进入21世纪，能源危机和气候变暖问题引起世界广泛关注，随着国家2020年正式提出“30、60”年双碳战略，越来越多的人开始理解并重视能源的使用效率和节能功效，节能减排具有贯穿经济社会发展全过程和各领域的功能优势，其减排降碳的作用更为显著和直接，通过节能工作持续提高能效、降低碳排放量，是我国实现碳达峰、碳中和目标的一个重要手段。

【全球能源危机加速能源转型需求】

能源是社会存在与发展的基础，任何生产活动与生活过程都离不开能源，它的重要性不言而喻，21世纪绝大部分军事战争的背后都离不开争夺能源的影子。目前，世界上绝大数能源仍掌握在西方国家手中，尽管在世界范围内石油供需总体上保持平衡，但这一平衡十分脆弱，因为据近10年的油田勘探数量来看，在全球范围内能发现的新油田数量越来越少，导致能源生产能力增长缓慢，但全世界的能源消费需求却是在不断上涨，尤其对于某些长期处于战乱的国家和地区来说，油荒、电荒的能源匮乏局面会经常出现。因此，当今世界的能源危机已经不是某一个国家所要面临的疑难，能源转型也不是一个可以继续忽略下去的问题。

中国作为制造业大国和人口大国，对能源需求量十分庞大，再加上我国能源分布结构的不合理，即以煤碳为主，而石油、天然气半数以上依赖于进口的局面，迫使我国急需改善能源结构，加速能源转型升级。

【双碳战略带来能源转型“新挑战”】

在能源储备量极速降低和由能源粗放型使用带来的气候变暖大背景下，世界各国积极呼应控制碳排放、实现碳中和，我国自2014年便已经是全球碳排放量最高的国家，占世界总排量的27%。在经历了快速工业化和大规模城镇化建设后，人民对生活质量的要求不断提高，尤其是生活环境，因此环境保护也越来越受重视，2021年作为我国十四五规划的开局之年，更是将“碳达峰”“碳中和”作为新时代发展的重点工作，会议提出能源“双控”制度，既要控制能源消费强度，又要控制能源消费总量，力争在2060年实现“碳中和”的宏伟目标，发展低碳节能经济。而国家“双碳”战略的提出，无疑对能源的开发和利用是一个新挑战，主要表现在：

一是对新能源利用效率的挑战。改善能源结构，由传统化石能源向非化石新能源开发利用转型，是解决能源危机和环境危机最直接有效的方式，而目前挑战新能源利用最大的障碍就是长时储能技术。据IEA数据，风电和光伏发电将成为电力行业转型的重要趋式。但是，风能和太阳能存在间歇性强、波动性大的问题，会造成电网不稳定，还可能因为用电需求不足或电网接纳能力不足，引发“弃风弃光”问题，因此要解决可再生能源间歇性、波动性、随机性和电网稳定不间断供电需求的矛盾，储能是必要手段。换言之，储能技术直接决定了可再生能源利用的广度和深度，因此国家已将储能技术的突破作为新能源发展的核心问题提出。2021年，国家发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见（征求意见稿）》，明确3000万千瓦储能发展目标，实现储能跨越式发展，对储能技术是个新挑战。

二是对节能技术的创新突破挑战。如何提高能源使用效率，尤其是传统能源使用效率，一直是各大能源厂商争相探讨的问题。针对节能方案的建议，主要可归类为三个环节，第一是从能源生产流通环节进行把控，通过技术更新提升能源生产和运输效率；第二是从运营环节，通过更精准的掌握能源市场供需波动，减少无效的能源储备与消耗；第三是从消费环节，以更加个性化的商业模式，为终端消费者提供最实惠、性价比最高的能源消费方案。

【数字技术成为加速能源变革的核心竞争力】

无论是新能源的开发利用还是新节能方案的设计落地，最终都离不开技术的支撑，再次验证了“科技是第一生产力”，是推进能源变革的核心动力。在今年3月份刚刚发布的《十四五现代能源体系规划》中，明确强调“在全球气候大治理背景下，新能源和信息技术紧密融合，生产生活方式加快转向低碳化、智能化，能源体系和发展模式正在进入非化石能源主导的崭新阶段”、“推动能源基础设施数字化，加快信息技术和能源产业融合发展，推动能源产业数字化升级，加强新一代信息技术、人工智能、云计算、区块链、物联网、大数据等新技术在能源领域的推广应用”。

新一代信息技术是传统产业转型升级的关键，将信息技术与能源基础设施融为一体共同发展，是提高能源利用效率的主要路径。早在《巴黎气候协定》提出全球温度上升要控制在2℃目标时，根据BNEF（注：彭博新能源财经，是全球商业、金融信息和财经资讯的领先提供商）的“净零假设”指出，要想达到这一目标，意味着到2050年，全球太阳能、风能和电池储能领域需投资15.1万亿美元，在电网领域需投资14万亿美元，但即便如此，仍无法满足全球温升控制在2℃以内的目标需求，因此需要加大对能源系统数字化转型的投资力度，到2050年对能源基础设施的投资总额需增加92万亿美元至173万亿美元才能确保在2050年实现净零排放。另外，根据国际能源署（IEA）《数字化和能源》预测，数字技术的大规模应用将使油气生产成本减少10%～20%。可以在2040年将太阳能光伏发电和风力发电的弃电率从7%降至1.6%，从而到2040年减少3000万吨二氧化碳排放。可见，数字技术对能源系统的变革作用已得到国际社会广泛认同，能源系统的数字化转型已然成为不可逆转趋势，数字技术正成为未来能源系统能否顺利转型的关键。

【能源数字化转型，人工智能技术首当其冲】

在能源数字化转型过程中会涉及到多种数字化技术，其中较为典型的是人工智能技术的应用。在2022年1月，世界经济论坛与彭博新能源财经（BloombergNEF）、德国能源署（DENA）联合发布了《利用人工智能（AI）加速能源转型白皮书》，明确提出数字技术，特别是人工智能对加速推动全球能源转型具有重要潜力。同时，在我国能源十四五规划中，也多次重点提到了加快人工智能技术在能源领域的推广应用。根据资料显示，人工智能是一门开发智能机器、智能计算机程序的工程和科学，其应用技术主要体现在机器学习、图像识别、语音识别、知识图谱等方面，是使用机器替代人脑执行任务的智能化解决方案，目前人工智能技术在能源领域应用主要集中于能源资源开发和能源利用效率提升两方面：

一、人工智能技术有助于探索新的能源资源开发和利用。

首先，智能化技术将极大改善新油气田井的勘探环境。

一是改善地下挖潜和深海寻油的可视化限制。在陆地，由于井下情报与储层信息的可视化有限，在油气田开发的中后期，深化挖潜较为困难；在海里，由于勘探领域逐步向人力勘察难以覆盖的深海区域转移，勘探环节对新层系油气储量预测的精度要求不断提高。因此，运用智能油气储量分析和井下情报分析等技术，获取高精度油气储量预测数据，以数据支持决策，就显得格外重要；同时，还可以通过无人机等智能化手段，获取远海区域高分辨率的储层模型，实行油气勘探数字可视化协同管理，帮助风险勘探发现新的油气资源。

其次，智能化技术有助于打破新旧“能源竖井”现象。

由于资源禀赋和技术开发的差异性，导致新能源和传统能源通常都是独立开发、各自发展，不利于资源最佳组合利用、融合发展，而以人工智能为代表的智能化技术则有效打破了这种各自为政的局面，尤其是在新旧能源交互使用上，例如在电力供应上，由于太阳能、风能等新能源发电具有典型的时效性，受天气环境影响大，无法提供稳定的电能供应环境，而传统煤碳发电虽然具有稳定性，但对资源消耗力度大、环境污染也高。目前有厂家正在探索通过智能技术将两者有效衔接、特性互补、融合利用，这一举措将大大减少生产成本，对大气环境而言也是百利而无一害。目前能源领域针对这一模式已经有所研究和成效，但是在技术上仍存在较大改善空间，这也是未来智能化技术在能源领域需要持续创新突破的重点方向之一。

除此之外，智能化技术还将大大缩短储能材料的开发时间。

新能源利用最大问题在于长时储能，如何开发出高性能、低成本的清洁能源生产和存储材料已被公认为是能源转型的优先事项。然而，传统方法在探索、开发和部署先进材料的过程往往耗费大量时间和资金。相关研究表明，太阳能光伏从新材料发现开始到大规模商用，通常需要25-35年时间，而如果将材料开发与智能化技术结合，通过大数据分析和深度学习等功能，则可以大大缩短研发时间周期，提升研发效率。

二、人工智能技术有助于推动能源生产和使用过程的节能降耗。

首先，从企业端来看，智能化技术有助于降低生产成本和能源运输损耗率。

通常对于能源企业而言，人工智能技术应用较为常见的节能场景有：一是通过人工智能技术自动检测和预警故障，保障能源输送的稳定性、防止安全事故。这种预测性维护功能在能源行业起着至关重要的作用，因为人类无法预测每一次故障，而通过人工智能技术则可以有效识别能源设备的腐蚀、裂缝、绝缘不足等缺陷，从而达到提前预警目的。例如，施耐德电气利用微软的机器学习功能远程监控和配置油气田的泵，及早发现泵故障可节省高达100万美元的维修费用。事实证明，以人工智能驱动的故障检测解决方案非常经济高效。二是通过智能化解决方案有助于提升企业生产运营等供应链环节效率，从而提升能源资源配置效率。众所周知，石油和天然气行业等特定能源部门的供应链是非常复杂的操作， 凡是涉及环境回收公司和液化石油气的天然气生产商/分销商的决策，例如采购、采购价格、炼油作业、龙门作业和运输等都是比较复杂的决策。但人工智能在这些业务中却能起到协调运营团队与仓库存储等作用。例如，人工智能有助于适当帮助管理人员作计划和调度方面的决策，包括优化能源价格，创建智能仓库，维护库存，处理更换资产的运输操作，风险对冲，以及缩短交货时间等等，从而降低企业总体运营成本费用。

其次，从运营端来看，有助于提升运营商资源调配效率，提高能源储备效率。

能源运营商可以借助基于人工智能技术的智能预测机制，例如价格波动预测、能源供需预测等，从而帮助能源供应商提前做准备、预测问题并尽可能的节省资源，从而改进能源调度和电厂调度。当他们提前获得适当的信息后，也可以帮助终端消费企业更好地为需求做好准备、预测问题、提升用电稳定性并节省资源。

最后，从消费端来看，通过智能化解决方案改善能源消费模式，节约资源。

一是改变终端消费模式。据美国能源信息署 (EIA) 报告指出，近一半美国能源用户在家中安装智能电表，这些仪表可以提供有关个人能源消耗的数据，数据被用于预测即将到来的能源使用水平，从而帮助客户更好地调节他们的消耗，例如找出最便宜的时间给电动汽车充电或运行空调，从而优化能源存储。

二是智能防盗检测。例如在电力使用过程中，人工智能可以通过自动检测异常并标记、警告运营人员，防止不法分子故意偷电漏电，从而减少能源资源浪费使用现象。

未来，随着科技的进步、时代的发展，以人工智能为代表的数字化技术在能源领域的应用将远不局限于此，数字技术已然成为我国促进传统产业转型升级的有效利器，能源也不例外，它将成为我国今后能源能否顺利转型发展的关键。