加快能源產業與數字經濟融合發展

蘇銘

數字技術將主導新一輪科技革命和產業變革，2023年以來人工智能大模型的突破性發展更令人深信不疑。全面推動數字化變革和數字經濟發展，促進數字技術與實體經濟深度融合，已成為時代最強音。能源是人類文明進步的重要物質基礎和動力，能源產業是國民經濟中的重要基礎性產業。以數字化智能化技術助推能源產業轉型升級，是推動能源高質量發展、建設新型能源體系的重要內容，對于提高能源安全保障水平、積極穩妥推進碳達峰碳中和、構建現代化經濟體系具有重要意義。

一、以數字化智能化技術助推能源產業轉型升級

近年來，柔性直流電網、智慧微網、智能機器人勘探開采等應用開始推廣，無人值守、故障遠程診斷等能源生產運行信息化智能化水平持續提高，工業園區、公共建筑等領域智慧用能模式不斷涌現，能源數字化智能化解決方案提供商、設備商、運營商、服務商等產業生態體系加快構建。2023年3月，《國家能源局關于加快推進能源數字化智能化發展的若干意見》進一步明確了能源數字化智能化發展的方向、目標和重點任務，強調“有效提升能源數字化智能化發展水平，促進能源數字經濟和綠色低碳循環經濟發展，構建清潔低碳、安全高效的能源體系，為積極穩妥推進碳達峰碳中和提供有力支撐”。為了實現目標，既要大力培育能源數字化智能化新模式、新業態，又要加快傳統能源產業數字化智能化改造，雙管齊下，將有助于加快能源產業轉型升級步伐。

（一）以數字化智能化技術引領新型電力系統建設

電力的瞬時平衡特征，使電力行業的自動化、信息化水平走在能源領域前列。隨著風電、光伏發電等非化石能源大規模發展，未來新型電力系統將在能源體系扮演核心角色，更是要加快數字化智能化技術的全面應用。

一是以數字化智能化技術提升新能源發電供給消納能力。風電、光伏發電盡管具有隨機性、波動性和間歇性，但具有可預測性。要充分利用氣象大數據，將氣候模式預測結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測水平。同時，提高新能源發電智能化水平，統籌好源網荷儲等各方面要素，促進新能源應發盡發。

二是以數字化智能化技術提高傳統電源靈活出力水平。適應傳統電源由基礎性電源向靈活調節性電源轉變的趨勢，加快火電、水電等傳統電源數字化設計建造和智能化升級，推動數字技術深度應用于核電設計、制造、建設、運維等各領域各環節。積極推進分散控制系統的智能化研發與應用，不斷提高火電、水電的靈活高效出力水平，乃至促進核電更加安全靈活運行。

三是以數字化智能化技術促進智慧電網建設升級。電網是構建新型電力系統的關鍵基礎設施和核心支撐。要創新應用“云大物移智鏈邊”等技術，探索人工智能及數字孿生在電網智能輔助決策和調控方面的應用，提高電網仿真分析能力和多能互補聯合調度智能化水平，推動主干網架柔性化發展，支撐電網安全穩定運行和高比例新能源接入。要加快高可靠性數字配電網建設，提高配電網靈活性和承載力，提升用戶側分布式電源接入能力，提高與各類負荷的智能互動水平。要積極推進分布式智能微網發展，提高分布式新能源可控可調水平，促進局部區域電力電量自平衡。

四是以數字化智能化技術提高需求側靈活響應和智能互動水平。提高需求側與電網電源的響應能力和互動水平，既是各類用戶更加經濟高效用電的需要，又是新能源發電占比不斷提高的趨勢下實現電力有效平衡的重要舉措。一方面，大力推進智能終端設備、智能電表等應用以及數字化控制系統發展，讓用戶及時感知電力供應側信號，引導用戶合理用電。另一方面，積極培育負荷聚合服務、綜合能源服務、虛擬電廠等新業態新模式，打造實時可控的數字化需求響應系統平臺，整合分散需求響應資源，推動需求側資源分層分級分類聚合及協同優化管理，引導需求側資源有效參與電力系統調節;再者，加快電動汽車與電網的智能交互技術發展，打造智慧車聯網，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潛力。

五是以數字化智能化技術助力全國統一電力市場建設。隨著電力發輸配售用各環節主體日趨多元、形態更加復雜，統一電力市場成為引導長期有效投資、促進供需實時平衡、實現資源高效配置的必然選擇。電力市場建設的核心是實現交易和調度的分離和耦合。確保電力市場和電力系統安全高效運行，必須進一步提高數字化交易和智能化調度水平，不斷增加電力市場交易品種、類型和頻率，更好促進資源高效合理配置。此外，要加強燃料、電力和碳排放數據的計量、監測、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）加大傳統能源產業數字化智能化改造力度

隨著應對氣候變化成為全球共識，世界能源低碳化轉型逐步加速。我國仍處于以煤為主的能源時代，化石能源在能源結構中的比重依然超過80%，綠色低碳轉型的任務十分艱巨。數字化智能化技術的發展，為傳統能源產業安全高效、綠色低碳生產提供了有效途徑。

第一，以數字化智能化技術帶動煤炭安全高效生產。加快智能化煤礦建設，減少用工強度，降低煤礦事故，提高生產效率，促進煤炭安全高效、清潔低碳和綠色可持續發展，既是形勢要求，又是行業所需。近年來，相關部門已出臺《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》《煤礦智能化建設指南（2021年版）》等一系列政策文件，制定了各類煤礦智能化標準，力圖加快煤礦智能化改造升級力度。一方面，要推動煤炭領域5G、工業互聯網、大數據、智能傳感器、環境感知終端、視頻監控設備等信息基礎設施建設，建設集智能地質保障、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，提高礦井地質條件探測精度與地質信息透明化水平，提升基于全時空信息感知的災害監測預警與智能綜合防治能力。另一方面，要加快自動化、智能化裝備應用，在采煤工作面實現采—支—運智能協同運行、地面遠程控制及井下無人/少人操作，在掘進工作面實現多工序協同作業、智能快速掘進及遠程控制，在主煤流運輸系統實現智能化無人值守運行，在大型露天煤礦實現無人駕駛系統建設與常態化運行。據統計，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、掘進工作面239個，涵蓋產能6.2億噸/年，單面平均生產能力達到500萬噸/年，推動煤炭行業向安全高效生產、靈活韌性供應方向轉型邁出了堅實步伐。

第二，以數字化智能化技術推動油氣綠色低碳開發。我國油氣資源相對貧乏，開發技術水平不高，生態環境保護要求越來越高，增儲上產面臨多重挑戰。應用數字化智能化技術，提高油氣綠色低碳開發水平，對于推動油氣可持續發展、保障油氣供應安全意義重大。在勘探開發環節，要加快數字盆地建設，自主研發油氣勘探開發專業軟件，建設勘探開發智能決策支持系統，全面感知油藏狀態與生產狀況。在生產運營環節，要推動智能測井、智能化節點地震采集系統建設，基于數字孿生技術實現地面地下動態孿生仿真、注采實時智能優化及遠程控制作業，實現采油、集輸、注水系統間各節點智能調優的一體化協同運行，同時建立健全油氣生產物聯網，加快智能鉆機、機器人、無人機應用，推動生產現場井、站、廠、設備等全過程智能聯動與自動優化。在輸運配送環節，要推進智能管道、智能儲氣庫、智慧燃氣建設，提高油氣管網設施安全高效運行水平和儲氣調峰能力以及調度服務能力。在煉化環節，要加快數字化智能化煉廠升級建設，提高煉化能效水平。根據中國石化預計，通過數字化轉型智能化提升，有望實現探明儲量增加30%以上、探井成功率提高5%以上、老油田采收率提高5%以上，同時提高勞動生產率30%以上、降低油氣碳排放強度30%以上。

二、著力提高數字基礎設施能源利用效率

數字經濟蓬勃發展，帶動數字基礎設施規模能級大幅提升，但其用能問題愈發引起關注。《數字中國發展報告（2022年）》顯示，截至2022年底，我國數據中心機架總規模超過650萬標準機架，近5年年均增速超過30%，在用數據中心算力總規模超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5.61億戶，全球占比均超過60%。由于數據中心和5G基站能耗較大，2022年二者年用電量已達3000億千瓦時，占全社會用電量的比重已超過3%。據預測，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、負荷平直，對電力運行安全也將構成挑戰。

數據中心和5G是支撐未來經濟產業數字化智能化發展的戰略資源和公共基礎設施，亟待在發展初期貫徹落實綠色發展理念，大力提高節能降耗和綠色低碳發展水平，從而才能真正提高數字經濟的系統效率。國家發展和改革委員會等部門于2021年12月制定出臺了《貫徹落實碳達峰碳中和目標要求 推動數據中心和5G等新型基礎設施綠色高質量發展實施方案》（發改高技〔2021〕1742號），指明新型基礎設施綠色發展高質量的主要目標和實施途徑。

一方面，創新節能技術和節能模式，不斷提高數字基礎設施能效水平。對于數據中心，關鍵是降低平均電能利用效率（PUE），既要使用高效環保制冷技術、機柜式模塊化方式、余熱綜合利用技術降低制冷負荷，又要持續研發高效節能服務器、應用智能化自動調節技術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展數據中心，通過自然通風和冷卻等方式降低其能耗。對于5G基站要攻關碳化硅射頻器件等高效節能技術，采用新工藝、新材料、新方案、新設計降低基站設備能耗，同時加強智能符號靜默、深度休眠、通道靜默等技術在5G網絡中的應用。

另一方面，推動數字基礎設施向電力系統友好型轉變，降低數字基礎設施“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據中心的規模化推廣應用，將其打造成為電力“產消者”。加快推動數據中心與綠電開發協同布局，促進可再生能源就近消納，鼓勵數據中心開展綠電交易，提高數據中心綠色電能使用水平。發揮5G基站的鋰離子電池和數據中心配置的各類儲能電池或氫燃料電池以及蓄冷系統等調節作用，增強數字基礎設施的需求響應能力。

三、關于加快能源與數字經濟融合發展的建議

第一，不斷探索新業態新模式，深入推進能源與數字經濟融合發展。歷史上的每一次能源變革均帶來了人類社會生產力和生產關系的巨大變革。未來學家、經濟學家杰里米·里夫金在《第三次工業革命》一書中預言，互聯網與新能源技術的融合將催生新一輪工業革命，引領世界進入下一個偉大的經濟時代。能源與數字經濟融合，不僅僅是安裝智能傳感設備和建設能源大數據平臺，提高能源生產和使用效率，更多的是要改變城市發展模式、企業生產方式和居民生活模式。必須加快探索新業態新模式，將數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展過程中的安全問題，有效防控各類安全風險。數字化智能化技術在提高能源生產安全、運行安全技術水平的同時，也引發了網絡信息安全等非傳統能源安全問題。近年來，在國外已出現過黑客通過勒索軟件攻擊信息網絡，導致能源供應大面積中斷的事件。必須筑牢數字安全屏障，構建能源電力系統全場景網絡安全防護體系，全面提升網絡安全態勢感知、監測預警、應用處置和實戰對抗能力。同時，也要高度重視數字基礎設施的能源安全供應問題，做好應急自備電源建設，完善應急防控預案，有效防控因能源供應中斷產生的連鎖反應。

參考文獻：

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[5]國家互聯網信息辦公室 . 數字中國發展報告：2022 年 [R].北京：國家互聯網信息辦公室，2023.