新能源领域数智化发展现状与趋势

期刊: 创新科技研究 DOI: PDF下载

程婷 苏云鹏

青海油田信息服务中心 甘肃 敦煌 736202

摘要

新能源对促进国民经济发展具有重要意义,充分发挥信息技术优势,构建数智化系统,能够有效提升企业的生产技术水平,合理控制经营成本,全面提升新能源企业核心竞争力。近年来,新一代信息技术层出不穷,特别是云计算、大数据、物联网、人工智能、移动互联网、工业互联网等技术的发展和成熟,进一步拓宽了数智化的覆盖面,也促进了数据化在新能源领域的应用。本研究重点以新能源领域为例,通过梳理新能源领域数智化的应用现状,分析预测未来发展趋势。结合相关行业经验,提出了面向新能源领域的数智化应用架构和发展框架,充分挖掘数智化在新能源领域科研、采购、生产、营销、管理、安全等方面应用场景,对新能源领域数智化应用面临的挑战和发展趋势进行了总结,并结合多年来从事能源行业信息工程研究工作实践,着眼长远,有针对性地提出了数智化在新能源领域的挑战与对策,旨在为新能源领域未来数智化发展提供一定的借鉴参考。


关键词

信息工程,新能源,数智化,现状,趋势

正文


引言

随着全球能源结构的转型和升级,新能源领域正在成为推动未来经济社会发展的重要引擎。“十四五”规划中指出,国家应加快推进数字化发展、打造数字中国,聚焦未来发展机遇,培育先导和支柱型产业,推动战略性新兴产业一体化、集群化、生态化发展。科技的快速发展推动数字化与智能化(简称数智化)在新能源领域应用越来越广泛,已成为全球能源发展的必然趋势。而在这个过程中,数智化技术的广泛应用,正在深度改变新能源领域的发展模式,提升能源利用效率,优化能源管理,使得新能源领域的发展更具可持续性和竞争力。数智化技术不仅有助于提高能源的利用效率,还能有效降低环境污染和安全生产,促进能源行业的可持续发展。本文将重点探讨新能源领域数智化发展的现状与趋势。

 

一、新能源领域数智化发展现状

新能源概念起源于20世纪初,21世纪进入快速发展期,当前,新能源领域数智化发展已取得显著成果。在太阳能、生物质能、地热能、核能、风能等新能源的利用上,通过数字化和智能化的监测与控制技术,提高了能源的稳定性和可靠性。同时,智能电网的建设也在逐步推进,为新能源的并网运行提供了有力支持。此外,石油、天然气等传统能源行业也在积极探索数智化转型,以提高生产效率和环保性能。

(一)风电、光伏等新能源发电的数智化

在风电、光伏等新能源发电领域,数智化技术主要应用于发电预测、设备运维、能源管理等方面。依托互联网、物联网、地理信息系统(GIS)可视化管理、数字化、智能化、大数据、人工智能等技术,构建生态系统的数智化平台,可以实现对风、光、地热等自然资源的精准预测,提高发电效率。同时,通过对设备的实时监控和预测性维护,可以降低运维成本,提高设备使用寿命。此外,数智化技术还可以实现对分布式新能源发电系统的优化管理,提高电力系统的稳定性和安全性。

(二)新能源汽车及充电设施的数智化

《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》中提出“新能源汽车融汇新能源、新材料和互联网、大数据、人工智能等多种变革性技术,推动汽车从单纯交通工具向移动智能终端、储能单元和数字空间转变,带动能源、交通、信息通信基础设施改造升级,促进能源消费结构优化、交通体系和城市运行智能化水平提升”,在一定程度上大力推进了数智化的应用进程,当前,在新能源汽车及充电设施领域,数智化技术主要应用于车联网、智能充电、电池管理等方面。通过车联网技术,可以实现车与车、车与基础设施、车与行人的全面互联,提升道路安全和交通效率。智能充电技术可以根据电网负荷、电价等因素,优化充电策略,降低充电成本。电池管理技术则可以通过对电池状态的实时监控和预测,提高电池使用效率和安全性,但仍存在很大的提升空间。

(三)能源互联网的数智化

2023年12月14日,由济南市市中区人民政府、《能源》杂志主办,山东电工电气集团有限公司、国网山东省电力公司联合主办的“2023能源互联网产业发展大会”在山东济南召开,大会以“跨界·融合·协同”为主题,政府主管部门、能源企业及相关研究机构、高等院校专家学者就“双碳”战略与能源互联网发展趋势进行了深入探讨,有力地推动了能源互联网产业高质量发展。能源互联网是新能源领域的一个重要发展方向,而数智化技术是构建能源互联网的关键。通过大数据、云计算、物联网等技术,可以实现能源的分布式生产、存储、消费和交易,优化能源供需平衡,提高能源利用效率。同时,数智化技术还可以支持能源互联网的智能调度和运营管理,提高能源系统的稳定性和经济性。

(四)新能源企业系统数智化

我国新能源企业数智化建设大体经历了三个发展阶段:一是专业系统独立建设阶段,完成网络基础设施、专业数据库及系统建设完善;二是数字化集中建设与应用阶段,完成以生产指挥调度、安全应急抢险、财务经营管理等系统集成应用;三是数字化转型智能化发展阶段,完成深化系统共享应用集成化探索。目前企业信息化标准规范基本健全、数字化基础能力基本完善,现场作业、生产运行、协同研究、经营管理等方面实现数字化技术规模应用,采油、采气、输油等智能化示范区建设初见成效,助推了数智化发展进程。但是持续稳产与效益开发矛盾逐步加剧、安全生产形势与日趋复杂的生产环境矛盾进一步升级,工作区域面临的线长、点多、面广等管理困难,围绕基础设施数字化、数据治理集成化、勘探开发协同化、现场作业智能化、生产管控一体化、管理决策科学化,不断探索数智化新方法、新技术、新机制迫在眉睫。

 

二、新能源领域数智化发展趋势

(一)智能化水平不断提升

随着人工智能、大数据等技术的不断发展,新能源领域数智化将进一步提升智能化水平。有效利用云计算、物联网、5G、大数据、人工智能等数字技术,未来,新能源设备将更加自主化,能够实时感知和响应环境变化,实现自适应运行。

(二)多元化能源融合发展

随着新能源技术的进步,工业技术与信息技术的深度融合创新,引发传统产业转型升级,未来能源体系将呈现多元化融合的趋势。不同种类的能源将通过智能化的协调与整合,实现优势互补,提高整个能源体系的运行效率和稳定性。

(三)绿色化发展成为主流

随着环保意识的增强,新能源领域数智化将更加注重绿色化发展。通过智能化技术,实现对新能源资源的循环利用,降低环境污染,推动新能源行业的可持续发展。

(四)全球化合作不断加强

在新能源领域数智化发展过程中,全球化合作将进一步加强。各国将共同研发新技术、制定国际标准,推动新能源领域的共同发展。

(五)国家政策支持不断加大

各国政府将进一步加大对新能源领域数智化的政策支持力度,通过财政补贴、税收优惠等措施,鼓励企业加大投入,推动新能源领域数智化的快速发展。

 

三、新能源领域数智化发展的挑战与对策

(一)新能源领域数智化发展面临的挑战

尽管新能源领域数智化发展取得了显著成效,但还处于发展初期,仍面临一些挑战,如技术标准不统一、数据安全风险高、人才短缺和投资成本高昂等挑战。

1、技术标准不统一

新能源领域技术种类繁多,如风电、光伏、储能等,数据类型多样,数据来源涉及生产工艺、设备参数、物流运输、仓储优化、产品销售及客户服务等诸多方面,每种技术都有其独特的技术标准和规范。由于缺乏统一的技术标准,不同技术之间的兼容性和互操作性成为一大难题,严重制约了数智化技术在新能源领域的广泛应用。

2、数据安全风险高

新能源领域的数智化发展高度依赖于大数据、云计算等信息技术,具有更高的规模、多样化、复杂性和即时性,然而,随着数据量的爆炸式增长,数据安全风险也日益凸显。数据的泄露、篡改或滥用可能对新能源系统的稳定运行和用户的隐私安全造成严重威胁。

3、数智化人才短缺

新能源领域数智化发展需要既懂新能源技术又懂数字化技术的复合型人才。然而,当前市场上这类人才严重短缺,无法满足新能源领域数智化发展的需求。一些企业并未充分认识到信息技术的重要作用,未组建高精尖的团队进行有效应用,人才短缺成为制约新能源领域数智化发展的瓶颈。

4、投资成本高昂

新能源领域数智化发展需要大量的资金投入,用于研发新技术、建设基础设施、培训人才等。然而,由于新能源领域的投资回报周期长、风险大,许多企业和投资者对数智化的投入持谨慎态度,导致数智化发展的资金缺口较大。

(二)新能源领域数智化发展的对策

为了推动新能源领域数智化的健康、可持续发展,针对这些挑战,需要采取有效的应对策略,针对新能源领域数智化发展的挑战,为新能源领域的可持续发展注入强大动力。

1、加强顶层设计,制定统一的技术标准和规范

要追踪产业最新发展生态,完善新能源业务发展路径,提速聚拢外部技术、人才等资源,推动新能源业务发展,实现多能融合和绿色转型。构建形成绿色低碳、清洁高效、多能互补的供给新格局,以更加开放的心态及时调整发展策略,协同推动风光等分布式项目的建设。油气电等传统能源企业要陆续启动能源转型,加速落子新能源业务,对新能源业务的加速布局符合该公司的能源转型战略布局。针对技术标准不统一的问题,应加强顶层设计,制定统一的技术标准和规范。通过标准化建设,推动不同技术之间的兼容性和互操作性,降低数智化技术的应用门槛和成本。进一步完善“数据+算法+应用”的智能研究生态体系,实现信息化与自动化及信息系统与生态治理的深度融合,更好地发挥示范引领作用。成立新能源联合研发中心,坚持绿色低碳转型的战略,推进油气和新能源融合发展,着力打造“油气热电氢”综合能源公司,风光发电、地热能等新能源业务稳步拓展。加快推进在氢能、储能、智能微网等领域的科研攻关和成果转化。加快构建“油气电氢”新型能源体系,为实现高质量发展贡献新能源力量。实现信息化、数字化和智能化的工厂管理,加大投资可再生能源发电。氢能和生物质能有重要的应用领域。同时,能源的低碳化、电气化和数据化是发展趋势。特别是电气化,在能源的生产和应用端都变得越来越重要,而且规模很大。在可再生能源发电的上下游继续做出重要的投资部署,推动能源产业的安全、可靠、低碳和可持续的转型。

2、加强技术创新,为推进“数字化+智能化”融合赋能

数智化是能源企业未来的发展趋势,能源企业必须高度重视数智化的应用,提高数智技术的发展水平和应用习惯,搭建数智管控平台,利用物联网、大数据、人工智能、移动通信、云计算等技术,实现数智赋能,探索应用数智技术与业务场景相结合,推进“数字化+智能化”融合,实现生产操作的数智化控制,特别是传统石油和天然气产业应积极利用信息技术进行数智化转型,完成产业转型的发展和价值的提高。行业科研机构要帮助企业选择最佳方案,以起到降低消耗、提高效率、优化管理、提高质量以及保证安全等作用。

3、加强多元化清洁能源供应体系,实施绿色低碳战略

在传统能源优势的基础上,坚持以新发展理念为引领,坚定实施绿色低碳战略,构建形成多元化的清洁能源供应体系。以以传统油气企业为例,通过大数据技术和物联网技术,实现对油井、水井、中转站以及各种输管线路的全天候、全过程的监控和管理,以及对油井、水井等现场作业情况的正确感知收集数据信息,在石油生产区安装高空监控系统,有效监测石油日常生产的实时动态,第一时间发现生产安全隐患,可以有效降低油气开发的成本。通过对油气数据信息的高效收集、整理、分析有助于信息计算管理平台的科学、快速搭建,通过信息计算管理平台将石油各种数据信息利用物联网技术进行互联,从而真正体现大数据信息的优势;新能源开发利用规模取得历史性突破,增加绿电发电量。独辟蹊径探索新能源发展之路,建成首个新能源风光热综合利用工程,提高清洁能源替代率。

3、加强政府主导,加大政策扶持和资金投入

针对投资成本高昂的问题,政府应出台相关政策措施,加大对新能源领域数智化发展的扶持力度。通过财政补贴、税收优惠、贷款支持等方式,降低企业和投资者的经济压力,引导更多资金流向新能源领域数智化发展。同时,鼓励企业和投资者通过多种渠道筹集资金,如发行绿色债券、开展股权融资等,拓宽资金来源渠道。

4、加强数据安全保护,建立完善的数据安全保障体系

针对数据安全风险高的问题,应建立完善的数据安全保障体系。通过建立视频监控系统、智能防火系统、车辆自动化系统、GIS可视化管理、环境监测系统等系列软硬件设施,加强数据加密、访问控制、安全审计等技术手段的应用,确保数据的机密性、完整性和可用性。同时,加强对数据安全事件的监测和应急响应能力,及时发现和处理数据安全风险。通过数智化手段,实现管理自动化、智能化和可视化。

5、加强人才培养引进,打造高素质数智化人才队伍

实现新能源企业数智化团队协作,建立更加数智化的团队协作机制。针对行业数智化人才短缺的问题,应加强人才培养和引进工作。通过校企合作、定向培养等方式,培养既懂新能源技术又懂数字化技术的复合型人才。同时,积极引进国内外优秀人才和团队,如信息化系统运营维护人才等,为新能源领域数智化发展提供智力支持。

 

结论

总体来看,新能源领域的数智化发展已经取得了显著的进展,并且成为全球能源发展的必然趋势,正在推动新能源领域向更高效、更智能、更可持续的方向发展。未来,随着数智化技术的不断创新和应用,智能化水平的提升、多元化能源的融合、绿色化发展的推进以及全球化合作的加强,新能源领域的发展将迎来更加广阔的空间和机遇。为此,政府和新能源企业应积极应对挑战,把握机遇,乘势而上,共同推动新能源领域数智化的快速发展。我们期待新能源领域在数智化技术的驱动下,为全球可持续发展做出更大的贡献。

 

参考文献

[1]杜传忠1王亚丽2.数智技术驱动数实融合的演进历程、国际经验与实践路径[J].河北大学学报(哲学社会科学版),2023,48(06):119-131.

[2]沈兴林1陈涛1刘宏德1王晓东2.超高海拔光伏电站生态治理数智化管理平台的探讨[J].太阳能,2023(09):24-29.

[3]江波 杨帆 戴玉良 徐延青 袁征.大数据、物联网技术在智慧石油建设中的应用[J].工程建设与设计,2023(24):97-99.

[4]郑贵华 张会芳.战略性新兴产业数智创新研究综述[J].冶金经济与管理,2023(03):47-51+56.

[5]雷曼1徐小蕾2.大数据在石油化工行业的应用探索[J].中国石油和化工标准与质量,2023,43(15):109-112+115.

[6]王晨光.大数据在石油石化行业的应用综述及展望[J].石油化工自动化,2023,59(04):1-5.

[7]陈明晖1许高明1曾爱民2王竹青1.能源企业数智化转型价值创造——以物产环能为例[J].财会月刊,2023,44(18):103-108.

[8]雷曼1徐小蕾2贾梦达1.人工智能在石油化工领域的应用[J].化工管理,2023(25):79-82.

[9]唐未庆.石化行业生产经营优化经济分析数智化理论与实践[J].石油化工技术与经济,2023,39(03):5-8.


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