数字化的力量:更好地利用数据如何助力能源转型

The energy transition: Egmond aan Zee wind farm off the Dutch coast is a 50-50 joint venture between European utility company Vattenfall and Shell. The first large wind farm to be built in the North Sea, it comprises 36 wind turbines that produce enough renewable electricity for more than 100,000 Dutch households.
Digital technology can play a key role in helping to accelerate the energy transition.Image: Shell
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  • 数字技术可以在加速能源转型方面发挥关键作用。

  • 大规模推广数字技术,到2050年可在排放量最高的3个行业(能源、材料、交通)中减少多达20%的排放。

  • 技术固然重要,但挑战的很大一部分在于文化转型。

现代世界产生了海量数据,如果经过正确的分析,这些数据可以为业务流程、技术发展和社会需求提供关键洞察。要履行碳中和承诺,同时应对全球日益增长的能源需求,需要新技术、新商业模式以及更完善的协作。数字技术可以在加速能源转型方面发挥关键作用。

分析埃森哲与世界经济论坛合作开展的一项分析指出,“如果数字技术在各行业推广应用,可在能源、材料和交通行业实现国际能源署净零排放路径所需的2050年减排量的多达20%”。

数字化通过三种方式助力能源转型。第一,帮助提升现有运营的效力和效率,并改进监测和追踪排放的机制。第二,帮助加快工艺的设计与运行,从而催生新工具和低碳强度更低的方法。第三,通过构建具有经济激励的新商业模式,并在世界逐步摆脱化石燃料、能源结构日趋多元的背景下,借助更有效的协作和更好的管理,加速转型。

在壳牌,数字技术已应用于多个领域,涵盖从生物燃料和氢经济系统的开发,到电动交通以及可再生能源发电系统的管理。

助力改善现有运营

可利用汇总的数据集将人工智能应用于现有运营,以助力减少排放。例如,壳牌利用人工智能调整了一座现有液化天然气工厂的运营,并证明在满负荷运行时,单一工艺装置列可减少约13万吨的年排放量。这相当于让5.7万辆欧洲汽车停止上路行驶。人工智能还有助于减少航运相关的排放。通过利用我们船队的历史数据,我们得以开发优化软件,提升液化天然气运输船的效率,进而将排放量降低多达7%。

但仅靠渐进式改进,世界无法实现向净零排放未来的转型;我们还必须考虑设计的基本原理。这意味着从能源和排放的角度重新设计设备和工艺,这也是我们与行业合作伙伴合作开发下一代设施、以在系统层面助力减排的原因。

例如,数字工具正在指导乙烷裂解装置电气化的研究,该装置是将乙烷转化为塑料过程中的第一步。我们刚刚在阿姆斯特丹的研究中心启动了一个试点设施,以测试新系统。如果成功,这一电气化设计可使每个裂解装置的运营二氧化碳排放量每年减少多达35万吨。

围绕新能源结构设计产品和工艺

技术投资正助力加快低碳燃料和其他产品的开发。例如,我们利用人工智能优化电动汽车的充电。我们由人工智能驱动的智能充电算法通过分散充电需求,助力维持电网的稳定与平衡,同时也帮助客户以更低的成本充电。这种电力需求的聚合使系统能够在可再生能源可用时最大限度地加以利用。

技术固然重要,但挑战的很大一部分在于文化转型。Image: 壳牌

新兴的氢经济预计将对脱碳作出重大贡献,而在这一领域,数字化同样是关键推动因素。数据驱动的模拟与基于物理的模型相结合,帮助我们优化传统实验。我们正利用建模能力设计新型容器,以助力提升氢的安全存储和运输水平。其目标是提高运营安全性,并推动氢作为能源载体得到更广泛的应用。

运营复杂、分布式且多元的能源系统

传统电力系统集中发电,并将电力输送给众多商业和居民用户。可再生能源供应的增加,正使能源系统变得更加复杂、更加分布化,消费者也可能成为小规模发电者。这给本地微电网管理、需求预测,以及确保充足的储能和电网容量带来了新的挑战。我们目前正与主要合作方和用户密切合作,以了解并模拟这些新系统将如何满足客户需求,以及我们应如何运营它们,以实现最高效率和可靠性。

这一新能源系统的另一项要求,是提高能源产品的可追溯性,提供关于其碳足迹的可核查信息。例如,我们近期推出了一个名为Avelia的区块链平台,该平台为可持续航空燃料(SAF)提供了“账证分离”(book-and-claim)体系。Avelia连接着来自世界各地的航空公司和企业。我们的目标是为企业创造一种可行且可持续的方式,以助力降低SAF成本,从而增加需求信号,助力SAF产能实现结构性规模化增长。

我们的经验

能源转型正由数据驱动。近期一份报告估计,“大规模推广数字技术,可在能源、材料和交通这三个排放量最高的行业中减少多达20%的排放(至2050年)”。机器学习、人工智能和先进计算科学等数字技术已经在助力实现减排改进。壳牌从中吸取了三点关键经验:

1. 新数字技术是能源转型的关键推动因素,但必须与高级管理层的承诺相结合,才能助力加快变革,创造业务价值,并带动员工共同前行。

2. 协作是成功数字文化的核心,在这种文化中,来自不同行业的关键合作方贡献各自多样的技术能力、知识和资源。

3. 未来商业模式需要能够在大型商业生态系统中便捷共享的开放标准。

数字技术是我们推进脱碳工作的关键组成部分,并正在各业务领域创造机遇。技术固然重要,但挑战的很大一部分在于文化转型。要加速转型,我们必须同时做两件事。第一,在保持运营安全可靠的前提下,比以往任何时候都更快地推动变革。第二,开展有效的开放协作,共同构建并参与一场超越单个组织边界的变革运动,这场运动致力于真正转变全球能源系统。

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