2017年11月初，国际能源署（IEA）发布了首份《能源数字化转型》报告[1]，指出数字技术（云计算、人工智能、物联网等）能够为能源行业的重大挑战提供全新解决方案（如智能电表、互联网电力系统、自动化需求响应等），从而促使现有的能源行业生产流程和运营模式的运作更加高效。数字技术显著提高了能源系统的安全性、效率、普及性和可持续性，促进了新商业模式的涌现，同时也正在重塑现有能源市场。未来数字技术将使全球能源系统更加互联、智能、高效、可靠和可持续。与此同时，数字化也会给能源系统带来潜在的安全隐患，如电力网络安全、用户数据隐私等问题。报告系统地分析了数字技术对能源系统的影响，主要内容如下。

一、全球数据和互联网用户、互联网设备呈爆炸式增长态势

全球正以前所未有的速度迈向数字化世界。全球数据呈现指数级快速增长模式，仅在过去的5年内互联网流量即增长了三倍，而今天全球约90%的互联网数据是在过去两年中创建的。这种指数式增长迫使数据计量单位越变越大。例如全球年度互联网流量在2001年超过了10¹⁸字节（EB），预计2017年将突破10²¹字节（ZB）的门槛，达到1.1ZB。全球互联网用户和设备也不断增加，当前全球互联网用户已达35亿，相当于全球一半人口；而在2001年这一数字仅为5亿。过去5年，全球移动互联网用户增加了三倍，并在2017年突破了40亿大关；而全球移动电话的用户数量更是达到了惊人的77亿，比全球总人口还多。受益于“物联网”技术的发展，互联网设备（智能手表、智能家用电器、智能汽车等）数量呈爆发式的增长，到2020年互联设备的数量有望从当前的84亿增加到200亿以上。

二、数字技术已被广泛运用到能源行业，从生产端拓展到消费端

能源部门是数字技术发展早期为数不多的应用领域之一。20世纪70年代，电力公司就引入了数字技术用于促进电网管理和运营。长期以来，石油和天然气公司也利用数字技术来改善勘探和生产投资决策。几十年来，工业部门（特别是重工业）一直在使用过程控制和自动化技术，最大限度地提高质量和产量、减少能源消耗。不可否认，数字技术已深刻影响了能源生产端。与此类似，近年来，数字技术应用领域已拓展到了能源消费端，如自动驾驶汽车、智能家居和互联网制造。数字技术已经渗透到了能源行业的方方面面。2014年来，全球对数字化电力基础设施和软件的投资年均增幅超过20%，2016年达470亿美元。2016年数字化投资比全球燃气发电投资（340亿美元）高出近40%，与印度电力行业总投资额（550亿美元）相当。

三、数字技术将深刻影响和改变能源及相关工业领域

1、交通运输领域。数字技术正在帮助提高能源效率并降低维护成本。在航空方面，大数据分析技术优化了航线规划，可帮助飞行员做出飞行决策并减少燃油消耗。在船舶方面，数字技术能够帮助船员做出最优航线规划，而卫星通信技术的进步则实现了更大的连通性。目前，数字技术带来的最革命性的变化可能出现在公路运输中，无处不在的互联和自动化技术可能从根本上改变人员和货物的交通运输方式。自动化、互联网、电力和共享（ACES）技术将深刻影响交通运输业未来的能源消耗和碳排放。自动驾驶技术可以通过先进的传感和智能决策功能来提高驾驶的安全性和便利性，从而辅助或取代人为控制。然而ACES技术对能源和排放的影响是不确定的，这取决于消费者行为、政策干预、车辆技术变化的综合结果。例如，从长远来看，伴随自动化和共享汽车的发展，汽车燃油效率如果能够提高，能源消耗就可以减半；相反，如果效率提高没有实现，同时自动化带来反作用（即引发更多的交通运输行为），那么能源消耗可能会增加一倍以上。

2、建筑领域。包括智能恒温器和智能照明在内的各类数字化技术有望大幅消减2017-2040年间的住宅和商业建筑的能源消费量。到2040年，累计节能有望达到65万亿千瓦时，相当于2015年非OECD国家的终端能源消耗总量。

3、在工业领域。未来随着新兴经济体的工业生产持续扩张，数字技术在提高工业部门能源和材料利用效率方面的价值只会增加。在工业上，很多公司都有使用数字技术来提高生产安全性和增加产量的传统。通过先进的过程控制、耦合智能传感器和数据分析来预测设备故障，可以实现节能增效。数字技术也对产品制造方式产生了影响。工业机器人和3D打印等技术正发展成为某些工业领域的标准配置，有助于提高制造精度并减少工业废料产生率。工业机器人将保持快速增长态势，到2019年全球工业机器人部署数量有望达到260万台左右。与传统制造相比，3D打印技术可以缩短交货时间、减少废料、降低库存成本、减少制造复杂性、减少占地面积，并提高生产复杂和几何形状物件的能力。在合适的条件下，可以节省大量的能源和资源。以美国航空制造业为例，如果全面部署3D打印技术，到2050年可以节约2万吨/年的金属材料，同时可以将飞机的燃油效率提升了6.4%。

四、数字技术将大幅提升能源生产效率和安全性

1、石油和天然气行业。该行业一直有着利用数字技术的历史传统，特别是上游领域具有从数字技术中获益的巨大潜力。例如，将小型化传感器和光纤传感器引入到生产系统中可提高产量或增加油气的总体回收率；使用自动钻机和机器人检查和修理水下基础设施、监测输送管道和油罐；无人机还可用于检查管道和人员难以到达的设备，如火炬烟囱和远程无人海上设施。未来将会有更多的可穿戴设备、智能机器人以及人工智能技术应用到油气行业当中。数字技术的广泛使用可以使油气行业的生产成本降低10%-20%，同时将技术可开采的油气资源提高5%左右，其中页岩油气预计提升最大。

2、煤炭。煤炭供应链各个领域正在全面接入数字技术，如半自动化或全自动化系统、机器人开采、矿山建模和模拟、全球定位系统和地理信息系统工具，以提高生产效率、降低生产和维护成本，增强人身安全。低成本传感器和计算机辅助模拟仿真将为煤炭行业带来新的机遇，例如传感器可以实时提供关键设备各种组件的准确状态，还可以对实际配置与设计的“最佳情况”进行对比分析，以便优化过程。煤炭行业将越来越多地采用数字技术、数据分析和自动化技术以提高生产力、安全性和环保性。但总体而言，数字技术对煤炭行业的整体影响可能比其他部门要低。

3、电力行业。数字技术可通过四种方式来降低电力系统成本：降低运营和维护成本；提高发电厂和电网效率；减少意外中断和停机时间；延长电站的使用寿命。应用数字技术措施可以将2016-2040年的年度电力成本减少800亿美元，相当于全球总发电成本的5%。

五、数字技术将从根本上改变现有的电力系统

电力行业是数字化转型的核心。随着数字化转型，电力行业生产端和消费端之间的界限将越来越模糊，并且有望通过四种方式实现集成耦合：智能需求响应、波动性可再生能源的整合、部署电动汽车智能充电系统，以及小型分布式电力（如家庭太阳能光伏）资源涌现。它们之间是相互关联的，例如，需求响应是整合了可再生能源电网灵活性的关键保障；智能的需求响应可以提供1.85亿千瓦的灵活电力资源，大致相当于澳大利亚和意大利两国电力装机量之和，到2040年这将为电力基础设施节省2700亿美元的投资。

数字技术能够让电网更好地整合可再生能源，同时保障电网良好的弹性和灵活性。仅欧盟国家的日益扩大的数据存储和数字化需求响应的部署规模，就可以避免太阳能光伏和风能电力占比从当前的7%减少到2040年的1.6%，同时还可以减少约3000万吨CO₂排放。

部署电动汽车智能充电技术，有助于避免电力需求和电力供应的时间差，还能为电网进一步提高灵活性，同时节省1000亿-2800亿美元电力基础设施投资（取决于部署的电动汽车数量）。

六、信息通信技术将成为解决终端能耗问题的重要技术

随着全球数字化快速发展，信息通信技术（ICT）正发展成为解决终端能耗问题的重要技术领域。随着数十亿的新设备在未来几年内接入互联网，数据中心和网络服务对能源需求将大幅增长。但与此同时，能效的持续提高可能会在未来5年内显著地抑制数据中心和网络服务能源需求增长。2014年，全球数据中心耗电量约1940亿千瓦时，约占全球总耗电量的1%。虽然预计到2020年数据中心的工作量将增加三倍。但由于能效的持续提升，预计相关能源需求仅增长3%。数据中心服务需求的强劲增长带来的能耗增加被服务器、存储设备、网络交换机和数据中心基础架构能效的不断提高所抵消。

2015年，全球数据网络电力消耗总量约1850亿千瓦时，占总能耗的1%，其中移动网络约占总数的三分之二。根据变化趋势，到2021年数据网络的电力消耗可能会增加70%或下降15%（取决于政策制定和实施情况）。未来几年，全球预计新增数十亿台互联网设备，其中智能手机预计将从2016年的38亿增长到2020年的近60亿部，而物联网设备的数量预计将从2016年的约60亿增加到2020年的200多亿。从长远来看，大多数电子设备，甚至一些消费品如服装，都可以成为连接物联网的设备，通过消耗能量来收集、处理、存储、传输数据。

七、数字技术的潜在风险

虽然数字技术可以带来很多好处，但也会使能源系统更容易受到网络攻击。随着技术发展，网络攻击变得越来越容易；而数字化设备和物联网的发展正在增加能源系统潜在的“网络攻击”风险。完全杜绝网络攻击是不可能的，但如果政府和相关公司能够积极制定应对措施，则可以将网络攻击的负面影响降至最低。因此，技术研发、政策和市场框架的制定需要充分考虑数字技术的潜在风险。

随着接入互联网的个人设备数量日益增加，互联网访问端收集到用户的互联网行为数据也大幅增加，因此互联网用户隐私和数据安全问题也逐渐成为全社会关注的焦点。例如，智能电表通过收集的家庭能源使用数据可以用来判断某人何时在家、使用淋浴或烹饪等。

数字技术正在潜移默化地改变现有的能源行业运营模式，从而深刻影响能源行业的就业、技术问题。例如，随着能源数字化转型，能源行业的工作人员需要掌握基础的信息和通信技术确保其有效地执行数字化的能源工作；此外，数字技术正在改变能源行业现有的运营模式，势必导致某些旧工作岗位的淘汰，但同时也会创造新的工作岗位。数字技术对能源行业的就业的影响仍然存在很大的不确定性，这取决于多个因素，这些因素在不同地区和部门之间会有所不同。针对上述问题，能源领域的政策制定者应该开展更加深入和广泛的讨论。

报告最后总结到，制定相关政策和市场规划对于规避或减轻风险，引导能源系统数字化转型走上安全可持续的道路至关重要。为了让数字技术发挥上述功效，报告提出了十条政策建议：①对能源行业从业人员进行专业的数字技术技能培训；②确保以适当的方式获取及时、可靠、可验证的数据；③赋予政策一定的灵活性以适应新技术发展需求；④采用“摸着石头过河”的方式推进能源系统数字化转型；⑤广泛开展跨能源部门的讨论以更好地制定政策，推进能源数字化转型；⑥从系统观出发来考量能源数字化转型的成本和收益；⑦密切追踪观测数字化转型对全球能源消费需求变化的影响；⑧充分考虑和评估能源数字化转型过程中面临的潜在风险；⑨提供一个公平的竞争环境，以更好地服务各类能源公司和消费者；⑩加强国际合作，分享能源数字化转型的成功案例和经验。                                                （郭楷模）