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“双碳”目标下能源行业数字化转型的思考与建议

来源:能源日参


我国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,需要广泛而深刻的经济社会系统性变革,而能源绿色低碳发展是其中的关键。能源行业是推进能源绿色低碳发展的主战场、主阵地,能源行业转型升级是实现“双碳”目标的重要路径和必然选择。当前适逢新一轮科技革命和产业变革浪潮,产业数字化已成趋势。通过数字化转型助推能源行业绿色低碳发展,是“双碳”目标下能源行业转型升级面临的新任务和迫切要求。

一、能源行业数字化转型是助力“双碳”目标实现的重要途径

世界正进入数字经济快速发展的时期,近年来我国也积极推进数字产业化、产业数字化,推动数字技术同经济社会发展深度融合。能源行业数字化转型不仅是供给侧结构性改革主线下能源行业升级和高质量发展的重要内容,也是能源领域助力实现碳达峰、碳中和目标的重要途径。

(一)“双碳”目标对能源行业转型提出了新的要求

能源活动是碳排放的最主要来源,能源行业转型升级也成为我国碳达峰、碳中和目标落实和路径选择中的重点。“双碳”目标对我国能源行业转型提出了新的更高要求。一方面,要求能源行业以提高质量和效率为导向,转变长期以来高投入、高消耗、低效率的粗放式发展方式,切实推进质量变革、效率变革;另一方面,要求能源行业以绿色和低碳为导向,从不同能源品种、从产业链上中下游、从产供储运销各环节,全方位推进减污降碳,壮大清洁能源、节能环保等绿色产业,助力碳达峰和碳中和目标实现。

(二)数字化是能源行业转型的发展趋势,也是助力“双碳”目标实现的基础保障

数字化已成为推进碳减排的重要途径。世界经济论坛研究显示,数字技术有助于在全球范围减少约15%的二氧化碳排放。各国应对气候变化战略,如《欧洲绿色新政》、日本《绿色发展战略》等,提出通过数字化促进绿色低碳转型。随着工业化与信息化、能源革命与数字革命走向深度融合,数字技术在能源系统的应用范围也不断扩大。数字化不仅是能源行业转型升级的必然选择,其在能源领域碳减排过程中的重要性也日益凸显。

一方面,数字化是赋能传统能源行业转型升级的重要路径。传统能源企业通过信息化、数字化、智能化建设,将信息系统和信息技术引入生产经营流程,大幅提升企业生产率和经营效益,降低资源消耗、成本开支和碳排放;传统能源行业中积累的大量生产、设备、运行数据等,也是其谋求业务转型和创新的要素资源基础。如国家电网提出全球能源互联网、泛在电力物联网等,但受限于基础设施、技术装备、标准等薄弱环节,能源互联网应用尚停留在较浅层次和局域范围。

另一方面,数字化转型是培育壮大能源领域新兴业态的必由之路。当前能源行业中,除了传统的煤炭、油气等化石能源外,新能源领域技术快速迭代,多能互济、智慧互联已成为能源行业创新的必然趋势。随着数字技术在能源行业的研发设计、生产制造、运维管理、能耗监测、风险预警、消费服务等各环节中日益深度应用和融合发展,能源行业正经历着巨大变革和深刻重构,数字化已经成为这些新兴业态发展必不可少的物理和技术基础。

(三)能源行业数字化转型是应对非传统风险的重要手段

新中国成立以来,我国能源发展取得了显著成就,已经逐步建成了较为完备的能源工业体系。随着我国进入新发展阶段,能源行业的进一步发展也面临新的机遇和挑战,呈现新的趋势和特征。随着“云大物移智链”等新一代信息通信技术在能源行业的广泛应用,大量智能巡检设备、无人机、充电桩、智能表计等多元智能终端接入能源系统,数据交互日益复杂,原有安全防护体系已不再适用。从国外看,黑客入侵能源设施的案例屡见不鲜,如2015年黑客攻击乌克兰电网导致的大停电事件。对于信息安全风险带来的能源系统非传统风险,是能源高质量发展不可忽视的问题,数字化转型一方面助力能源行业质量效益不断提升,推动智慧能源系统建设,另一方面坚持统筹发展与安全,提高能源系统信息安全风险抵御能力,促进系统安全平稳转型。

二、能源行业数字化转型在政策和实践方面已取得初步进展

近年来,随着数字经济的蓬勃发展以及工业化和信息化融合步伐的加快,能源行业数字化转型受到的政策重视程度有所提升,地方和能源企业也开始积极探索数字化转型的新技术、新模式和新业态。

(一)能源行业数字化转型相关政策陆续出台

能源行业数字化转型作为能源行业转型升级的重要内容,已经形成了不断完善的政策体系。在“双碳”目标下,我国对通过数字化转型助推能源领域碳减排和产业变革的重视程度也明显上升。

国家发展和改革委员会、国家能源局作为能源行业主管部门,在能源发展战略规划、产业政策等的制定过程中,对能源行业数字化转型给予了越来越多的考虑。《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》提出要促进能源与现代信息技术深度融合,重塑产业链、供应链、价值链。煤炭、电力、可再生能源发展“十三五”规划中都提到了产业数字化相关内容,具体包括:应用大数据、物联网等现代信息技术,建设智能高效的大型现代化煤矿;全面提升电力系统的智能化水平,提高电网接纳和优化配置多种能源的能力,满足多元用户供需互动;全面实行可再生能源行业信息化管理,建设可再生能源项目全生命周期信息化管理体系,等等。此外,《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》等专项政策纷纷出台专项政策,促进细分能源行业的数字化发展。

此外,其他相关部门出台的围绕数字化的政策,也对能源行业数字化转型有积极作用。例如,2020年,《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》提出了促进国有企业数字化转型,提升产业基础能力和产业链现代化水平的重点举措。科技部、人民银行等部门也从科技创新、金融支持等方面出台了支持数字化转型的相关政策。各地在推进产业结构升级和能源转型的过程中,也因地制宜越来越多地引入数字化转型的内容。例如,山西提出聚焦“六新”创新突破,依托5G网络打造智能煤矿,推动能源行业转型发展。

(二)不同细分产业多元化探索数字化转型路径

煤炭、油气、电力等不同能源细分产业根据特定需求和发展条件,多元化探索数字技术应用和产业数字化转型,在改善生产流程、降本增效和提高安全性等方面,取得了积极成效。

煤炭行业在地质建模、采矿流程优化和自动化、预测性维护等方面逐步推广数字化技术应用。例如,借助低成本传感器随时掌握采矿关键设备的状态,并通过数据分析和计算机辅助模拟对实际配置和生产流程进行优化,从而改善采矿的限制因素,提高采煤产出并减少其对环境的影响;又如,数字化预测维护的引入改进了设备的运行性能,有益于煤矿安全生产。

油气行业的数字化转型起步较早,走在前列。目前我国各大型油气田企业均不同程度地进行了油气生产自动化、数字化建设。上游勘探和生产环节是油气行业数字化发展的重点。例如,通过超大数据集描述油藏轮廓和结构,通过高度复杂的传感器优化井眼定位,通过数据分析和通信远程控制作业钻头的实时动态等,这些数字化的措施显著提升了油气开采率和生产效率。此外,在下游运营环节,也可以通过智能终端、数据分析等探索零售服务新模式。

电力行业在能源行业数字化转型中最为迫切和必要,并具备良好的基础条件和潜力前景。当前电力系统“双高”“双随机”特征日益明显,分布式能源、储能、电动汽车等交互式设施广泛接入,数字化成为新型电力系统建设的必要组成,深入源网荷储各环节,在监测控制、设备运维、供需预测、调度优化、综合能源管理等领域越来越多地应用。例如,在发电侧和电网侧,数字传感器和数据分析的广泛应用能够汇集发电厂、电网输配各环节的实时状态信息,提升系统全息感知、灵活控制、系统平衡等能力,优化电力决策行为。又如,在消费侧,智能家电、智能电表等智能终端的安装推广,不仅通过数字化帮助用户优化用电行为,节约用电成本,也使用户有条件以需求响应等方式越来越多地参与源荷互动,促进电力系统源网荷储一体化发展。

(三)能源企业探索数字化转型的积极性也不断高涨

在数字经济和产业变革的浪潮下,随着政策日益完善,数字化已落地为企业级的行动,成为能源企业发展战略中的组成。通过引入数字技术,对企业的战略决策、业务流程、经营管理模式等进行重塑,提升能源企业的生产经营效率和竞争力,形成多元化的数字化转型样板。

例如,国家电网公司加强绿色国网、电力物联网、能源大数据中心、能源互联网等新型数字基础设施建设,运用数字技术改造提升传统电网业务,并积极拓展能源电商、智慧车联网、电力大数据征信等新兴业务。中国石油集团大力推动油气行业数字化转型,着力构建物理石油与数字孪生融合交互系统,打造基于数据的新模式和新业态。国家能源集团编制了《国家能源集团数字化转型战略》,围绕产业智能化升级目标,积极建设智能矿山、智能电站、智能运输、智能化工等,系统布局智能生产、智慧管理和智慧运营体系。中国节能环保集团探索“互联网+”污染治理技术,并将节能环保产业数字化作为重要内容纳入了企业规划。

三、能源行业数字化转型面临的挑战和要求

“双碳”目标下,能源行业数字化转型的迫切性和重要性显著提升,但是在政策落地和实践推进的过程中,仍面临多方面挑战和新的更高要求。

(一)数字化和碳减排有待协同

数字化不仅是产业转型升级的需要,也是碳减排的需要,绿色低碳发展和数字化转型相叠加已成为能源行业发展的新趋势。然而当前数字化与碳减排的相互融合和互促互济较弱,两者协同推进的路径仍需进一步明确。一是目标协同,能源行业数字化转型要以构建绿色低碳、安全高效的现代能源体系为目标,通过数字化促进节能减排和降本增效,助力“双碳”目标。二是路径协同,在碳达峰、碳中和具体路径中,除了能源、产业转型等路径外,对能源行业数字化转型的发展趋势及碳减排效果要提高重视,切实增强数字技术赋能能源行业转型的成效。三是政策协同,要将数字化相关的政策嵌入到碳达峰、碳中和各项配套政策之中,以更好地促进能源领域数字化和碳减排的良性互动。

(二)安全问题是首要考量

安全是发展的前提。能源行业数字化转型面临来自数字经济本身的安全问题与能源安全问题相叠加的双重挑战。首先,能源行业数字化互联后,无论是能源生产端还是用户端,一旦数据安全没有得到有效保护,其数据隐私尤其是涉及到商业秘密、知识产权、关键业务等的敏感数据,将面临在网络中暴露的潜在风险。其次,能源行业是一国重要的战略性产业,能源安全是国家安全的重要内容,能源行业数字化转型还需要考虑能源安全面临的新挑战。

(三)数据孤岛问题是普遍挑战

数据孤岛是由物理因素、逻辑因素等造成的数据分散,无法集中汇聚、开放共享,是各行各业数字化转型进程中面临的普遍挑战。由于能源是国家重要的战略资源,加上能源行业本身的技术物理特性,数据共享面临多重挑战,数据孤岛问题突出。其一,能源行业在信息化建设的过程中,由于数据标准不一,数据质量管理体系不健全,产生了海量多源异构数据,甚至出现“数据打架”现象,对数据的兼容和关联分析带来严重阻碍。其一,“双碳”目标下能源行业的数字化转型,涉及能源行业中各细分产业的数据,还有能源与环境、生态、碳减排等诸多数据的协同,跨部门数据开放共享难度更大。

(四)商业模式问题是关键制约

能源行业数字化转型目前仍然更多侧重于传统意义上企业内部信息化建设和信息化管理的强化。在数字经济背景下,能源行业数字化更需要从新兴概念的普及进一步转变为商业模式的清晰,进而实现数字化和业务的交融,形成具备规模的新业态。例如,随着能源行业信息化程度的加深和各种监测设备、智能传感器的普及,能源领域已积累了海量数据,并与经济、环境等数据密切关联,能源大数据应用具有很大潜力空间,然而目前能源大数据库、大数据服务平台虽然建了不少,但是权责归属、盈利方式等尚不清晰,产品服务模式不成熟,能源大数据的商业化潜力和资源价值远未得到充分发挥。

四、推进能源行业数字化转型的建议

能源行业的数字化转型涵盖能源各品种、产供储运销各环节,是涉及能源资源、数据、技术、流程、管理、安全等的复杂系统工程。“双碳”目标下能源行业数字化转型要坚持系统观念,从政策、安全、数据、模式等方面重点发力,推动产业数字化和低碳化协调发展。

(一)安全为先,综合提升数字化转型基础

强化网络安全意识、安全技术及保障,全面构建能源数据安全管理体系。一是加强能源数据安全技术攻坚,如加密传输、访问控制、数据脱敏等安全技术,增强网络安全和网络弹性。二是制定并完善能源行业数据安全相关法律法规,构建能源数据安全责任体系,明确安全责任归属和企业安全主体责任,以及各级政府监督管理责任;提升从业人员数据安全意识,维护能源数据与网络安全。三是制定能源行业数据安全标准,建立完善能源数据要素分级评估体系,重点梳理核心数据要素、实施分级保护,降低网络安全维护成本。四是强化能源数据安全预警能力建设,能源企业在网络安全防御和数据安全上需要主动出击,提高态势感知、测试评估、预警处置的能力与水平,持续测试维护升级安全防御系统;此外,建立完备的应急预案体系,实现闭环管理,全面保障数据安全。

(二)数据破局,充分激发能源数据要素潜力和价值

在能源数据培育、采集与共享方面,构建完整贯通的能源数据流。支持能源企业进行设备数字化改造,引导能源设备企业积极开放数据接口,推动能源数据全面采集。加快推进能源行业的数据共享标准体系的建设与完善,提高能源行业与其他相关领域通信协议的兼容性,解决跨能源品种、跨业务数据标准不一、统计口径不同等问题;建立健全数据跨行业合规流通管理机制,进一步打破数据壁垒,建立多级联动的国家级能源数据库,推动能源数据高质量汇聚。

在能源数据创新与深化应用方面,积极开展资源调度、监测管理、深入分析等关键共性技术攻关突破,推动物联网、人工智能、区块链、大数据、边缘计算、数字孪生等前沿技术与能源行业的融合;共建安全可信的能源数据共享空间,推动建立完善能源数据资产评估与价格形成机制,构建公平开放透明的数据交易规则,完善相关的财税政策,促进绿色金融和科技金融协同支持,建立互惠互利共赢的能源数据流通共享机制,激发能源数据市场活力,提高全要素生产率和创新水平。

(三)模式创新,构建能源行业数字化生态体系

在相关部门指导下,充分调动能源企业、装备设备制造企业、信息技术企业、互联网企业、大数据企业等市场主体的活力和创造力,发挥产业联盟、协会等行业组织的作用,构建能源行业数字化生态体系,以新业态新模式为引领加快能源行业数字化转型。一是夯实数字化转型基础,进一步深化能源企业信息化建设,建设敏捷高效的新一代数字技术基础设施,依托多种形式的能源设备互联,形成模式业态创新的基础支撑。二是多元化促进各能源细分产业数字化转型,促进5G通信、大数据、人工智能、工业物联网、云计算、机器人等与能源行业生产经营过程深度、全面融合,建设企业乃至行业的知识互联平台和智能决策平台,实现各环节业务的数字化、智能化运行。三是坚持数据驱动业态创新发展,通过全面汇聚和开发能源行业相关数据,促进以数据为基础的新型产品和服务,尤其是以能源需求侧和综合能源服务为重点,形成为用户提供更高质量用能服务的新兴业务。四是以“双碳”目标为引领,通过数字技术和能源技术的创新迭代和跨界融合,以数字化促进节能环保、新能源、新型储能、分布式能源等领域的快速发展,提高能源行业的发展质量和效益。

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