国际能源署：能源数字化的新时代来了？

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未来数十年内，数字技术将使全球能源系统更加互联、智能、高效、可靠。未来数字化能源系统将能够识别出用能方，并在正确的时间、正确的地点，以最低的成本提供能源，但要让这一切顺利付诸实践并非易事。《数字化与能源》一书试图向决策者清晰阐明数字化对于能源的意义所在，包括其巨大的潜力和面临的严峻挑战。这是国际能源署第一次完整描绘数字化将如何重塑能源行业，同时也将作为未来工作的开端。
什么是数字化？
数字化描绘了信息和通信技术在包括能源系统在内的整个经济体中的应用范围不断扩大。例如，通过应用程序打车：智能手机及其移动互联网连接；能精确定位的全球定位系统（GPS）；引导驾驶员的实时交通数据和先进分析。
数字世界有三个基本要素。
1）数据：数字信息。
2）分析：使用数据生成有用的信息和见解。
3）互联性：通过数字通信网络在人、设备与机器（包括机器与机器）之间交换数据。
上述三个基本要素的进步推动了数字化的广泛发展：传感器和数据存储成本的下降促使数据量不断增长；先进分析和运算能力快速发展；人员和设备互联性增强，数据传输更快、成本更低。
数字化有多普及？
截至2017年，世界上大约90%的数据是在过去两年中产生的。这种指数级增长导致测量数据需要使用越来越大的测量单位。例如，全球互联网流量在2001年超过了艾字节（EB）大关，预计到2017年将超过泽字节（ZB）大关。一个艾字节是1 000 000 000 000 000 000字节，一个泽字节等于1000艾字节。
计算能力和效率的进步能够实现更强大和更复杂的数据分析，如人工智能和自动化。例如，人工智能和机器处理大型复杂数据的能力使我们距实现全自动驾驶车辆更近了一步。先进分析还可以创建物理设施的数字复制品（“数字双胞胎”），用于模拟和优化工业设计及石油、天然气钻探活动。先进分析还可以实现对建筑和工业过程设备的复杂控制，并且正在引领制造业的新一轮自动化浪潮，包括机器人和3D打印。
人和设备之间也建立了越来越多的连接。 2017年，有超过35亿人（近一半的全球人口），都在使用互联网，而在2001年仅为5亿人。 2017年全球移动宽带用户超过40亿，而移动电话用户更是达到77亿。
手表、家用电器和汽车等日常用品正在连接到通信网络——物联网，以提供一系列服务和应用，如个人医疗保健、智能电网、监控、家庭自动化和智能运输等。预计连接到物联网的设备数量将从2017年的84亿台增长到2020年的200多亿台。
金融市场、投资趋势和其他行业的数字颠覆性影响也标志着数字化的普及，以及能源和数字世界之间更广泛的互动。 2017年，市值最大的五家上市企业均是信息和通信技术公司，其业务依赖于数字技术或提供相关服务（图1）。另外，能源企业在盈利方面仍然是全球领导者：前十大企业中有六家属于能源领域，唯一的数字企业——苹果公司排在第九位。

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图1 全球市值最高的企业排名
能源数字化的新时代？
数十年来，数字技术一直在用于改善能源系统。事实上，能源行业很早就采用了大型信息技术系统。 20世纪70年代，公用电力单位就已成为数字先驱，使用信息技术来协助电网的管理和运营。目前，他们能够实时监控广阔地域的电力市场，为大量客户提供服务。
油气企业长期以来一直使用数字技术来模拟包括储层和管道在内的勘探与开采活动。几十年来，工业尤其是重工业一直在使用过程控制和自动化技术以最大限度地提高质量与产量，并尽可能地降低能耗。智能运输系统在所有运输方式中都使用数字技术来提高安全性和效率。分页标题
能源数字化的步伐正在加快，能源企业对数字技术的投资在过去几年中急剧上升。例如， 2014年以来，全球对数字电力基础设施和软件的投资每年增长超过20% ， 2016年达到470亿美元（图2）。这一数字比全球天然气发电投资（340亿美元）高出近40% ，接近印度电力行业的总投资（550亿美元）。

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图2 全球数字电力基础设施和软件的投资
数字化的惊人进步及其在能源领域的快速部署带来了一个重大问题：我们是否正处于能源数字化新时代的风口浪尖？《数字化与能源》一书将试图回答这个问题。

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【国际能源署：能源数字化的新时代来了？】本文摘编自《数字化与能源》[国际能源署（IEA）/著,中国科学院武汉文献情报中心/组织翻译. 北京：科学出版社， 2019.7] 。