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用代码助力能源行业节能减排,是技术人独有的浪漫

2021-12-08 14:33  来源:能源中国网 www.energychinaw.com
 

2021年,能源危机席卷全球,芯片短缺、车企减产、拉闸限电、欧洲天然气价格暴涨,多点出现的个例汇集到一起,揭开了当前能源供给的极端失衡。另一方面,伴随着国际能源结构的变革,与我国能源政策的完善,在「碳达峰」与「碳中和」要求下,化石能源的消耗在不断减少,而以风力、水力发电为代表的清洁能源正在迈入高速发展的快车道。能源结构的转型,使得越来越多的能源企业重视到数字化建设的重要性,智慧油田、智慧电网等智慧能源设施的建设脚步也在不断加快。

以智能化应对全球能源挑战和引领能源发展正在成为全球共识。随着「双碳」目标的提出,未来的能源产业数字化将向何处发展?化石能源在开采、提炼过程中还有哪些可以通过数字化提升效率的步骤?新兴的清洁能源又还有哪些亟待解决的痛点?

11月20日,腾讯云 TVP 行业大使闭门会「智慧能源与资源专题:碳达峰、碳中和,能源行业数字化探寻新思路」拉开帷幕,邀请到 4 位顶尖业内专家,高屋建瓴地剖析智慧能源与资源的发展、利用,带你以点破面,一窥全貌。

“双碳”背景下中石化加速转型的认知、实践及展望

用代码助力能源行业节能减排,是技术人独有的浪漫

作为我国能源行业的巨擘,中国石化在我国能源数字化建设领域始终走在前列。但「碳达峰」与「碳中和」目标,首当其冲的,便是对石油化工行业产生冲击。在能源结构变革中,作为传统能源的代表,石化行业的转型方向在哪里?数字化建设的未来前景又是什么?

会议伊始,我们请出了中国石化首席专家、腾讯云TVP行业大使 李剑峰老师,带来题为《“双碳”背景下中石化加速转型的认知、实践及展望》的主题分享,从双碳的逻辑、数字化转型的认知与探索、展望——走向工业元宇宙三个方面做了精彩解析。

双碳的逻辑

李剑峰老师以中石化为例,形象地解释了双碳政策的重要性及其对中石化业务的影响,在这样的背景下,双碳政策的逻辑清晰可见:

1.双碳政策是中华民族的永续发展的战略选择,毫无疑问已经成为国策;

2.与欧美国家相比,中国的双碳形势艰巨、时间紧迫;

3.二氧化碳是最大的温室气体,而化石能源燃烧造成的碳排放,占据了超76%的份额;

4.我国能源消费中煤炭消费比重达57%,高于世界平均水平30个百分点,“碳排放”结构不如人意;

5.2019年我国单位GDP能源消耗410克标煤/美元,是世界平均水平的1.7倍、发达国家平均水平的2.9倍,能源使用效率偏低;

6.中国石化遭遇了两端围堵的严峻挑战: 生产端使用大量燃料,产品端售卖出去后同样是作为消耗品二次发生碳排放问题。

李剑峰老师提到,中石化此前有做过碳排放的测算,总量接近2亿吨,如果要在30年内实现碳中和,压力非常大。具体而言,路径有以下几条:

原料端:转变燃料结构,减少燃料使用

产品端:更换产品路线

排放端:CCS(碳捕捉和储存)/CCUS(碳捕获、利用与封存)

新路径:种树、居家办公、数字化转型

李剑峰老师表示,类似种树、居家办公这种手段杯水车薪,其他端的调整还涉及到投入产出比的问题,挑战都很大。利用数字化转型,提高能源使用效率,有效减少碳排放,是一个比较可靠的出路。

数字化转型的认知与探索

中石化从两年前起开始推动整个集团的数字化转型,在这个过程中做了很多数字化转型的研究工作,发现研究机构、ICT厂商、咨询公司、企业自己对数字化转型的定义都众说纷纭,没有定论。在涉及到实践时,各种类型的企业也都有各自的做法和侧重,并不普遍适用于每一个想推进数字化转型的企业。

中石化集团最终给数字化转型下的定义是“以价值创新为目的,用数字技术驱动业务变革的企业发展战略”。

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明确了定义以后,中石化初期提出了赋能、优化、再造三个阶段,又在此后的实践中加上了转型一条,最终形成了赋能、优化、转型、再造的实践方法论。

“数字化转型要着力培育壮大数字生产力,调整与数字生产力不相适应的生产关系。 企业数字化基础不同,在转型推进中,内容、范围不断扩大,由局部优化渐至全局优化和全面变革,价值效益随之逐步提升。”

李剑峰老师指出,技术驱动、业务转型、组织转型是数字化转型的三大要素,三者中一定是由先技术驱动、后业务转型、最终实现组织转型的逻辑关系,只有这样才能算是真正的数字化转型。谈到转型的具体规划,李剑峰老师总结了四个步骤:

1.业务选择(业务部门)

2.技术匹配(IT部门)

3.价值评估(管理部门)

4.体系整合(跨部门)

最终,企业数字化转型的方向是数字化生存 ——“当一个组织没有融入数字网络,没有人知道它的存在,当它融入数字网络,它就无处不在! ”

在这样的认知指导下,中石化内部顺利地推进了数字化转型的实践工作,划分了21个业务域,提出了数字化转型总体发展目标战略,划定了15个转型重点业务领域及任务目标,推动了IT转型等。

展望,走向工业元宇宙

分享最后,李剑峰老师也结合了当前大热的元宇宙概念,为参会者勾勒了一幅工业元宇宙的蓝图。

当传统企业实现数字化转型,走向数字化的终极形态后,工业元宇宙的未来就近在眼前:它将是全产业链、全商业模式、 全参与方式、全创新创造生态的产业融通平台;是承载工业生产、电子商务、社交网络、游戏引擎、虚拟经济及ICT基础设施的通用操作系统;是新工业文明的伊甸园。

这其中,数字孪生、物联网、游戏引擎、云计算、AI、AR/VR、经济体系、社交能力将成为工业元宇宙的八大要素,企业的数字化转型,拉开了工业元宇宙的序章。

双碳背景下的能源互联网发展

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早在 2017年,国家能源局便公布了首批的「互联网+」智慧能源(能源互联网)示范项目,经过多年的发展和迭代,我国的能源互联网发展已经取得了不小的进步。但在「双碳」背景下,能源互联网建设发生了哪些变化?能源互联网领域的关键技术又有哪些?

清华大学信息国家研究中心研究员、腾讯云TVP行业大使 曹军威老师带来了题为《双碳背景下的能源互联网发展》的主题演讲,从双碳政策、能源互联网的关键技术和高级应用、示范工程和典型场景4大模块切入,为与会者勾勒了一幅能源互联网发展全景图。

碳达峰、碳中和

双碳政策背后的起源,来自于近年来温室效应导致的气候变化。尤其值得一提的是2021年的诺贝尔物理学奖颁给了可靠的预测全球变暖这样一个成果,进一步加深了社会对全球变暖科学性的认识。

曹军威老师指出,碳本身不是一个新鲜的事物,人类社会最近几十年来一直在做碳排放治理的努力,我国也是从十几年前开始就陆续出台了相关政策,并在去年郑重承诺在2030年达到碳排放峰值,争取在2060年实现碳中和。

目前,全世界所消耗的能源以化石能源为主,该类能源富含大量的碳成分,是影响碳排放和碳足迹计算的主要因素。而电能是我国能源消费的重要能源形式,其中以火电为代表的传统化石能源发电超过全国发电总量的70%以上,因此降低电力碳排放是实现双碳任务的重中之重。

也正是在这样的背景下,曹军威老师提出发展能源互联网将成为实现碳中和的必由之路,其强调统筹协调、实现新能源灵活接入、基于储能削峰填谷和需求侧管理和响应等特点,能提高能源利用效率和新能源消纳能力,进而达到碳减排的目的。

能源互联网

曹军威老师介绍到,能源互联网是以互联网理念构建的新型信息—能源融合“广域网”,它以大电网为“主干网”,以微网、分布式能源、智慧园区等为“局域网”,以开放对等的信息—能源一体化架构真正实现能源的多向按需传输和动态平衡使用,因此可以最大限度的适应新能源的接入。

能源互联网早已不是一个学术概念,已经成为行业主流趋势,国家相关部门从2015年起就开始统筹布局,国家电网公司提出建设能源互联网企业发展目标,能源互联网示范工程进入落地实施阶段,关键技术应用开始显现,区域综合能源服务日益兴起。

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曹军威老师指出,当前能源互联网从电网的角度看,大体有两种新能源接入方式:

1.集中式。这种模式符合我国现状,由于我国新能源资源多位于西北部地区,通过集中式的大电网将新能源电力输送到人口、工商业稠密的东南部用户中心。

2.分布式。分布式的特点是从用户侧和边缘做起,接入分布式新能源的同时实现源网荷储区域互动,自下而上地构建能源基础设施,可以很好地形成与集中式的互补,更为灵活且贴近用户。

总结而言,未来能源互联网从功能层次上,可以分为能量、信息、业务、价值几个层次,从底层能量层的多能互补,到数据采集通信的信息化处理,再到以能量管理和控制为核心的业务模式,最后实现能量交易等带来的价值增值,形成新的商业模式和能源业态。

关键技术和高级应用

实现能源互联网,最终仍旧要落到关键技术能力的构建上,曹军威老师从清华大学的研究视角出发,总结了以下四个方面的关键技术:

1.能量路由器:像网络路由器一样,实现能量的即插即用;

2.能量控制器:模块化设计,支持综合能源服务、多种通信协议数据接入、云边协同等;

3.能源大数据:通过直接量测和算法处理,得到在线实时动态数据,对其进行大数据分析;

4.能源区块链:利用区块链技术的优势,实现能源交易的多元化、去中心化和低成本化。

示范工程和典型场景

分享末尾,曹军威老师也向与会者介绍了一些能源互联网的综合示范工程和典型应用场景,比如有多站合一、基站微电网、光储充 、轨道交通等,体现能源、信息、交通基础设施融合发展的趋势。

能源互联网示范工程共性特点总结如下图:

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“未来能源互联网进一步走向落地,会呈现出一个能源系统碎片化的趋势。碎片化就需要平台效应来发挥整合作用,新的商业模式也会应运而生。在此之后,跟双碳政策相结合的各种增值服务,也将走到普罗大众的面前。”曹军威老师最后表示:“清华大学将深度融合信息与能源技术,积极开展能源互联网关键技术攻关、应用示范推广和产业化合作。”

数字化与新能源

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2021年,「碳中和」被首次写入政府工作报告。作为中央高度关注的政策性要求,各大能源企业与机构,应该如何明确智慧能源建设的主体责任?而数字化建设在能源的供给、输配、需求侧,又分别能起到哪些作用?在建设新型的绿色能源期间,数字化企业,又能如何助力?

中国能源网总经理、腾讯云TVP行业大使 周涛老师带来了题为《数字化与新能源》的主题演讲,从能源数字化发展背景、新型电力系统建设、数字能源探索三大模块为从业者带来了鞭辟入里的思考、总结。

能源数字化发展背景

分享伊始,周涛老师从双碳政策背后的紧迫性与重要性为我们作了阐述:

碳排放总量大:中国是世界最大的能源生产国和消费国,2020年能源碳排放99亿吨,占全球31%;

紧迫性:从碳达峰到碳中和、欧盟约70年,美国和日本约40年,而中国仅有30年时间。

化石能源占比过高:2020年,我国非化石能源比重15.9%,清洁能源发电量占比36%,煤炭消费比重达到57%、高于世界平均水平30个百分点。

一方面是双碳政策的紧迫与重要,另一方面是我国工业化进程的发展需求,两个方面交织在一起,带来了节能减排问题的复杂性与挑战性——发展和双碳减排要并举。

在这样的背景下,我国能源领域中电力的重要性就愈加凸显。电力行业除了需要满足自身的用电需求增长外,还要承接其他领域转移的碳排放,预计2030年通过电能替代减少其他行业二氧化碳排放共 5.5 亿吨,占其他行业碳减排任务的8.6%。

当前我国能源电力发展现状以煤电为主,新能源装机占比低,发电效率低。未来我国能源将发生结构性变化,新能源替代化石能源成为基荷能源,这就要求在发电、输配、负荷、储能、交易机制等各方面通过数字化、智能化手段进行技术创新和体制革命,才能实现到2060年碳中和的最终目标。

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新型电力系统建设

2021年3月15日,习总书记在中央财经委员会第九次会议上明确了“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期,需要落实几项重点工作,其中第一项任务就是“要构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统”。

周涛老师向与会者介绍了目前我国电力系统存在的「不可能三角」:

安全:高比例新能源接入、系统不稳定;电力电子化,信息安全;供应安全,电源结构性变化等;

经济:电源端降低发电成本,设备及系统升级改造降低输配端用电成本,用户端降低整体用电成本;

绿色:电源端,大幅度采用可再生能源;用能端,降低单位GDP以及人均碳排放。

未来向新型电力系统发展,必须向低碳化、分布化、数字化方向深耕,主要技术特征有:

高比例可再生能源电力系统

高比例电力电子装备电力系统

多能互补综合能源系统

信息物理融合智慧能源电力系统

节能智慧高效“三电”产品和系统

周涛老师介绍道,解决前述问题应以技术为先导条件,按照周孝信院士的归纳,8类关键技术将产生全局性的影响:

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“传统电力系统的形态正在发生重大变化,从以化石能源为主体转变为以新能源为主体,电动汽车、储能等多元负荷和分布式、微电网大量接入,分散性、随机性、波动性显著增强。构 建‘广泛互联、智能互动、灵活柔性、安全可控、开放共享’的新型电力系统,必须依靠数字赋能。”

周涛老师表示,利用5G、大数据、云计算、人工智能等现代信息技术,可以提升电力系统智能互动、灵活调节水平,传统能源电力配置方式由部分感知、单向控制、计划为主,转变为高度感知、双向互动、友好包容。最终实现能源系统多能互补经济性最优,构建起一个高效、完善的能源数字化平台。

数字能源探索

分享最后,周涛老师也从与国网能源研究院合作发布的《能源数字经济的创新元素与发展展望》白皮书中提炼出了数字能源探索的五大创新要素:

新基础:电力算力的基础融合

新机制:能源金融创新与制度创新

新市场:电力市场+碳市场+能源数据市场

新产品:从虚拟电厂到数字能源

新价值:能源大数据赋能现代产业体系建设

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与此同时,数字能源探索同样有以上五大突破难点亟需解决,周涛老师最后表示,把握住五大要点,突破五大难点,未来终将形成一套共建共洽、交叉赋能、高效协同、价值传递的数字能源体系。

乘双碳之风,助能源远航—腾讯云双碳相关解决方案介绍

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作为各行各业转型升级的数字化助手,腾讯云也很早便展开了智慧能源行业的数字化建设服务。一直以来,腾讯云都致力于以数字技术融合能源与资源业务,助力企业绿色低碳转型。而在「双碳」背景下,腾讯云应该如何以数字化推动低碳化?又会通过何种解决方案,为能源企业带来数字化新思路?

腾讯云能源和资源行业解决方案总经理 程华军老师带来了题为《乘双碳之风,助能源远航——腾讯云双碳相关解决方案介绍》的主题演讲,体系化介绍了腾讯在智慧能源领域做的探索与布局。

腾讯对双碳战略的理解与行动

分享伊始,程华军老师简单介绍了双碳战略的背景,为参会者捋清了双碳政策背后的历史背景、危害、紧迫性与对各行各业尤其是能源行业带来的机遇挑战及主流的减碳策略办法。

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程华军老师表示,越来越多的企业开始关注包括环境责任、社会责任和公司治理在内的可持续社会价值(ESG),其中与双碳相关的环境责任是最重要的因素之一。2021年1月,腾讯也宣布启动了碳中和规划,用科技助力实现0碳排放,成为国内首批启动碳中和规划的互联网企业之一。

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2021年4月19日,腾讯发布了历史上的第四次战略升级,提出“可持续社会价值创新”战略,并宣布将为此首期投入 500 亿元,设立「可持续社会价值事业部」推动战略落地。

腾讯“双碳”相关数字化解决方案

程华军老师介绍道,双碳战略的实施需要社会各界的广泛参与,数字技术可以在其中起到很大作用,作为各行各业转型升级的数字化助手,腾讯云在这个过程中责无旁贷。

利用技术能力解决行业问题,是腾讯的拿手绝活,腾讯云在双碳相关解决方案有一套自己的核心逻辑,通过分析企业的双碳目标,将碳作为一种资产进行管理,通过一套完备的数字化解决方案介入到双碳的全流程周期中,帮助企业统一串联,高效管理。

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腾讯云双碳解决方案总体框架——聚焦七大场景,打造坚实的业务支撑,发挥腾讯产业互联网在连接、数据、智能、数字孪生、IoT 等方面的基础能力优势。

用代码助力能源行业节能减排,是技术人独有的浪漫

同时在监管层面,提供政府碳排放与碳交易监管解决方案,为实现区域碳中和目标,为碳交易体系提供基础支撑和监管技术支持。腾讯云还将与政府、交易机构、公益组织和企业合作建设碳普惠平台,以科技创新公益模式,政府倡导、市场支持,打造全社会参与的、可持续的低碳活动长效机制程,华军老师补充道。

这一套由腾讯云提出的智慧新能源解决方案,依托于腾讯完备的数字化技术能力,提供一站式的技术、产品、安全、生态的整合方案,帮助能源企业实现数字化转型。

案例介绍

用代码助力能源行业节能减排,是技术人独有的浪漫

分享最后,程华军老师分享了目前腾讯的碳中和实践,包括数据中心的碳减排技术实践、与公益相结合的碳普惠平台、以及一站式节能增效解决方案腾讯云综能工场等经过实践检验的典型案例。

写在最后

在最难的道路上打攻坚战,向来是中国技术人的血性与浪漫。不管是传统技术人的横天架桥,钻井探油,还是新时代技术人用代码帮助千行百业走向产业互联网,都是如此。双碳政策下,能源行业面临最大的挑战,却也涌现了无数为之奋斗的技术专家,今天的 4 位大咖只是其中的一个缩影,未来双碳政策的实现,必然是由中国技术人引领。

TVP 自成立之初,便希望能够“用科技影响世界”,让技术普惠大家,践行科技向善的初心与本心。希望未来腾讯云 TVP 能够与你一起携手,共同为碳达峰、碳中和的历史进程贡献力量。



本文标题:用代码助力能源行业节能减排,是技术人独有的浪漫
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(责编:胡梦瑶)

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