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能源数字化加速

作者:范珊珊 来源:能源杂志 发布时间:2021-12-14 浏览:

中国储能网讯:数字技术的快速进步,促使能源系统发生深刻变革。在碳中和背景下,数字技术如何助力能源行业建立一个清洁低碳的能源体系?

文 | 本刊记者 范珊珊

数字化技术正在改变全球的能源系统。科技的进步,成本的下降,以及无处不在的连接,正在打开能源生产和消费新模式的大门。数字化具有构建互联能源系统新架构的潜力,包括打破传统的需求和供应边界。数字化技术在能源领域的迅速应用,提出了一个根本性问题——我们是否处于能源数字化新时代的风口浪尖。

事实上,能源部门是数字技术应用的先驱。在20世纪70年代,电力公司最先试水数字化,利用新兴技术提升电网管理和运行。石油和天然气公司则一直使用数字技术来对勘探和生产进行建模。新兴信息技术赋能能源行业,通过优化能源生产、传输、交易和消费环节的资源配置能力、安全保障能力和智能互动能力,从而实现能源企业智能化、数据化、信息化运营管理。

与此同时,能源系统正在发生深刻变革。面对“碳中和”大考,构建一个净零碳排放的能源系统,是整个能源行业自上而下共同努力的目标。而其中最有效的途径就是提升清洁能源占比、提高能源使用效率、加大电能替代力度,构建以新能源为主体的新型电力系统。

当前,云计算、移动互联网、大数据技术、区块链技术、5G技术的融合发展,正在改变能源的生产、运行、传输模式,利用大数据实现数字化赋能。分布式能源、去中心化、能源即服务等新概念在“碳中和”目标下,将对中国能源电力生态产生重大影响,未来的能源企业必须通过数字化转型方能进一步重塑能源价值链。

毫无疑问,与其他行业一样,能源行业的数字化转型不能一蹴而就,而是一个长期过程。那么,如何保证新技术与原有组织的融合与协同,如何实现有步骤分阶段实现转型,将是未来能源企业面临的一系列挑战。

选择题vs必修课

随着技术的进步,数字化转型已经成为企业难以回避的话题。

2021年3月,《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》发布,对我国加快数字化发展作出系统部署。全文提出,打造数字经济新优势。聚焦高端芯片、操作系统、人工智能关键算法、传感器等关键领域。加快布局量子计算、量子通信、神经芯片、DNA存储等前沿技术。构建基于5G的应用场景和产业生态,在智能交通、智慧物流、智慧能源、智慧医疗等重点领域开展试点示范。

为加快推进将数字化转型进度,使数字化进一步具体化,国务院国资在2020年8月发布《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》之后,目前正在研究制订《国有企业数字化转型三年行动计划》。2021年是实施“十四五”规划的开局之年,企业如何把握数字化转型机遇,实现高质量发展成为众多企业信息化的重中之重,当然能源企业也不例外。

工业和信息化部部长肖亚庆不久前撰文指出,对制造业发展而言,数字化转型已不是“选择题”,而是关乎生存和长远发展的“必修课”。

在一系列政策出台以及时代发展的趋势的背景下,数字化转型成为了企业的必然选项。近期,电力、石油、民航、军工、电信等重点领域的代表央企密集发声,就数字化转型的成果和思路进行了分享和展望。中广核、中国铁物、中国石化、国家电网等多家能源央企明确表示,将数字化转型工作定为“十四五”时期的重点任务,同时公布路线图,为其他企业做出了表率和参考。

对于传统的油气公司而言,在能源转型的未来,他们面临着生存挑战。而数字化转型也成为各大公司应对油价剧烈波动与能源转型的重要战略选择。油气行业作为传统工业产业,面对能源革命和能源转型加快推进的新趋势,必须有效利用云计算、物联网、5G、大数据、人工智能等为代表的数字技术,驱动业务模式重构、管理模式变革、商业模式创新与核心能力提升,实现产业的转型升级和价值增长。

同时,油气企业只有对其业务进行系统性、彻底的重新定义,包括组织、流程、业务模式和员工能力等方面,数字化转型才能成功。

在国内,三大油和国际石油公司一样,也纷纷制定了数字化转型战略。中石油发布了“数字中国石油“规划, 实现内外部设备的全面互联互通,“十四五”末初步建成“数字中国石油”,实现油气业务链系统优化与持续创新,打造智能油气田、智能工程等。中国石化将打造“数据+平台+应用”的新模式,建成涵盖四朵云(管理、生产、服务、金融)、三大体系(数据治理 与信息标准化、信息和数字化管控、网络安全)和两大平台(信息技 术支撑、数字化服务)的“432”工程。中国海油提出2035年全面建成智能化油田,发布数字化转型的六点重点工作。

除了油气巨头,电力系统也必须跟上数字化转型的步伐。随着新能源装机的不断增长,光伏、风电等新能源固有的随机性、间歇性和不稳定性,对电网的安全稳定运行带来诸多不利影响,这就要求电力系统柔性可控,能够“无条件”接受新能源。为实现这一目标,需要以信息化、数字化构建新型电力系统,建设具备云资源储存、大数据处理、数据驱动分析、高度智能化等功能强大的软件平台,使电网可见、可知、可控,实现智能运行。

电力巨头们也纷纷发布数字转型战略。中国华能对外公布数字化转型战略,出台《数字化转型总体规划》,未来实现风光数据全接入和水电、燃机等数据逐步接入智慧能源数据平台,逐步完成产业和企业管理业务的数字化转型。中国华电发布了数字化转型2025行动计划。国家能源集团提出“数字驱动转型发展、智慧引领国家能源”战略,加快全要素效能提升、全链条价值重塑、全产业提质增效,努力走出一条数字经济和能源经济融合发展之路。

国家电网全面部署电网数字化平台、电力物联网和能源大数据中心建设,推动业务数字化转型,包括生产数字化、运营数字化和服务数字化 ,加快数字化技术(电力芯片、人工智能、区块链、电力被动)攻关。南方电网都提出了建设以“电力+算力”驱动可再生能源协同调度的数字电网,发展数字产业,提升能源产业链的竞争力。

电力行业和石油行业均属于技术与装备密集型行业,且都对作业现场的安全性要求高。电力行业设备维护成本高、分布式能源管理难度高、设备冗杂而导致设备管理难度高等;石油行业工艺技术传承难、安全事故发生的后果严重等。而数字化时代的到来,无疑可以帮助解决上述的生产、管理难点。

据国际能源署的报告,数字技术的广泛使用可以将油气生产成本降低 10% 到 20%,全球技术上可采的油气资源可能会增加 5% 左右,其中页岩气的增幅最大。可再生能源(如风电、光伏)的整合程度提升使2040年的全球二氧化碳排放量减少3000万吨。

转型艰难

对于一直专注于传统业务的石油、电力公司而言,数字化是一门全新的课题。而如何推进不同的数字化技术与公司业务、管理、文化等的结合也是能源公司数字化转型的难点。实现数字化转型,对企业数字化人才、技术架构、数据管理能力等都提出更高的要求。

能源行业数字化转型面临的第一大问题就是基础能力欠缺,尤其是开发和部署数字化工具和应用所需的基础能力。能源行业涉及专业多、行业参与者角色多,因而信息系统庞杂、数据来源多,行业参与者间信息壁垒高,行业安全性和稳定性要求高,产品定制化成本高。因而,对技术部门数字化工具开发和整合能力提出了更高的要求。

据中国石化集团信息化管理部副主任李剑锋介绍,中石化内部大约有1000多套系统。以前一般是业务部门提出需求,技术部门实现,典型的业务驱动发展模式。但往往系统建成后的结果就是形成一个又一个的孤岛,无法共享,成本居高不下。“业务不能随便驱动,还要进行整合,有的时候业务特别是在我们传统企业里边,技术如果紧紧跟随业务的指令,很难发挥整体和长远的作用。技术还要有技术自身的发展路径,为此中石化提出了再造,重新定义IT,打造新的模式——‘数据+平台+应用’。”

达到技术充分发挥作用的目标,企业更需要建立配套的数字化运营模式。如果流程和组织架构落后,缺乏数字化运营模式,很难完成整个企业的数字化转型。因而,完成技术整合之后,还需要完成组织转型。“没有组织的保障只能说是一个项目,不能带动整个业务的转型,不能带动商业模式的转型。” 李剑锋强调说。

其次,缺乏数字化人才,尤其是缺乏数字化转型领导者,这是企业在数字化道路上又一障碍。数字化人才应该不仅是来自技术部门,而是来自与客户交互的市场、销售及业务部门。随着数字技术的日益普及,企业对数字化人才的需求呈现爆发式增长,数字化人才缺口日益扩大。仅掌握信息技术的人才已不能满足数字化发展的需要,企业真正需要的是横跨多领域、学习能力更强、综合素质更高的复合型人才——既懂数字技术,又懂业务和管理。因而,对于能源行业来说,数字化的转型需要的是懂业务且懂技术、管理的复合型人才。

另外,在一个传统行业推进数字化更重要的从上而下观念的转变。很多企业在推进数字化转型的过程中,并没有赋予新的数字化内涵的企业文化,或者在各部门人员的认识上不统一,数字化推进困难。

在能源行业的上游生产环节,诸如数字矿山的推广中会遭遇到来自一线工人的抵触,由于数字化的揉入,井下操作人员的减少带来了人员安置、薪酬减少等问题,都是推广数字化过程常见的障碍。

而能源系统通常建立在大型、长期的基础设施和资产上,且极富动态发展的特性,这为决策带来了更大挑战。因而,推进数字化转型,还需要企业内部建立促进协作、共享知识和采用新工作方式的敏捷文化。

中国石油昆仑数智公司常务副总经理杨文军认为,数字化面临的主要困难和挑战,首先是职工思维思想的转变能否适应数字化转型的要求。企业的多数职工习惯于现有的模式。数字化转型需要做好组织机构、业务流程、信息技术以及工艺层面的统筹调整,企业职工们面临着思想上的转型与接受的过程。其次是职工操作技能的改变。数字化、自动化、信息化等新事物对职工的操作技能的要求更高,仪器、仪表、传感器等新设备,都迫切需要职工不断增强再学习、再提升能力,带动自身成长为既拥有原有技术技能、又理解数字化转型的复合型人才。

在国家能源集团信息管理部主任丁涛看来,对于传统的信息部门和生产部门来讲,必须进行内部组织变革,数字化环境的分工和模式是不一样的,转换过程必然带来冲突,是转型、变革过程。

能源行业从生产、管理到经营都有较高的专业性门槛,能源企业高管和其他利益相关者们往往需要运用不完整的信息来作出新的复杂决策。企业的最高决策层充分理解转型的必要性和价值,首先要解决的就是一把手工程的思想观念问题,一把手的推动是首要保障。如果企业的决策者没有意识到数字化转型的紧迫性和重要性,那么企业的数字化转型就不会成功。

数字时代的竞争要求企业领导对数字技术和新兴商业模式具有高度敏感的洞察力,经常反省和调整公司的战略。数字化转换的领导能力和问责制度意味着数字化转换必须得到高级管理层的支持和授权。

在数字化转型的过程,企业无法完全跟踪来自数字化的投资回报率,因为许多举措是近期启动、其成效有时在内在的,难以量化的。企业更要建立对转型的短期评估指标和中长期愿景,并且阶段性地回顾和评估。对此,国务院国资委科创局信息化处处长陈建刚称,目前一些国有企业已经把数字化转型纳入到考核体系里,把数字化转型的人才引进,进行了工资总额单列,这些都是在法律允许的范围内企业的创新成果。

数字化转型不是靠企业内部的科技部门来推动的,而是靠管理思想的转变,重在“人”的转变。当前,由科技部门驱动的单一云计算、大数据、区块链项目,都只是局部改造,并未将传统思维转化为数字化思维。真正的数字化转型,实质是组织、文化、流程、管理等全面变革,而非单一部门、单一项目驱动。

数字化转型首先不是数字化,核心是转型,是企业的转型。这不是在局部的职能领域相关的改良或改善,而是从企业全局的视角去看如何进行商业模式、运营模式的创新。作为衡量转型成功的标准,企业应该把目光放得更长远,更应该关注的是数字经济下能力的提升,未来商业模式的创新,同时需要兼顾短期的商业回报。

未来生态

数字化的推广可能会带来一定的安全和隐私风险。但是,市场、企业和就业都在随之而改变,新的商业模式正在兴起。不可否认,数字技术在能源转型战略中正发挥着重要作用。数字化转型正在引领能源产业变革。可以预见,未来能源生态体系将会是一个全链接的数字生态。数字化能够为生产生活方式低碳转型带来巨大推动力。

未来,能源行业也将发生重大的变化。能源企业由生产者向产销者转变;能源企业生产的产品形式从单一能源形态到多种能源形态(多能互补),再到以能源为载体的综合能源服务;能源生产模式转变也从过去单向流动生产(发-输配-调用),到未来双向、多源、互动、自治、协作的能源互联网生态。未来将是去中心化、分散化的能源系统。

石油和天然气行业在数字技术方面有着相对悠久的历史,尤其是在上游,数字化在增强运营方面仍有巨大潜力。未来上游石油和天然气行业的进一步数字化最初可能会侧重于扩展和完善已经在使用的现有数字应用程序的范围。例如,生产系统中的微型传感器和光纤传感器可用于提高产量或提高油藏油气的整体采收率;使用自动化钻机和机器人来检查和维修海底基础设施以及监控传输管道和储罐。无人机还可用于检查管道(通常分布在扩展区域)和难以到达的设备,例如火炬烟囱和偏远的无人海上设施。

在石油和天然气行业,将进一步看到更多可穿戴设备、机器人技术以及人工智能在其运营中的应用。在电力行业,数字数据和分析至少可以通过四种方式降低电力系统成本:降低运营和维护成本;提高电厂和网络效率;减少计划外停机和停机时间;并延长资产的使用寿命。据国际能源署估计,2016年—2040 年,这些数字化措施带来的总体节省可能在每年 800 亿美元左右,占年度总发电成本的 5% 左右。

从长远来看,电力行业数字化最重要的潜在好处之一可能是通过改进维护和减少设备的物理压力来延长发电厂和网络组件的运行寿命。例如,如果世界上所有电力资产的寿命延长5年,平均每年减少电厂投资340亿美元,网络投资每年减少200亿美元。

数字化最大的转型潜力莫过于它能够打破能源部门之间的界限,提高灵活性并实现整个系统的集成。数字化正在模糊发电和消费之间的区别,通过智能需求响应、可再生能源的整合、电动汽车智能充电的实施、家庭太阳能光伏等小规模分布式电力资源等实现互联。

未来,以风电、光电等新能源为代表的分布式能源将进入全新发展期,而构建清洁、低碳、高效的能源体系,需由能源产业生态各方达成统一发展共识,从技术、标准、价格、市场等方面进行变革。

因而,能源革命与数字革命融合成为必然趋势,数字化发展将对能源电力进行数字贯通和价值整合,推动能源电力业务在线化、智能化和数字化,重塑电力业务模式和商业模式,通过提升能源生产效率和供给效率,降低能源电力经营成本,激发新的服务模式。

在未来的几十年里,数字技术将使世界各地的能源系统更加互联、智能、高效、可靠和可持续。数据、分析和连接方面的惊人进步使一系列新的数字应用成为可能,例如智能电器、共享移动和 3D 打印。未来的数字化能源系统可能能够识别谁需要能源,并在正确的时间、正确的地点以最低的成本提供能源。

显而易见的是,数字化推广已经在提高能源系统的安全性、生产力、可访问性和可持续性。技术对转型是非常重要的一环,但是更重要的一环是企业在转型过程中变革的管理,对观念、思想、文化重新打造。数字化转型是企业的新常态,是一个不断持续的过程,作为企业的经营者要勇于试错,不断调整、不断创新,充分借助数字化融合和赋能业务的发展,最终打造的是可持续发展的企业。

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关键字:数字能源

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