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人工智能及数字化技术如何提升能源效率?

2020-08-25 02:16

  随着全球能源危机的加剧,也在推动者能源使用与管理技术的不断发展与进步。如今,各行各业的能源效率正在发生变化,得益于新的数字技术可实现更好的控制、优化和分析。

  首先,我们可以预见的是,数字化将改变全球能源系统,对能源需求和供应产生深远影响。

  数字化描述了ICT在整个经济中的日益增长的应用,从而导致了数据量的增加,高级分析的快速进步以及人、设备和机器(包括机器对机器)之间的更大规模的连接。

  从油气储层中的传感器到自动驾驶汽车的兴起,数字化对世界如何生产和消耗能源具有重大意义。

  数字化对需求方的影响是复杂多面的。一方面,数字设备有可能为交通、建筑和工业部门带来巨大的能源效率改善。另一方面,如果管理不当,则越来越多的设备(以及用于容纳它们产生的数据的服务器)的普遍使用可能导致能源使用的净增加量很大。

  但是,数字化进程不太可能停止。决策者面临的主要挑战是如何以最大化能源系统收益并最小化负面影响的方式进行操纵。

  考虑到这一点,IEA发起了一项跨机构的计划,以探索数字化提高能源效率的潜力,并为决策者提供建议。

  数字化可以通过收集和分析数据以影响能源使用的实际变化的技术来提高能源效率。数字化技术可以通过收集和分析数据(在自动或通过人工干预)更改物理环境之前使用的技术来提高能源效率。

  传感器和智能电表等数据收集技术收集有关能源使用和其他影响能源使用(例如气候)的条件的数据。通过诸如人工智能算法之类的数据分析技术将数据处理成有用的信息。最后,将处理后的信息发送到可以影响物理变化以优化能耗的设备。某些设备需要人为操作才能优化能源使用:例如,智能手机应用可以建议一条节能途径,但用户必须根据该建议采取行动。其他设备能够更自主地优化能源效率:例如,建筑物冷却系统中的开关或生产线中的机器人。

  数字技术已经广泛应用于所有能源最终用途领域。越来越多的住宅和商业建筑都配备了智能电器和智能能源管理系统。在工业领域,先进的机器人技术和3D打印正在成为标准做法。自动、互联、电动和共享(ACES)移动性之间的相互作用将影响交通部门未来的能源消耗。

  数字技术具有优化用于许多能源消耗活动的能源的潜力:从构造工业产品到为房屋制冷。这代表了传统上定义的能源效率的提高:减少每单位活动所使用的能源。最终使用效率的提高仍然是全球能源转型的关键因素,在发达经济体和新兴经济体中均受益。

  但是,数字化的连通性优势使数字技术既可以提高最终使用效率,又可以提高整个能源系统的效率。

  世界的能源系统正在经历着巨大的变革:集中式和分散式可变可再生能源继续被添加到电网中,能源消耗的电气化正在增加,而“产消者”(既生产又消费能源的人)正在兴起。在这种情况下,需求方的灵活性对于确保能源系统尽可能高效地运行,在需要时提供能量以及在可用时消耗能量而言越来越重要。

  数字化使“智能”建筑、车辆和工业设施能够为能源系统提供新的灵活负载来源,这有助于减少供应方的可再生能源削减,并支持社区更好地消耗自己生产的能源。随着系统中可再生能源的增加以及社区的本身消耗,最终结果是能源系统效率更高,这要归功于减少了与生产和分配能源有关的损失。

  数字技术能够同时提高最终用户使用效率和系统效率,最终通过避免对能源基础设施(例如调峰厂)的投资,改善可再生能源的整合以及增强能源安全等,最终使整个能源系统受益。

  通过下图,我看可以看到数字化可能如何改变传统的能源效率和需求方灵活性概念。

  通过提供最终用户使用和系统效率方面的好处,数字化还迫使我们重新审视人们认为能源效率和需求响应是分开的或冲突的; 数字化表明,需要从全系统的角度全面了解能源效率,包括传统的最终使用效率和需求方灵活性。(Source:编译/蒙光伟)

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