数字技术助力挖掘能源效率潜能

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　　4月26日，在国际能源署（IEA）召开的首次以人为中心的清洁能源转型全球峰会上，IEA署长比罗尔说：“随着全球能源系统转型的加快，我们必须继续专注于确保清洁能源转型惠及每个人，尤其是社会中最弱势的群体。大家需要团结起来，为创造更好的生活而努力。”当今，提高能源效率是实现能源转型和减污降碳的重要手段，数字技术将进一步挖掘能源效率潜能。数字技术正在全球范围内迅速发展，并改变能源的生产、分配和消费方式。随着自动驾驶汽车、智能家居系统和增材制造（3D打印）等的发展，数字技术已经广泛应用于能源终端，成为工业、交通、建筑等领域，成为提高能效的有力手段。

　　工业领域：数字技术提高生产力

　　在工业领域，石油和天然气公司是数字化转型的先驱，早在20世纪八九十年代就开始了数字化转型。在“大数据”和“物联网”等术语流行之前，石油行业管理者就已经开始利用三维地震勘探、炼油厂的线性程序建模以及先进的工艺控制技术。

　　通过大数据和人工智能分析提高运营和管理效率，从而避免油气供应链的中断，通过分析地震数据，开展风险洞察，节省时间和金钱，这些地震数据也可以与历史数据相结合，确定储层的位置。油气企业通过数字孪生技术构建管道数字孪生体，缩短站场交接时间，通过能耗分析控制管道加热的能源消耗量，减少碳排放量。例如，壳牌公司在新加坡布科姆岛的炼油厂建设的虚拟工厂将于今年全面落地，该项目通过数字孪生技术远程向工程师们提供信息，从而优化生产流程，提高炼油生产率和安全性，并降低维护成本。2023年5月，哈里伯顿公司为挪威国家石油理事会启动了Diskos 2.0国家数据存储库，用于存储勘探和生产数据，并通过数据的可视化监测提高勘探效率。

　　许多企业一直都在使用数字技术提高安全性和增加产量，通过过程控制技术，结合智能传感器和数据分析来预测设备故障，可以进一步提升能效。在智能化制造领域，工业机器人和3D打印等技术可以提高制造精度，减少工业废料。与传统制造相比，3D打印具有缩短交货时间、减少工业废料、降低库存成本、节省能源和资源、提高能效的优势。

　　交通领域：数字技术塑造新出行方式

　　在交通领域，交通运输工具变得更加智能化，自动驾驶汽车、电动汽车和共享移动等重塑了人类的出行方式以及货物的运输方式。

　　数字技术在减少公路货运的能源需求和温室气体排放方面发挥关键作用。IEA发布的报告《卡车的未来》报告显示，将数字技术应用于卡车运营和物流企业，可以减少20%~25%的公路货运能源消耗。GPS结合实时交通信息可以用于线路优化；车辆互联可以缩短队列卡车之间的安全距离，提高燃油效率。

　　电动汽车是道路运输实现脱碳的关键，近年来，电动汽车的销量呈指数级增长。通过数字技术，如数据分析和机器学习，电动汽车能够实时优化其行驶性能，提高动力系统的管理效率。此外，智能充电技术在不影响用户需求的情况下，能够根据电网负荷和能源价格的变化自动调节电动汽车的充电时间和充电功率。这种方式不仅降低了电动汽车的充电成本，还有助于电网的稳定运行。

　　建筑领域：数字技术提升能源管理效率

　　在建筑领域，数字技术的应用可以减少建筑的总能源使用量，尤其是在智能化取暖制冷方面。

　　根据IEA的预测，数字技术可以提升能源管理效率；2017~2040年，通过使用智能恒温器和智能照明设备，住宅和商业建筑的总能源使用量将减少10%。智能恒温器可以根据居住者以往的习惯预测其行为和习惯，并根据实时天气情况更准确地预测供暖和制冷需求。如今，部分国家开始推广智能恒温器。例如，美国环境保护署通过“能源之星”计划，对那些能在供暖和制冷方面节省能源的设备给予认证，截至目前，已有7种恒温器获得认证。智能照明设备，例如连接到建筑控制系统的高性能LED灯，可以处理用户偏好、日光条件等信息。根据IEA的预测，2017~2040年，智能照明设备可以节约终端能源消耗总量的14%。此外，光定位数据还可用于提供针对个人需求的能源服务。例如，荷兰阿姆斯特丹的The Edge办公大楼集成了以太网供电和LED技术，与大楼信息技术网络相连的集成光传感器可以提供有关能源使用的信息，提供个性化的供暖、制冷或照明设置。

　　此外，利用数字技术，采用高效能家电和能源监测工具可以提高家庭住宅的能源使用效率。家庭能源管理系统是整合各种智能家居设备的核心，它能够监控和管理家庭内部所有连接设备的能源使用情况，提供能源消耗的详细报告，并根据分析结果提出节能建议。

　　数字化正在帮助提高全球能源系统的安全性、生产率、可及性和可持续性，成为全球节能减排的关键技术。随着技术的不断进步，数字化趋势将继续扩大和深化，为全球能源可持续发展作出更大贡献。（盛春红 陈昕宇 上海外国语大学）

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　　部分国家应用数字技术提高能效的实践

　　2023年9月，德国正式通过了《能源效率法案》。根据这个法案，数据中心将通过监测能源消耗，利用余热、废热，更有效地使用能源。超低能耗（ULE）是一种用于设计智能家居中的无线传感器和执行器网络的无线通信标准。ULE的引入改变了德国智能家居市场，这项标准支持语音传输，使得智能家居更为便捷。例如，德国电信和AVM等公司开始提供基于ULE的智能家居产品，用户只需通过软件更新就能将现有网关转变为智能家居中心。

　　2022年，欧盟启动了一项“能源系统数字化行动计划”，对能源系统进行全面的数字化转型。英国于2022年10月启动了名为“数字脊柱”的研究，帮助英国制定能源系统数字化政策。由英国帝国理工学院主导的项目“超市建筑的数字能源管理”开发了一个基于“云”的能源管理框架，使用实时模型预测控制来优化商业建筑的加热、通风和空调系统的性能。

　　法国凡尔赛市使用该市道路网络的数字孪生模型来模拟该市的货运物流流程，并制定计划以减少送货车辆的拥堵。

　　美国开发的CalTRACK是一套可以预估节省能源的技术方法，其通过开源软件和分析技术，结合仪表的能耗数据变化，计算出可以节省的能源，从而采取相关措施来支持节能和二氧化碳减排。

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