IEA首次全面描述数字化将如何重塑世界能源体系

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	IEA首次全面描述数字化将如何重塑世界能源体系
	刘文浩
	2017-12-15
所属快报	地球科学快报
出版年	2017
期	24
语种	中文
领域	地球科学
栏目	战略规划与政策
中文关键词	数字化 ; 能源体系 ; 需求
中文摘要	2017年11月，国际能源机构（IEA）发布报告《数字化和能源》（Digitalization & Energy），首次描述了数字化将如何改变世界能源体系。报告分析了数字化技术对能源需求部门的影响，着眼于能源供应商如何使用数字化工具来改善运营，探索了数字化的转型潜力，帮助建立高度互联的能源体系。报告旨在为政府和业界决策者提供更清晰的数字化能源手段，揭示其巨大潜力和最紧迫的挑战，同时提出了关键性建议，帮助引导世界走向更安全、更可持续、更智慧的能源未来。
情报分析_信息来源性质	国际组织
情报分析_信息来源机构	国际能源署（IEA）
情报分析_机构类别	国际组织
情报分析_信息来源国家	国际
情报分析_信息类别	战略规划与政策
情报分析_研究主题	世界能源体系
情报分析_研究内容	1 数字化是否将开启能源领域的新纪元？能源部门一直是数字技术的早期采用者。在20世纪70年代，电力公司是数字先驱，利用新兴技术促进电网管理和运营。石油和天然气公司也一直使用数字技术来对勘探和生产资料进行建模管理。近年来，技术领域的进步和趋势令人震惊。大量的数据以指数级速度增长，科技的进步，成本的下降以及无处不在的连接正在为能源生产和消费新模式打开大门。数字化具有构建互联能源系统的新架构的潜力，包括打破传统的供需关系。这种巨大的数字进步的影响及它们在能源领域的快速部署给能源领域提出了一个根本性问题，即现在是否处于能源新时代的尖端，如果是，那么新兴的趋势是什么？ 2 所有的能源需求部门已经感受到了数字化的影响数字技术已经广泛应用于能源终端利用部门，随着潜在的变革性技术的广泛应用，如自动驾驶汽车、智能家居系统和机器学习等。虽然这些技术可以提高效率，但是也有一些诱发反弹效应，从而增加整体的能源消耗。（1）交通领域汽车、卡车、飞机、轮船、火车及其配套基础设施日益智能化，连通性也更强，安全性和效率也更高。数字化可能对公路运输产生最大的影响，因为连通性和自动化（以及进一步的电气化）可能会极大的改变机动性。同时，能源使用总体净影响存在高度不确定性。但从长远来看，在通过自动化和乘坐分享提高效率的最佳情况下，能源消耗可能会比目前的水平减半。相反，如果效率提升没有实现，自动化带来的反弹效应将导致更多的运输，从而导致能源消耗可能会增加一倍以上。（2）建筑领域报告分析表明，数字化可能通过使用实时数据来提高运营效率，从而将能源使用减少10%左右。智能恒温器可以预测居民的行为（基于过去经验），并使用实时的天气预报来更好的预测供暖和制冷需求。智能照明系统不仅可以在需要的时候提供照明，LEDs等还可以连接到其他系统的传感器，例如帮助定制加热和制冷服务等。（3）工业领域许多公司都使用数字技术来提高安全性和产量。通过先进的过程控制，并通过耦合智能传感器和数据分析来预测设备故障，可以实现进一步的成本效益节约。此外，3D打印、机器学习和连通性可能会产生更大的影响。例如，3D打印可以使得飞机更轻，从而减少建造飞机的材料和飞行燃料。 3 能源供应商将获得更大的生产力并提高安全性（1）油气行业石油和天然气行业长期以来都在使用数字技术，特别是上游部门。数字化进一步提高了运营的潜力。数字技术的广泛使用可以使生产成本降低10%~20%，包括先进的地震数据处理方法和传感器使用及增强后的储层建模技术。同时，技术可采油气资源可以在全球范围内提高5%左右，页岩气的涨幅预计最大。（2）煤炭行业在煤炭行业，数字技术越来越多地被用于地质建模、过程优化、自动化、预测性维护以及提高工人的健康和安全。具体的例子包括，无人驾驶卡车和从控制室操作的远程遥控设备。然而，数字化的整体影响可能要比其他领域更温和。（3）电力行业报告分析表明，数字化每年可能节省大约800亿美元，大约占全年发电成本的5%。主要通过降低运营和维护成本，提高发电厂和网络的效率，减少意外停机和停机时间，延长资产的使用寿命来实现。其中一个例子就是使用无人机来更加廉价的监测数千公里的崎岖地形上的输电线路。 4 数字互联系统将从根本上改变电力市场数字化最大的潜力是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。电力部门是这一转型的核心，数字化也正在模糊发电和消费之间的区别，并提供四个相互关联的机会：（1）“智能需求响应”可提供185千兆瓦（GW）的系统灵活性，大致相当于澳大利亚和意大利目前安装的电力供应能力。这将节省2700亿美元的新电力基础设施投资，而这些设施原本是必需的。仅在住宅领域，10亿户家庭和110亿个智能家电积极参与互联电力系统，使得这些家庭和设备在从电网中获取电力时可以进行选择。（2）数字化可以帮助整合可变的可再生能源，使电网能够更好地匹配能源需求，使之与太阳能和风能的最大能量时刻匹配。仅在欧盟，增加储存和数字化的需求响应可以减少2040年太阳能光电（PV）和风力发电的缩减，从而在2040年避免3000万吨的二氧化碳排放量。（3）推出电动汽车智能充电技术有助于将充电行为转移到电力需求低而供应充足的时期。这将为电网提供更大的灵活性，同时在2016年至2014年之间节约1000~2800亿美元的电力，避免投资新的电力基础设施。（4）数字化可促进分布式能源的发展，如家用太阳能光伏电池板和储能，通过创造更好的激励措施使生产者更容易存储和向电网出售剩余电力。区块链等新工具可以帮助促进当地能源社区内的点对点电力交易。 5 数字技术的直接能源消耗报告提出，数字技术本身也需要使用能源。随着数十亿的新设备在未来几年内相互连接，它们将在推动电力需求的同时，推动数据中心和网络服务的需求增长和能源使用。然而，能源消耗的持续提高可能会在未来5年大幅度抑制数据中心和网络的总体能源需求增长。全球数据中心2014年耗电量为194太瓦时（TWh），约占总需求的1%。虽然预计到2020年数据中心的工作量将增加三倍，但由于持续的效率提升，预计相关的能源需求仅增长3%。构成数字世界骨干的数据网络在2015年全球消耗185TWh，占总需求的1%，其中移动网络约占总数的三分之二。根据未来的效率趋势，至2021年，数据网络的电力消耗可能会增加70%，或者下降15%。这一大范围突出了政策在提高效率方面的关键作用。在接下来的5年，提供数字技术能源使用的可靠评估是非常困难的。从长远来看，直接的能源使用将继续是数据需求增长与效率持续提高之间的竞争。 6 建立数字弹性，为不可避免的网络攻击做好准备虽然数字化可以带来很多好处，但也会使能源系统容易受到网络攻击。迄今为止，网络攻击造成的能源系统中断相对较小，然而，网络攻击正变得越来越容易，组织实施也越来越便宜。此外，物联网的发展正在增加能源系统中潜在的“网络攻击面”。全面防范网络攻击是不可能的，但是如果国家和公司做好准备，其影响也可以受到控制。建立整个系统的韧性取决于所有的参与者和持有者首先意识到风险。数字韧性还需要包括在技术研究和开发工作中，并建立在政策和市场框架上。国际范围内也可以努力帮助各国政府、企业和其他国家建立数字韧性的能力。 7 隐私管理及对工作的影响隐私和数据所有权也是消费者关系的主要问题，尤其越来越多的设备联网，收集到更多的详细数据。与此同时，聚合和匿名的个人能源使用数据可以提高对能源系统的理解，比如负载配置文件，并有助于降低个人消费的成本。政府决策者需要将隐私问题与其他目标保持平衡，包括促进创新和公共事业的运营需求。数字化也影响了各种能源部门的工作和技能，改变了工作模式和任务。这在一些领域创造出新的就业机会，同时也造成了其他领域的损失。能源领域的政策制定者应该参与更广泛的政府范围的讨论，讨论这些影响及如何应对。 8 IEA对政府进行政策设计的十大建议政策和市场设计对于将数字化增强型能源系统引导到高效、安全、可达和可持续的道路至关重要。IEA建议政府可以采取10项政策行动：①在员工中建立数字专业知识；②确保适时获取及时、可靠和可验证的数据；③制定政策的灵活性，以适应新的技术和发展；④开展实验，包括一些“边干边学”的试点项目；⑤参与关于数字化的更广泛的机构间讨论；⑥关注更广泛的整体系统效益；⑦监测数字化对整体能源需求的影响；⑧通过设计将数字弹性纳入研究、开发和产品制造；⑨提供一个公平的竞争环境，让不同的公司能够更好的竞争和为消费者服务；⑩向他人学习，包括积极的案例研究以及更多的警示故事。
原文题名	Digitalization & Energy
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文献类型	快报文章
条目标识符	http://119.78.100.173/C666/handle/2XK7JSWQ/180949
专题	地球科学
推荐引用方式 GB/T 7714	刘文浩. IEA首次全面描述数字化将如何重塑世界能源体系. 2017.