近年來，移動互聯網、大數據、雲計算、物聯網等數字信息技術得到迅猛發展，全球經濟社會正在形成新的發展圖景，世界各國和企業紛紛開啓數字化轉型之路。當前互聯網數字化技術浪潮下，數字經濟作爲新生業態正在深刻改變着人們的生產和生活方式，成爲經濟社會發展的新動力。華爲發佈的《2018全球聯接指數（GCI）報告》預測，到2025年，全球數字經濟規模將達23萬億美元，這相比2017年12.9萬億美元的規模，增長接近一倍。
（來源：微信公衆號“能源研究俱樂部”ID:nyqbyj 作者：邱麗靜）
數字化技術日益融入能源產業，重大創新不斷涌現。國際範圍看，能源數字化已初顯光芒，將重塑能源發展業態。能源數字化是數字經濟的重要組成部分，也是趨勢，國際能源企業和互聯網科技企業密切合作，提前佈局。本文圍繞區塊鏈、大數據與人工智能、物聯網等技術方向，選取了30餘個國外典型能源企業的相關技術應用案例，以反映近幾年國際上數字化技術在能源生產、輸送、交易、消費及監管等環節的應用進展和方向，爲國內能源數字化發展提供借鑑。
一、區塊鏈技術應用
隨着比特幣的出現，區塊鏈（blockchain）技術開始被人們知曉。區塊鏈技術作爲一種新的數據庫技術，可增加能源互聯網中多利益主體的相互信任，其去中心化、公開、透明等特性與能源互聯網的理念相符，並且在能源領域獲得了越來越多的關注。區塊鏈在能源領域的應用，目前主要集中在分佈式能源系統、能源交易平臺建設、電動汽車充電、碳追蹤、智能設備連接和能源生產來源證書等方面。
從全球角度來看，目前世界上較爲成型的能源區塊鏈項目主要集中在歐美國家和澳大利亞。大觀點研究公司（Grand View research）預計，到2024年，全球區塊鏈科技市場規模預計將達到75.9億美元。根據行業調研機構GTM Research最新發布的《2018能源領域區塊鏈發展》報告，能源已經成爲區塊鏈技術應用最爲廣泛的領域之一。報告顯示，在其統計調查範圍內，已經有122家區塊鏈初創公司活躍在能源領域，其中有54家公司是2017年成立的。GTM Research的統計顯示，僅2017年一年，就有超過9億美元的風險投資進入能源行業的區塊鏈應用領域。而截至目前，全球範圍內僅在電力行業內就有超過70個區塊鏈相關示範項目正在部署或是規劃之中。
（一）促進分佈式能源直接交易
分佈式被視爲區塊鏈技術在能源中最具前景的應用方向。現有的集中式多級管理能源系統不僅複雜，而且消耗資金。而區塊鏈技術可以將能源生產商和能源消費者（首先是電力生產商和電力消費者）直接聯繫起來，從而簡化各方的相互關係和相互影響。預計在這種新型的能源系統中，小型分佈式電源（通常是指可再生能源的分佈式電源）生產的電力將直接通過微電網供應給終端電力用戶。利用區塊鏈技術，發電量和用電量將通過智能電錶計量，交易業務和支付業務將通過智能合同的控制以數字貨幣的形式實現。如此一來，電力公司或代理商將無需參與其中。能源大宗商品交易和分佈式能源電力交易（P2P交易）是目前區塊鏈在能源行業的主要應用場景，尤其是對於分佈式光伏發電，由於其電壓等級較低無法遠距離傳輸，通過區塊鏈可以實現用戶和發電者之間的點對點交易。
案例1：LO3 Energy搭建居民P2P電力交易微網
2016年4月美國能源公司LO3 Energy與西門子數字電網以及比特幣開發公司Consensus Systems合作，建立了布魯克林微電網——基於區塊鏈系統的可交互電網平臺TransActive Grid。該項目是全球第一個基於區塊鏈技術的能源市場。這個微網項目實現了社區間居民的點對點電力交易，允許用戶通過智能電錶實時獲得發電、用電量等相關數據，並通過區塊鏈向他人購買或銷售電力能源。用戶可以不需要通過公共的電力公司或中央電網就能完成電力能源交易。用戶通過手機APP在自家智能電錶區塊鏈節點上發佈相應智能合約，基於合約規則，通過西門子提供的電網設備控制相應的鏈路連接，實現能源交易和能源供給。爲了提高整個系統的效率，該平臺不僅要對生成的和存儲的能量進行管理，而且還要處理消費者的靈活性選擇。
案例2：Power Ledger構建太陽能發電餘電上網交易系統
Power Ledger成立於澳大利亞的珀斯，由澳大利亞的區塊鏈軟件公司Ledger Assets創立。Power Ledger使用基於區塊鏈的軟件構建一個P2P的太陽能發電餘電上網交易系統。不同於比特幣採用的POw（工作量證明）機制，Power Ledger採用的是POS（權益證明）機制，區塊鏈由Ledger Assets公司開發，名爲Ecochain。該區塊鏈技術的應用使得在電能產生時系統就能確定電能的所有者，然後通過一系列交易協議完成電能所有者和消費者之間的交易，住戶可以直接將餘電賣給其他住戶，出售價格也高於直接出售給電力公司的價格，電能的生產者獲得了更大的收益，電能的消費者也獲得了更低的用電成本。
Power Ledger計劃通過P2P電力交易業務模式及其軟件獲得營業收入。Power Ledger於2017年上半年在珀斯市區推出覆蓋80個家庭的正式版交易系統，這是歷史上首個投入使用的P2P電力交易系統。Power Ledger目前已經進行了三次電力交易實驗，但總體上還處於示範階段，交易系統的穩定性尚未得到認證。同時，未來大規模推廣時可能遇到的技術問題將成倍出現，Power Ledger的技術團隊將面臨極大的挑戰。
（二）優化能源大宗商品交易流程
能源產品交易可以作爲信息打包成爲區塊，區塊內的電力、油氣交易基於共同市場機制完成。數字化貫穿整個能源價值鏈，越來越多大型能源公司和大宗商品交易商紛紛進軍區塊鏈領域。以石油交易爲例，石油交易長期以來主要通過生產商、供應商、承包商、分包商、煉油商和零售商進行，追蹤原油的實時轉移基本無法實現。引入區塊鏈技術不僅能夠幫助企業實現前所未有的效率，同時降低交易成本和風險。
案例1：VAKT能源貿易
2017年，BP、殼牌和挪威國家石油公司（Equinor）等大型石油公司已與大型銀行和貿易公司聯合推出了一個基於區塊鏈的能源大宗商品交易平臺VAKT。該平臺打破了油氣公司和大宗商品交易商長久以來的“紙質”交易模式，進而轉向更透明、更便捷、更便宜的“電子”模式。美國第二大石油公司雪佛龍、法國石油巨頭道達爾以及印度信實工業集團也宣佈加入VAKT。這是VAKT自2018年11月底投入使用以來迎來的首批客戶，也是引入的新一批戰略投資股東。VAKT順利投入使用後，創始股東公司隨即利用該平臺進行了北海原油交易。
據瞭解，VAKT通過有效利用區塊鏈技術優勢，能夠簡化傳統對賬業務流程，消除紙質文件，繼而提高整個貿易生命週期效率，並創造更多全新的貿易融資機會。VAKT的目標是在2019年將業務擴展到美國原油管道和歐洲西北部的成品油駁船，旨在逐步實現支持所有實際交易能源市場的目標。
案例2：BP、殼牌等石油巨頭開發油氣交易平臺
2017年11月，BP、殼牌和挪威國家石油公司宣佈，將聯合開發一個基於區塊鏈的實時能源交易平臺，並稱之爲是石油和天然氣市場中的“第一個企業級”區塊鏈解決方案。目前該平臺已經啓動，旨在幫助貿易公司用智能合約取代紙質文件，通過自動化流程幫助企業降低成本，減少錯誤並提高交易後流程的效率。
2018年9月，殼牌、BP、挪威國家石油公司和銀行業巨頭花旗銀行推出新的區塊鏈平臺komgo SA，以促進石油和天然氣交易。該平臺以區塊鏈技術爲基礎，開發者預計交易操作能夠在數分鐘內得到執行。同時，該平臺還能提高商品交易的透明度，降低詐騙的風險。原油及其他商品供應鏈的衆多參與者無需互相發送大量文件以確認每一個交易步驟。相反，交易者能夠使用數字信用證，從而更快地完成交易的執行。komgo SA首個操作是北海的原油運輸。2019年初，通過平臺的交易將會拓展至新領域，金屬和農業產品供應合同將得到落實。此後，平臺的適用範圍將不斷擴大。
（三）便利電動汽車充電與共享
在綠色、低碳、節能交通的背景下，越來越多的購車消費者選擇電動汽車。但目前在電動汽車的即時充電應用場景中，面臨着多家充電公司支付協議複雜、支付方式不統一、充電樁相對稀缺、充電費用計量不精準等問題。區塊鏈在解決這些問題上提供了技術方案。將其用於充電站運營平臺，有利於改善電動汽車充電的不便之處，對充電基礎設施進行有效管理，強化安保系統，促進共享電池和共享能量的共同作用。
案例1：德國Innogy共享充電樁
德國能源巨頭Innogy和物聯網平臺企業Slock.it合作推出基於區塊鏈的電動汽車點對點充電項目。用戶無需與電力公司簽訂任何供電合同，只需在智能手機上安裝Share&Charge APP，並完成用戶驗證，即可在Innogy廣佈歐洲的充電樁上進行充電，電價由後臺程序自動根據當時與當地的電網負荷情況實時確定。由於採用了區塊鏈技術，整個充電和電價優化過程是完全可追溯和可查詢的，因此極大地降低了信任成本。需要充電時，從APP中找到附近可用的充電站，按照智能合約中的價格付款給充電站主人。不過，這種收費方式目前還沒有得到普及，即使在德國，以太坊錢包只是一部分人的選擇。
案例2：JuiceNet軟件平臺P2P充電模式
eMotorWerks發佈了雙向JuiceNet軟件平臺。JuiceNet是一個由市場主導的物聯網平臺，該平臺組織了電動汽車充電站的分佈式網絡，結合了共享和充電兩大特點，允許充電站用戶在其他電動車司機使用時收取費用。該合作伙伴關係標誌着在北美地區啓用第一個基於區塊鏈技術的P2P充電網絡。通過合作，使用者可以在地圖上查看可用充電樁的地點，還可以進行評論打分。調查顯示，在美國有大約一半的電動汽車車主都會在家裏安裝家用充電器，而這就可以帶來額外30萬套充電設備（目前美國的電動汽車保有量爲70萬輛）。eMotorWerks創始人Val Miftakhov指出，家庭安裝充電設備要比公共場所成本低很多。家用充電設備安裝成本在600～1000美元之間，如果想要在公共場所安裝，最少也需要1萬美元。
案例3：電動汽車創造區塊鏈電子錢包
2016年，瑞士銀行、德國電力公司萊茵集團（RWE）與汽車技術公司採埃孚（ZF）合作，爲電動汽車創造區塊鏈電子錢包，令車主可以在電力收費、停車收費、甚至高速公路收費時都能自動完成身份驗證和支付過程。應用區塊鏈電子錢包可以使用戶身份信息得到認證。當車主不需用車時，將其租出，通過電子形式就車的使用達成協議，再將協議編碼成智能條約，用車完成後，自動向用車人收取費用，完成對車主的支付。無人駕駛電動汽車共享服務的車主和用戶間的結算、交易信息將同時更新，這將最大程度地降低從租車到付費的交易成本，而這一切操作都沒有第三方參與。
（四）促進智能設備連接和智能化調控
通過區塊鏈技術，可以實現智能化調控，智能設備與互聯網信息可以由區塊鏈連接在一起。當前，部分地區現有電力設施存在安全隱患和電能浪費，尤其一些偏遠地區停電是常事。利用區塊鏈智能合約搭建新的電網成爲可行的解決方案，目前一些初創企業正在嘗試和應用這一技術，如美國LO3公司開發的基於微電網、鄰居間在區塊鏈上的電能交易系統。此外，區塊鏈技術還能夠使公司建立一個生產者的等級制度並使能源分配過程自動化，如追蹤可再生能源，該技術通過消除中間商幫助行業提高透明度，降低運營成本。
案例1：Filament“龍頭”試驗
美國公司Filament在澳洲實施區塊鏈技術和電力網狀網絡的結合，用點對點物聯網來保證電力安全，同時充分利用了現有網狀網絡閒置的容量。美國公司Filament在澳大利亞偏遠地區的電線杆上進行所謂的“龍頭”（taps）試驗，這些“龍頭”可以在10英里之內直接通訊，因爲電線杆的間距一般大約是200英尺，故障電線杆上的動作探測器會通知200英尺外的電線杆。假設這個探測器存在故障，會按順序通知10英里內的其他電線杆，然後通過120英里內最近的回程網絡與公司通訊。客戶可以將手機、平板或計算機直接連接到設備，這個“龍頭”包含了很多傳感器——溫度、溼度、光和聲音，客戶可以用這些傳感器長期監測和分析電網狀況。他們可以獲取相關數據信息，並通過授權將數據通過區塊鏈傳輸給其他用戶——政府、廣播員、電線杆製造商、環保部門。
案例2：韓國電力改善能源基礎設施
2018年11月，韓國最大的電力公用事業公司韓國電力公司（KEPCO）宣佈，他們正在利用區塊鏈技術開發名爲“未來微電網”的微電網項目。公司新的“KEPCO Open MG”框架將創建一個“開放能源社區”，通過現有微電網技術的元素與區塊鏈相結合來改善能源基礎設施，特別是當地的氫能經濟。該公司早期微電網主要包括小型光伏、風力渦輪機和儲能系統，在提供穩定電力方面面臨障礙。而KEPCO的開放式微電網將利用“額外的燃料電池”作爲電源，以提高能源的自立性和效率，並且不會排放溫室氣體。
案例3：Iberdrola利用區塊鏈跟蹤可再生能源
西班牙可再生能源巨頭伊維爾德羅拉（Iberdrola）正在利用區塊鏈技術追蹤可再生能源，第一次試驗項目是與Kutxa銀行合作完成的，測試很成功。在試點期間，Iberdrola的技術平臺監控了可再生能源從兩個風電廠和一家發電廠輸送到位於巴斯克地區和南部城市科爾多瓦的銀行辦公室的過程。該公司使用了能源網絡基金會的一個開源區塊鏈平臺，旨在在試點項目中滿足能源部門的監管、運營和市場需求。Iberdrola認爲區塊鏈將對能源產地證書的簽發流程作出貢獻，該證書能夠使客戶瞭解所使用能源的來源。這一去中心化的解決方案無需中間商，可以幫助能源產業增加透明度，同時削減運營開支。上面提到的試點可以改進石化產品的認證過程，提高產品的安全認證質量，此舉每年可節省高達40萬歐元的成本。
（五）支持氣候行動 改進碳排放交易
對於氣候行動，通過區塊鏈能夠改進碳排放權交易、促進清潔能源交易，如跟蹤和報告減少溫室氣體排放和避免重複計算、開發點對點的可再生能源交易平臺等。在全球氣候金融創新領域，消費者可以用代表一定數量的能源生產的代幣或可交易的數字資產相互購買、銷售或交換可再生能源。區塊鏈技術還可以加強氣候融資流動，如幫助發展衆籌和P2P金融交易，以支持氣候行動，同時確保融資以透明的方式分配給項目。
●案例：Poseidon 消費者利用區塊鏈支持氣候行動
波塞冬基金會（Poseidon Foundation）在倫敦推出全球首個零售平臺，能夠讓消費者改變自身的碳足跡。Poseidon的平臺使用區塊鏈技術，將碳市場整合到銷售點交易中，讓零售商及其客戶在買賣日用品的同時，有機會爲全球森林保護項目提供支持，繼而爲針對氣候變化的行動提供支持。該零售平臺於2018年5月1日推出，已在美國冰淇淋巨頭BEN&JERRY'S位於倫敦沃德街的新設的冰淇淋店開展試運行，試點非常成功，到目前爲止已經保護了4000多棵樹。Poseidon的Stellar區塊鏈網絡將碳積分分解爲微交易，微交易可以附加到BEN&JERRY'S在倫敦Soho商店的每一勺冰淇淋裏，BEN&JERRY'S和客戶因而可以在銷售點了解每次購買的碳排放量，而且可以提供實時彌補碳排放量影響的機會。另外，Poseidon還與利物浦市議會有合作，參與建設基於區塊鏈的碳信用體系（Cardbon Creidts System），目的是要在2020年時彌補該城市110%的碳排放量。
二、大數據與人工智能技術應用
近幾年，人工智能AI技術應用於生產、生活的各個場景，人工智能+家居、人工智能+醫療、人工智能+教育等隨處可見。而智能化離不開大數據的支撐，在“大數據時代”，數據將成爲最有價值的資源。能源行業未來的發展主要在於優化和預測，人工智能在能源領域可以進行需求管理，通過對大量消費數據進行學習，瞭解消費者的習慣、價值觀、動機和個性，預測消費行爲，制定更有效的策略。對於能源企業來說，人工智能基於海量大數據分析可以爲行業提供有價值的技術、經驗和指導信息，大幅度提高能源效率和降低成本，從根本上提升行業競爭力。
（一）石油勘探開發領域
人工智能是傳統能源行業的重要技術領域，石油勘探開發自然也受到了這一波新技術革命浪潮的影響。通過使用由人工智能支持的傳感器以及物聯網實時處理收集數據和系統控制，可以降低現場作業的運營成本。一旦人工智能在石油領域應用成熟，將解禁地球上大量在過去無法開採的油氣田。一些開採成本較高的油氣田，也有望因此實現開採成本的大幅下降。
國際石油巨頭們早已進軍人工智能領域。例如，法國石油巨頭道達爾公司與科技巨頭谷歌和微軟洽談，開發能源領域的定製人工智能，探索複雜的算法如何應用於石油和天然氣領域。BP利用人工智能技術尋找新能源，已經購買了爲太空探索開發的人工智能技術來尋找更多的資源。美國最大的獨立石油生產商Pioneer Natural Resources利用人工智能提高鑽探油井的成功率。意大利石油和天然氣公司埃尼（Eni）通過運營新的超級計算機來提高地震成像和地質建模的準確性。
（二）智能電網領域
電網的能量來源通常有很多，除了傳統的發電以外，還有來自風能、太陽能等可再生能源的能量供應，這使得運營電網系統的過程變得更加複雜。藉助人工智能技術實現智能電網的升級版，使電網具有更高級、更深層的人工智能，通過對大規模數據集進行分析，促使這個多源收集的過程更加穩定和高效。未來，人工智能將成爲智能電網的大腦，通過接入數以百萬計的傳感器數據，可對電力進行實時分配、分析和決策，使能源分配與使用效率實現最大化。
案例1：西門子“主動網絡管理”
智能電網能夠在同一時間更好地管理不同類型的能源。西門子公司發佈了一個軟件包來操作網絡，即所謂的“主動網絡管理”（ANM，active network management）。ANM的原理是通過跟蹤電網如何與不同能量負載相互作用，來調整其可調節的部件，從而達到提高效率的目的。雖然這之前是手動調整的，但當新的能源生產者（比如太陽能發電廠）開始工作時，或者新的能源消耗者開始接入網格時，ANM會對電網做出相應調整。因此，ANM也爲電動汽車利用智能電網進行充電奠定了基礎。
案例2：英國電力系統的預測模型
2017年3月，被谷歌收購的人工智能公司DeepMind與英國國家電網聯合宣佈，他們計劃將DeepMind的人工智能技術添加到英國的電力系統中。該項目將處理天氣預報、互聯網搜索等海量信息，以開發需求激增的預測模型。
案例3：Grid Edge電力管理軟件服務
英國Grid Edge公司提供基於雲計算的電力管理軟件服務。該公司利用人工智能技術對能源配置進行預測和優化，將控制權交還給電力使用者。具體的方法是，Grid Edge操作一個VPN，通過它來連接和分析用戶所在建築的能源消耗數據，利用這些信息，Grid Edge與連接的電網進行通信，並制定相應的調度策略。這些策略的目的是節約能源、避免超載。
案例4：美國能源部利用人工智能改善電網穩定性
2017年9月，美國能源部向斯坦福大學的SLAC研究人員頒發了一項研究獎，獎勵他們利用人工智能技術改善電網的穩定性。通過用過去的數據來對電力波動和電網薄弱環節進行編程，新的智能電網將自動對重大事件做出快速而準確的反應。
（三）故障監測
2017年11月，印度北部的一座燃煤電廠發生爆炸，原因是煤氣管道堵塞導致鍋爐爆炸。導致事故的原因是沒有對設備進行經常性的檢查，而且世界上許多地方都沒有嚴格的監管規定，因此設備故障是很常見的。使用人工智能和傳感器去監測每一個設備的運營情況，結合以往機器出現的故障數據，可以更好地分析和決定應該在何時更換零部件，從而節約成本。目前，許多創業公司正在試圖將這項服務提供給能源行業。
案例1：美國通用電氣GE智能檢測業務
美國通用電氣公司GE成立了人工智能公司，致力於利用數據分析、機器人和人工智能技術爲油氣、運輸和能源行業等提供先進的檢測服務。目前，GE公司已經開始了對用於煉油廠、工廠、鐵路以及其他工業設施檢測的自主無人機和機器人“爬蟲”的檢測工作。在測試中，無人機和機器人能夠在偏遠或危險設施周圍和內部移動，同時拍攝腐蝕環境或獲取溫度、振動等讀數，這些數據將通過計算機算法和人工智能進行分析。GE表示計劃降低公司每年在檢查方面的費用，公司每年花費在全球各地的檢查費用高達400億美元。
案例2：Tachyus預測故障 優化運營計劃
硅谷數據供應商Tachyus開發了一個平臺，收集來自傳感器的數據，並將其與地震活動、鑽井日誌、地核、完井設計、生產數據和維護記錄中的數據進行整合。結合物理模型和機器學習，該平臺可以預測機械設施故障並確定最佳運營計劃，在促進生產的同時大幅降低成本消耗。
案例3：SparkCognition預測關鍵設施何時故障
2017年12月，美國能源部授予SparkCognition公司一個獎項，以鼓勵其利用人工智能提高燃煤電廠的發電量。該公司將解析學、傳感器和操作中產生的數據相結合，來預測關鍵的基礎設施何時會崩潰。
案例4：AES公司利用人工智能加強生產與經營安全
2017年9月，美國能源巨頭AES電力公司宣佈了進軍人工智能的計劃，將其作爲提高公司的警覺性、效率和保護公司財產的手段，主要針對的是他們的太陽能電站和電網系統。
（四）預測和管理
人工智能在能源領域可以進行能源流的預測和管理，通過建立預測模型，收集大量有關天氣、環境、大氣條件以及新能源電站和電網運行情況的數據，解決能源流的預測和管理問題，確保供需始終處於均衡狀態，以便實時匹配空間和時間的需求變化。比如太陽能和風能等可再生能源對天氣狀況有非常高的依賴度，因此，有效的天氣預報是可再生能源生產中不可或缺的重要部分。
案例1：BP“里程”人工智能系統
在紐約和芝加哥的加油站，BP開始配置使用名爲“里程”的人工智能系統的加油泵，來提升消費者的互動體驗。在加油的同時，“里程”會問候消費者，提供小娛樂，提供折扣優惠，並將消費者連接到社交平臺。除了瞭解消費者的消費模式外，這種互動智能技術還可以改變消費者對傳統加油站的觀念，吸引他們進行二次消費。而在電力市場，消費者會在電網產生數據流。目前有些供應商已經開始安裝智能電錶，實時收集數據流，這不僅有助於預測網絡負載，還可以預測消費習慣。
案例2：IBM“深雷”產品
IBM計劃推出一款名爲“深雷”的新產品，以提供0.2～1.2英里範圍內的精確天氣預報，該技術整合了數十種預測模型，收集了大量有關天氣、環境、大氣條件以及太陽能電站和電網運行情況的數據源。IBM還在可再生能源預測領域進行了廣泛的合作研究，有超過200個項目使用其太陽能和風能預測技術，並與美國能源部合作，利用人工智能來優化清潔能源應用。IBM聲稱其人工智能天氣模型比坊間的太陽能和風能預測模型還要精確。
案例3：Stem雅典娜項目
位於加利福尼亞州的Stem公司開發了代號爲雅典娜（Athena）的項目。項目利用人工智能繪製出能源的使用情況，並允許客戶跟蹤能源價格的波動，從而更有效地使用被儲存的能源。Stem已經從包括美國能源部、GE Ventures和新加坡主權財富基金淡馬錫控股在內的多家投資者那裏融到了超過3700萬美元的資金。Stem開發的AI平臺Athena可以爲企業提供實時的自動化能源優化管理服務。該系統每秒鐘都會獲取太陽能發電廠和電網負載數據，並根據電費、天氣預報等各種外部數據，分析未來電價的變化走向，進行電力的發送或存儲，使企業儲能價值最大化。據公司稱，儘管該系統投入會增加企業20%的成本，但其智能儲能解決方案可以節省企業高達30%的能源成本。
案例4：Nnergix能源預測平臺
西班牙初創公司Nnergix成立於2013年，利用天氣數據和機器學習技術進行能源預測。公司開發的Sentinel Weather平臺可以訪問全球的天氣歷史數據和天氣預報數據，通過機器學習技術預測天氣變化對可再生能源產能的影響，可以預測每小時的發電量，從而提升電廠發電效率，並降低運營成本。目前，公司客戶已覆蓋20多個國家，已累計融資72萬歐元。
案例5：Alphabet's Nest智能恆溫器
美國Alphabet智能家居子公司Nest開發的一款智能恆溫器能夠通過自動適應用戶行爲，達到減少能源耗費的目的。智能恆溫器在被安裝到用戶家裏之後就開始學習居住者的生活習慣，並相應地調整溫度。Nest表示，該公司的技術已經爲用戶節省了10%～12%的取暖費。
案例6：Google Sunroof（谷歌天窗）
谷歌發佈了一個名爲Sunroof的工具，來計算太陽能對美國家庭的影響。該項目採用了若干因素來計算使用太陽能能夠節省下來的資金，這些因素包括天氣數據、電費、3D建模和陰影計算。
（五）生產運營和能耗管理
雲計算、數字平臺、機器人和算法分析的人工智能技術在能源行業中的應用大大改善了能源行業的建設、運行、管理等水平，包括提升企業的用能管理效率，促進電廠實現生產運營管理的智能化等。
案例1：谷歌DeepMind優化改進能源管理
2017年10月，Google公佈消息稱，資料中心耗電指標PUE值達到1.11的高效率。Google利用機器學習來管理數據中心，讓冷卻設備耗電減少了40%。公司自2016年起便開始結合AI技術，開發自家資料中心專用的推薦系統，改善Google資料中心的能源效率。公司AI技術的運作原理是：每隔5分鐘，該系統通過當地資料中心內部布建的感測器撈取運作資料，並且匯入神經網絡中，預測未來維運工作對能源消耗帶來的影響。評估多種可能組合後，系統會揀選出最佳解決方案。該方案既符合安全限制，同時又能滿足最小耗能的條件。接着本地資料中心冷卻系統便自動套用AI設計出的新規則，調整冷卻系統的運作。
案例2：Raycatch利用AI優化電廠運營
以色列初創公司Raycatch成立於2015年，用人工智能技術進行太陽能發電廠的管理與運營。公司推出了基於AI的診斷和優化解決方案，可獲取並分析太陽能發電廠所有的生產數據，並對日常管理進行優化和指導。公司目前在全球範圍內管理着約1吉瓦的光伏項目，覆蓋35000個逆變器和400萬塊控制面板，客戶包括Enlight、ARAVA POWER、EDF、通用電氣等大型公司。2018年11月，公司獲得BayWa re Energy Ventures和DSM Venturing領投的430萬美元B輪融資，目前已累計融資730萬美元。
（六）優化能源項目開發
在可再生能源系統的設計、能源設備和項目開發的過程中，人工智能正在發揮越來越重要的作用。
案例1：Energsoft利用AI進行儲能設備研發
美國西雅圖初創公司Energsoft成立於2018年，公司推出的基於AI驅動的SaaS平臺爲製造和使用儲能設備的公司提供先進的可視化和分析工具。公司的使命是創新並幫助發現能夠以低成本生產和儲存可再生能源和清潔能源的新材料。該AI平臺可追蹤並分析數千個電池、超級電容器和儲能系統，覆蓋從早期研發到現場管理等全流程，可幫助用戶找出工業設計的問題，例如材料選擇或製造過程，可以降低開發成本，並縮短產品上市的週期。目前公司已籌集17萬美元的融資。
案例2：HST Solar利用AI優化能源項目設計
美國初創公司HST Solar專注於太陽能電廠的設計、開發和工程服務。通過該公司的平臺，用戶輸入基本信息，例如站點位置和有關要安裝的設備詳細信息等，隨後公司的AI算法將對這些數據進行分析，給出太陽能電廠每個部分的建設方案，並可細化到每個太陽能電池板的特定方向和傾斜角度，以實現能量轉化的最大化，同時最大限度地減少強風等其他因素的影響。據公司稱，與人類工程師設計的系統相比，AI設計的太陽能發電場可以將可再生能源的生產成本降低10%～20%。
三、物聯網技術應用
物聯網（IoT）是21世紀的重大創新，是實體消費產品連接到網絡，並開始通過傳感器和致動器的裝置相互溝通。物聯網已經對能源行業產生了影響，其影響力還將繼續增長。通過對智能電網的投資和對物聯網的充分利用，我們將能夠充分利用太陽能和風能等可再生能源技術，創造更加美好的未來。當前物聯網在能源行業的應用主要集中在智能電網、智能家居、智慧建築、智慧能源環保等方面。
（一）提高能效
能源效率在很大程度上取決於能源使用高峯時間。對於工業企業來說，效率尤爲重要，因爲更低的成本生產更多的產品，意味着更高的利潤。利用物聯網技術能夠使個人和企業的能源使用量大幅降低，通過傳感器可以監控照明、溫度、能源使用情況等數據，並通過智能算法處理數據從而實現實時管理。
案例1：E.ON建物聯網平臺
日前，德國意昂集團E.ON與美國Sight Machine公司建立了合作伙伴關係，創建物聯網平臺以提高生產效率，例如，通過軟件預測電力需求或控制家用電器。Sight Machine開發的系統使用人工智能、機器學習和高級分析來幫助解決質量和生產力方面的關鍵挑戰。雙方表示，這意味着來自工業和商業領域的客戶可以智能化地提高單臺機器和整個工廠的效率，從而節省能源成本。意昂集團將在自有的Optimum平臺上推廣該技術，通過將原始數據轉化爲可操作的信息，客戶可以更直觀地查看能源流並識別潛在的改進方案。
案例2：施耐德電氣EcoStruxure能效管理
2016年，施耐德電氣推出了面向樓宇、數據中心、工業和電網四大終端市場的EcoStruxure能效管理架構和平臺。基於該平臺，工業企業可以提前維護設備，減少計劃外停機，酒店、醫院和機場等樓宇管理者可以查詢所有場所的運行情況以提高能源使用效率。施耐德最新發布EcoStruxure for Building 2018，通過開放式端到端IP架構，可實現物聯網設備的快速連接，且更易於收集數據，並加快調試和變更速度；利用樓宇管理系統可無縫連接建築內部與第三方系統和設備，集中控制並強化協作。此外，EcoStruxure for Building 2018基於雲架構和大數據分析服務的集團級能源管理平臺，爲用戶提供能源信息的存儲和展示、指標智能預測、能效診斷和專家顧問服務，助力企業挖掘節能潛力並達成能效目標。
（二）智能家居和智能能源管理系統
隨着人們生活水平不斷提高和科技發展，家庭智能化已經成爲一種全新的發展趨勢。在智能家居中融入物聯網技術可促使家居也具有智慧功能，這些高科技家庭自動化系統自備感應功能實現人對家居的實時控制，在數字化屏幕上清晰顯示節能方案、賬單等信息。在德國，越來越多的家庭開始安裝智能家居系統。2015年安裝智能家居系統的家庭還不到100萬，預計到2020年將有550萬家庭安裝。智能照明系統目前最爲普遍，諸如BSH、LG、GE等製造商都將自己的產品接入到互聯網平臺上。
案例1：德國意昂E.ON家庭能源管理系統
德國意昂集團E.ON和美國巨頭微軟合作，爲家用電子設備生產數字儀表板，這些家用電子設備包括從加熱系統到太陽能電池板、電池存儲系統再到電動汽車的各種產品。家庭能源管理系統將在今年推向市場，到時會成爲大型德國公用事業公司提供的一系列產品中的亮點。歐洲市場每年對家庭管理系統的需求是4萬個，未來3年內可能會增長到至少20萬個。另外，意昂集團已經與能源管理公司Tado和智能家居公司Nuki等合作，爲客戶提供恆溫器和電子門鎖等智能產品。
案例2：德國初創公司Sonnen家庭電池能量牆
目前，德國初創公司Sonnen已成爲家庭電池能量牆（Powerwall Home Battery）領域的領跑者，其產品規模佔據了全球家庭光伏儲能市場將近四分之一的份額。Sonnen首先以解決家庭屋頂光伏應用對儲能的需求爲切入點。由於光伏發電的高峯是白天，而家庭的用電高峯卻在晚上，因此發電和用電高峯之間存在錯位，即使將白天的電力出售給電網，晚上再由電網供電，也仍然要支付由電網成本導致的出售價格低於買入價格的價差。而通過家庭儲能則可以將白天的光伏電力存儲起來留待晚上使用，這樣就能顯著降低家庭的電費支出。此外，Sonnen在家庭儲能系統基礎上進一步集成了家庭智能能源管理系統，最多可與三個家庭用電系統（如洗衣機、烘乾機等）相連接，當存在富餘光伏電量時，該家庭智能能源管理系統啓動並運轉，在一定程度上降低了對儲能電池容量的需求。
（三）智能電錶
智能電錶是物聯網流行的應用之一，可以實現遠程抄表、監測，提升利用效率，減少能源損耗等。智能電錶在智能電網發展和未來能源管理方面具有重要作用。
案例：東京電力公司（TEPCO）智能電錶應用
TEPCO委託瑞士電錶廠商Landis+Gyr架設的智能電網已是目前全世界規模最大的公用事業物聯網工程，這項電網工程預定於2020年完工。負責架設東京電力公司智能電網工程的Landis+Gyr目前已完成1000萬套智能電錶與裝置的安裝。當電網部署完成後，將涵蓋超過2700萬套電錶以及其他物聯網裝置。這套電網系統使用了Landis+Gyr的IPv6多重技術網絡，並透過RFMesh、G3PLC以及蜂巢式網絡通訊技術所提供的Wi-SUN聯機，連接公用事業及消費者裝置。目前東京電力公司智能電網每天可傳輸5.13億筆讀取數據，並且還在朝13億筆的目標邁進，而這所有的信息都會通過Landis+Gyr的前端（head-end）系統以及電網數據管理解決方案進行處理。
四、其他數字化技術應用案例
案例1：RegModHarz項目
2008年，德國聯邦經濟和技術部啓動了“E-Energy”計劃，目標是建立一個能基本實現自我調控的智能化電力系統，而信息和通信技術是實現此目的的關鍵。由“E-Energy”計劃支持的位於德國中北部哈茨山脈的可再生能源示範項目——RegModHarz項目，就是將新能源最大化利用的典型案例。項目中的虛擬電廠與分散式電源進行通訊連接。與原有的傳統大型發電場不同的是，由於新能源系統數據變化較快，安全、穩定性高的傳輸技術非常必要。所以在此項目中制定了統一的數據傳輸標準，使得虛擬電廠對於數據變化能夠快速反應。在考慮發電端的同時，虛擬電廠還關注用電側的反應。在哈茨地區的案例中，家庭用戶安裝的能源管理系統被稱爲“雙向能源管理系統”（BEMI）。資料顯示，用戶安裝的能源管理系統每15分鐘儲存用戶用電數據，記錄用戶每天的用電習慣，並將這些數據通過網絡傳輸到虛擬電廠的數據庫中。同時，BEMI系統還可以在電價發生變動時，通過無線控制來調控用電時間和用電量。
案例2：NextKraftwerke虛擬電廠
在解決由新能源的分散性所帶來的發電量不可控的問題上，利用信息技術可以將分散的新能源發電單元協調組織起來，形成一個大型的虛擬電場。德國初創公司NextKraftwerke目前已經接入4000多個新能源發電單元，總體發電功率已經達到2.7吉瓦，相當於幾個核電站。其運行模式是在每個發電單元上安裝一個叫作“NextBox”的通信和控制組件，Next Box通過一個專門的加密GPRS（通用分組無線服務）信道與中央服務器相連，一方面將發電單元的實時數據傳送到中央服務器，另一方面接收服務器的控制指令，這樣就可以對電網以及電力市場進行實時響應。
案例3：enera區域電力交易
enera示範項目位於德國下薩克森州的西北部，那裏富產風電，所以該示範項目將電力系統靈活化作爲自己的攻堅任務，以便使區域內的風力資源得到最大程度利用。該示範項目將風電設備、儲能設施以及居民家庭和工商業電力用戶連接在一個區域性虛擬發電廠中，爲區域內的能源產品提供了一個數字市場平臺。智能電錶和電網中的約1000個電子節點準確地記錄了電力消耗的時間、地點和數量，相關的技術實施將根據這些數據信息自動採取響應措施。靈活的工業企業安裝了相應的調控技術，可根據綠色電力的供求情況來調控工廠的生產；靈活的峯谷電價鼓勵消費者儘量錯峯用電，例如在風力較大的時候爲電動車充電等。該示範項目還將建立一個智能家用App系統，讓電力消費者合理避峯，通過太陽能儲存裝置或夜間儲能採暖裝置等手段節省電費。該示範項目共有63個合作伙伴，資助資金爲5200萬歐元。
五、結語
國際上能源數字化在多種場景下的前沿應用充分表明，數字化技術與能源產業相互滲透、深度融合，能源數字化應用越來越廣泛，改變着能源生產、輸送、交易、消費和組織管理等模式。步伐超前的國際能源企業正順應能源數字化革命的大勢，積極關注、研究和利用大數據、雲計算、物聯網、人工智能、區塊鏈等新技術，並將這些技術進行組合應用於不同的場景，驅動自身轉型升級和可持續發展。
從應用的細分領域看，目前數字化技術在油氣勘探開發領域應用和創新較多，中間貿易環節的應用正在起步，在下游環節的應用有限；在電力領域電網側應用相對多，廠站側應用相對尚少。隨着分佈式能源的發展，用數字技術連接、智能管理分佈式能源生產和消費單元，並促進交易的應用將日益廣泛。
在國內，能源業界也已普遍高度關注能源數字化，在油氣勘探開發、智能電網、智慧電廠、電動汽車車聯網以及原油貿易等領域有不同程度地應用，並着手相關戰略佈局，但總體上尚在探索階段，缺乏良好商業示範。能源企業需要更加積極地擁抱數字化，認真吸收國外前沿應用經驗，結合自身發展階段、市場定位、比較優勢等特點，找到適宜的數字化路徑選擇和着力重點。同時，能源主管部門需要提前研究數字化對制度設計、體制機制和監管等方面的可能影響，努力用新技術手段破解一些政策制定和監管中的困局，並有效推動國內能源數字化的進程和發展方向。