響應(yīng)系統(tǒng)平臺，整合分散需求響應(yīng)資源，推動需求側(cè)資源分層分級分類聚合及協(xié)同優(yōu)化管理，引導(dǎo)需求側(cè)資源有效參與電力系統(tǒng)調(diào)節(jié);再者，加快電動汽車與電網(wǎng)的智能交互技術(shù)發(fā)展，打造智慧車聯(lián)網(wǎng)，推動電動汽車智能化有序充放電，逐步釋放其巨大的需求響應(yīng)潛力。

五是以數(shù)字化智能化技術(shù)助力全國統(tǒng)一電力市場建設(shè)。隨著電力發(fā)輸配售用各環(huán)節(jié)主體日趨多元、形態(tài)更加復(fù)雜，統(tǒng)一電力市場成為引導(dǎo)長期有效投資、促進(jìn)供需實時平衡、實現(xiàn)資源高效配置的必然選擇。電力市場建設(shè)的核心是實現(xiàn)交易和調(diào)度的分離和耦合。確保電力市場和電力系統(tǒng)安全高效運行，必須進(jìn)一步提高數(shù)字化交易和智能化調(diào)度水平，不斷增加電力市場交易品種、類型和頻率，更好促進(jìn)資源高效合理配置。此外，要加強燃料、電力和碳排放數(shù)據(jù)的計量、監(jiān)測、核算和交互耦合，推動燃料市場、電力市場、碳市場之間的有效銜接和運行。

（二）加大傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)數(shù)字化智能化改造力度

隨著應(yīng)對氣候變化成為全球共識，世界能源低碳化轉(zhuǎn)型逐步加速。我國仍處于以煤為主的能源時代，化石能源在能源結(jié)構(gòu)中的比重依然超過80%，綠色低碳轉(zhuǎn)型的任務(wù)十分艱巨。數(shù)字化智能化技術(shù)的發(fā)展，為傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)安全高效、綠色低碳生產(chǎn)提供了有效途徑。

第一，以數(shù)字化智能化技術(shù)帶動煤炭安全高效生產(chǎn)。加快智能化煤礦建設(shè)，減少用工強度，降低煤礦事故，提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)煤炭安全高效、清潔低碳和綠色可持續(xù)發(fā)展，既是形勢要求，又是行業(yè)所需。近年來，相關(guān)部門已出臺《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》《煤礦智能化建設(shè)指南（2021年版）》等一系列政策文件，制定了各類煤礦智能化標(biāo)準(zhǔn)，力圖加快煤礦智能化改造升級力度。一方面，要推動煤炭領(lǐng)域5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能傳感器、環(huán)境感知終端、視頻監(jiān)控設(shè)備等信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建設(shè)集智能地質(zhì)保障、智能采掘（剝）、智能洗選、智能安控等于一體的智能化煤礦綜合管控平臺，提高礦井地質(zhì)條件探測精度與地質(zhì)信息透明化水平，提升基于全時空信息感知的災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與智能綜合防治能力。另一方面，要加快自動化、智能化裝備應(yīng)用，在采煤工作面實現(xiàn)采—支—運智能協(xié)同運行、地面遠(yuǎn)程控制及井下無人/少人操作，在掘進(jìn)工作面實現(xiàn)多工序協(xié)同作業(yè)、智能快速掘進(jìn)及遠(yuǎn)程控制，在主煤流運輸系統(tǒng)實現(xiàn)智能化無人值守運行，在大型露天煤礦實現(xiàn)無人駕駛系統(tǒng)建設(shè)與常態(tài)化運行。據(jù)統(tǒng)計，截至2023年4月，全國已累計建成智能化采煤工作面1043個、掘進(jìn)工作面1277個，其中，全國首批示范煤礦累計建成智能化采煤工作面363個、掘進(jìn)工作面239個，涵蓋產(chǎn)能6.2億噸/年，單面平均生產(chǎn)能力達(dá)到500萬噸/年，推動煤炭行業(yè)向安全高效生產(chǎn)、靈活韌性供應(yīng)方向轉(zhuǎn)型邁出了堅實步伐。

第二，以數(shù)字化智能化技術(shù)推動油氣綠色低碳開發(fā)。我國油氣資源相對貧乏，開發(fā)技術(shù)水平不高，生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求越來越高，增儲上產(chǎn)面臨多重挑戰(zhàn)。應(yīng)用數(shù)字化智能化技術(shù)，提高油氣綠色低碳開發(fā)水平，對于推動油氣可持續(xù)發(fā)展、保障油氣供應(yīng)安全意義重大。在勘探開發(fā)環(huán)節(jié)，要加快數(shù)字盆地建設(shè)，自主研發(fā)油氣勘探開發(fā)專業(yè)軟件，建設(shè)勘探開發(fā)智能決策支持系統(tǒng)，全面感知油藏狀態(tài)與生產(chǎn)狀況。在生產(chǎn)運營環(huán)節(jié)，要推動智能測井、智能化節(jié)點地震采集系統(tǒng)建設(shè)，基于數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)地面地下動態(tài)孿生仿真、注采實時智能優(yōu)化及遠(yuǎn)程控制作業(yè)，實現(xiàn)采油、集輸、注水系統(tǒng)間各節(jié)點智能調(diào)優(yōu)的一體化協(xié)同運行，同時建立健全油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)，加快智能鉆機、機器人、無人機應(yīng)用，推動生產(chǎn)現(xiàn)場井、站、廠、設(shè)備等全過程智能聯(lián)動與自動優(yōu)化。在輸運配送環(huán)節(jié)，要推進(jìn)智能管道、智能儲氣庫、智慧燃?xì)饨ㄔO(shè)，提高油氣管網(wǎng)設(shè)施安全高效運行水平和儲氣調(diào)峰能力以及調(diào)度服務(wù)能力。在煉化環(huán)節(jié)，要加快數(shù)字化智能化煉廠升級建設(shè)，提高煉化能效水平。根據(jù)中國石化預(yù)計，通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型智能化提升，有望實現(xiàn)探明儲量增加30%以上、探井成功率提高5%以上、老油田采收率提高5%以上，同時提高勞動生產(chǎn)率30%以上、降低油氣碳排放強度30%以上。

二、著力提高數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施能源利用效率

數(shù)字經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，帶動數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模能級大幅提升，但其用能問題愈發(fā)引起關(guān)注?！稊?shù)字中國發(fā)展報告（2022年）》顯示，截至2022年底，我國數(shù)據(jù)中心機架總規(guī)模超過650萬標(biāo)準(zhǔn)機架，近5年年均增速超過30%，在用數(shù)據(jù)中心算力總規(guī)模超180×1018次/秒（EFLOPS），位居世界第二；累計建成開通5G基站231.2萬個，5G用戶達(dá)5.61億戶，全球占比均超過60%。由于數(shù)據(jù)中心和5G基站能耗較大，2022年二者年用電量已達(dá)3000億千瓦時，占全社會用電量的比重已超過3%。據(jù)預(yù)測，到2030年二者年用電量甚至將超過全社會用電量的5%。而且，由于其需求剛性強、負(fù)荷平直，對電力運行安全也將構(gòu)成挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)中心和5G是支撐未來經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化智能化發(fā)展的戰(zhàn)略資源和公共基礎(chǔ)設(shè)施，亟待在發(fā)展初期貫徹落實綠色發(fā)展理念，大力提高節(jié)能降耗和綠色低碳發(fā)展水平，從而才能真正提高數(shù)字經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)效率。國家發(fā)展和改革委員會等部門于2021年12月制定出臺了《貫徹落實碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求 推動數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實施方案》（發(fā)改高技〔2021〕1742號），指明新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色發(fā)展高質(zhì)量的主要目標(biāo)和實施途徑。

一方面，創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)和節(jié)能模式，不斷提高數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施能效水平。對于數(shù)據(jù)中心，關(guān)鍵是降低平均電能利用效率（PUE），既要使用高效環(huán)保制冷技術(shù)、機柜式模塊化方式、余熱綜合利用技術(shù)降低制冷負(fù)荷，又要持續(xù)研發(fā)高效節(jié)能服務(wù)器、應(yīng)用智能化自動調(diào)節(jié)技術(shù)來降低主機能耗水平。再者，還可以利用山洞、山體間埡口、海底、河流湖泊沿岸等特殊地理條件發(fā)展數(shù)據(jù)中心，通過自然通風(fēng)和冷卻等方式降低其能耗。對于5G基站要攻關(guān)碳化硅射頻器件等高效節(jié)能技術(shù)，采用新工藝、新材料、新方案、新設(shè)計降低基站設(shè)備能耗，同時加強智能符號靜默、深度休眠、通道靜默等技術(shù)在5G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。

另一方面，推動數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施向電力系統(tǒng)友好型轉(zhuǎn)變，降低數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施“碳足跡”。積極推動模塊化氫燃料電池和太陽能板房等在小型或邊緣數(shù)據(jù)中心的規(guī)?；茝V應(yīng)用，將其打造成為電力“產(chǎn)消者”。加快推動數(shù)據(jù)中心與綠電開發(fā)協(xié)同布局，促進(jìn)可再生能源就近消納，鼓勵數(shù)據(jù)中心開展綠電交易，提高數(shù)據(jù)中心綠色電能使用水平。發(fā)揮5G基站的鋰離子電池和數(shù)據(jù)中心配置的各類儲能電池或氫燃料電池以及蓄冷系統(tǒng)等調(diào)節(jié)作用，增強數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的需求響應(yīng)能力。

三、關(guān)于加快能源與數(shù)字經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展的建議

第一，不斷探索新業(yè)態(tài)新模式，深入推進(jìn)能源與數(shù)字經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展。歷史上的每一次能源變革均帶來了人類社會生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系的巨大變革。未來學(xué)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家杰里米·里夫金在《第三次工業(yè)革命》一書中預(yù)言，互聯(lián)網(wǎng)與新能源技術(shù)的融合將催生新一輪工業(yè)革命，引領(lǐng)世界進(jìn)入下一個偉大的經(jīng)濟(jì)時代。能源與數(shù)字經(jīng)濟(jì)融合，不僅僅是安裝智能傳感設(shè)備和建設(shè)能源大數(shù)據(jù)平臺，提高能源生產(chǎn)和使用效率，更多的是要改變城市發(fā)展模式、企業(yè)生產(chǎn)方式和居民生活模式。必須加快探索新業(yè)態(tài)新模式，將數(shù)字信息世界與能源物理世界更好耦合，帶來更大飛躍。

第二，高度重視兩者融合發(fā)展過程中的安全問題，有效防控各類安全風(fēng)險。數(shù)字化智能化技術(shù)在提高能源生產(chǎn)安全、運行安全技術(shù)水平的同時，也引發(fā)了網(wǎng)絡(luò)信息安全等非傳統(tǒng)能源安全問題。近年來，在國外已出現(xiàn)過黑客通過勒索軟件攻擊信息網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致能源供應(yīng)大面積中斷的事件。必須筑牢數(shù)字安全屏障，構(gòu)建能源電力系統(tǒng)全場景網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)體系，全面提升網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知、監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)用處置和實戰(zhàn)對抗能力。同時，也要高度重視數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的能源安全供應(yīng)問題，做好應(yīng)急自備電源建設(shè)，完善應(yīng)急防控預(yù)案，有效防控因能源供應(yīng)中斷產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)。

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