能源数字经济全文(5篇)
第1篇：能源数字经济范文
关键词：节能审计；能源管理；石油企业
随着经济的发展和社会的进步，对能源的需求越来越大，经济发展与能源供应之间的矛盾日益加剧。2016年3月，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》正式。纲要明确要求，到2020年，单位GDP能源消耗降低15%，单位GDPCO2排放量降低18%，万元GDP用水量下降23%。耗能企业要在瞬息万变的新竞争环境下求得自身的生存与发展，节能减排成为其必然选择。重点耗能企业基于节能减排视角开展企业经济效益审计是其实现节能减排目标的一项重要措施[1]。
1节能审计
企业进行节能审计是一种加强能源管理、节约能源的有效手段和方法，具有很强的监督和管理作用。作为既是产能大户又是耗能大户的石油企业，节能审计的监督、促进作用尤甚[2]。在很多石油企业的节能审计报告中，有效数字问题比较多且非个案，例如：同一个物理量与条件测量结果的有效数字末位没有对齐、计算结果的有效数字随意更改、计算结果的有效数字位数随意更改等。这些有效数字问题的出现，使审计报告显得不够专业，从而使其可信度下降，甚至让人怀疑其数据的可靠性。对此，经调研发现，杨阳、崔建明、张艳、高剑芹、王容青等人[3-11]对企业节能审计的多个方面进行了探讨和研究，但尚未发现有人讨论企业节能审计中的有效数字问题。通常，人们把测量结果中可靠的几位数字加上最后一位存疑数字统称为测量结果的有效数字。虽然有效数字的最后一位可疑，但它在一定程度上反映了客观实际，因此它也是有效的。在书写测量结果时，应按照有效数字的相关要求书写[12]。
2企业节能审计中存在的问题
石油企业节能审计报告中涉及的物理量种类比较多，计量单位和数量也常常各不相同。要想确定统一的有效数字位数是非常困难的，但至少同一个物理量与条件测量结果的有效数字末位应对齐，计算结果的有效数字及其位数不能随意更改。A油田采油厂前置泵改造监测数据如表1所示。从表1中可以看出，进口压力的有效数位有一位的、有两位的，还有四位的；电机输入功率的有效数位有五位的，也有六位的。表1中至少进口压力测试结果的有效数字应是末位对齐的。进口压力数值都是通过测试得到的，所用测试工具和测试条件应该相同，所以，3#注水泵的进口压力值应该测量到0.001MPa，改造前3#注水泵进口压力测试数据的有效位数就少了一位。改造后，3#注水泵进口压力测试数据因其量值较大，有效数位达到了4位，从仪器测量精度角度考虑，可以写成1.137MPa，但从有效数字数位一致的角度考虑，写成1.1MPa也不影响对其的理解。因此，同一个物理量与条件测量结果的有效数字位数保持一致一般不会影响对其的理解，至少其有效数字的末位应对齐。A油田新鲜水用量、单价及费用变化曲线中有效数字问题依然存在（同一个物理量与条件测量结果的有效数字末位没有对齐），同时又有新问题出现：2017年2271.93×104t新鲜水按2.00元/t计算，费用应为4543.8600×104元，而图中只标了4543×104元，计算结果有效数位少了4位；2018年2685.1×104t新鲜水按2.00元/t计算，费用应为5370.200×104元，而图中标的却是5400×104元，计算结果有效数位不仅少了3位，而且有效数字也相差较大。计算结果的有效数字及其位数不能随意更改，应按相应的计算和书写规则保留其有效数位。例如：在本例中，按计算规则，计算结果分别应为4543.8600×104元和5370.200×104元，在不影响对其理解的前提下，可以分别写成4543.9×104元和5370.2×104元或4544×104元和5370×104元。因此，同一个物理量经相同的计算，其计算结果的有效数字位数保持一致一般不会影响对其的理解，至少其末位应是对齐的。A油田能源消耗费用统计情况如表2所示。从表2中可以看出，2个百分数的有效数字的位数不一样，书写比较随意。百分数也是一种计算结果，其有效数字的位数也不能随意更改，而应按相应的计算和书写规则保留其有效数位。例如：在本例中，同比增减应为-0.1592940454006302329664……（“-”表示降低，其有效数位因计算精度不同而有所不同），在不影响对其的理解时，可写成-15.9%（与2.67%有效数字位数保持一致）或-16%（“2.67%”相应地写成“2.7%”）。
3结语
在石油企业的节能审计报告中，同一个物理量与条件测量结果的有效数字位数保持一致一般不会影响对其的理解，至少其有效数字的末位应是对齐的；计算结果的有效数字及其位数不能随意更改，而应按相应的计算和书写规则保留其有效数位，同一个物理量经相同的计算，其计算结果的有效数字位数保持一致一般不会影响对其的理解，至少其末位应是对齐的。
参考文献：
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［7］王容青.石油企业节能减排审计案例［J］.中国内部审计，2013(7)：62-64.
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［9］张海玲.基于节能减排视角的企业经济效益审计研究［D］.大连：东北财经大学，2010.
［10］高剑芹.对石油企业开展内部节能审计的思考［J］.财经界，2011(10)：200.
［11］李智虎，段士伟，李平.某水泥生产企业的能源审计及节能效益分析［J］.广东化工，2016(14)：305-306.
第2篇：能源数字经济范文
关键词：数字技术；“双碳”；绿色化；智能化
20世纪下半叶，全球气候变化问题逐渐引起国际社会普遍关注。1979年，第一次世界气候大会在瑞士日内瓦召开，气候变化首次作为国际社会关注问题提上议事日程；1992年联合国大会通过《联合国气候变化框架公约》，开启国际社会共同应对全球气候变化问题新纪元；此后，1997年通过《京都议定书》，2016年签署《巴黎协定》，全球气候变化逐渐演变成集政治、经济、科技、能源、环境等诸多因素于一体的人类文明可持续发展问题。2020年9月22日，国家主席在第七十五届联合国大会上宣布，中国力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和目标。“双碳”目标是我国按照《巴黎协定》规定更新的国家自主贡献强化目标以及面向21世纪中叶的长期温室气体低排放发展战略对世界作出的庄严承诺，体现了中国推动构建人类命运共同体的坚定决心和大国担当。当今世界正经历百年未有之大变局，以大数据、人工智能、区块链、云计算、物联网为代表的数字技术加速创新发展，不断融入经济社会发展的各领域，对于重组各类资源要素、优化产业结构和完善产业链体系、改造提升传统产业和推进产业数字化产生了强大的乘数效应，在推动经济社会发展的同时，客观上也起到了绿色、低碳、减排的效果。
2021年10月，中共中央、国务院正式公布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，对碳达峰碳中和工作作出顶层设计、系统谋划，明确指出要推动互联网、大数据、人工智能、第五代移动通信（5G）等新兴技术与绿色低碳产业深度融合。国内学者对数字技术在推动“双碳”目标实现中的重要作用做出了积极的探索和研究。陈晓红等（2021）认为，随着数字技术在资源、能源和环境领域的深度融合与应用创新，数字技术在实现碳中和目标中的作用日益受到关注[1]。刘中民（2021）认为，在实现碳中和、碳达峰的过程中，必须重视一些具有战略意义的新技术发展，比如人工智能、信息技术和数字技术等。庄贵阳（2021）认为，我国在人工智能、能源互联网、清洁能源技术为代表的新一轮工业革命中，很多领域处于领先地位，为实现“双碳”目标奠定了技术基础[3]。在“双碳”目标指引下，推动数字技术赋能“双碳”目标实现是天津全面完整准确贯彻新发展理念、落实《京津冀协同发展规划纲要》、加快建设“一基地三区”的有力举措，也是天津全面升级产业体系、加快新旧动能转换、推动高质量发展面临的时代课题，机遇和挑战并存，唯有锚定“双碳”目标，汲取实践经验，补短板、强弱项，才能在全面建设社会主义现代化大都市的新征程上实现更加绿色、更可持续的发展。
一、数字技术与“双碳”融合的天津实践
（一）智慧能源
基于物联网、云计算、大数据智能感知等技术打造能源互联网相关服务平台，协调供需两侧多能互补，促进整体能耗下降、能效提升。在供给侧，通过提高能源开采效率与设备互联程度，实现能源供给各环节的数据化、集约化、精细化，为能源生产运行提供安全可靠的技术支撑。在需求侧，通过高耗能行业数字化转型优化以煤炭、石油、天然气为主的能源消费体系，提高能源消费系统整体效率，创新能源消费新模式、新业态[2]。天津市数字技术赋能“双碳”目标实现面临的挑战及对策研究单新文郎楠国网天津电力公司建设“虚拟电厂”，打破传统电力系统运行过程中发电厂（供给侧）之间以及与用户（消费侧）的界限，“串联”起各种发电、储能设备和用电负荷，通过监测柔性负荷，自动调优响应电力供应，在保障电网稳定运行的同时，实现能源供应效益的最大化。随着“虚拟电厂”覆盖面的不断扩大，发电煤耗和碳排放显著降低，为推动能源供给和消费的清洁低碳转型架起一座连通各方的智慧桥梁。
（二）智慧工业
工业作为碳排放的主要领域，推动工业绿色低碳是实现“双碳”目标最关键的步骤。中国早在2015年就制定“中国制造2025”战略，以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以智能制造为主攻方向，实现中国由制造大国向制造强国转型。打造一批“智慧园区”和“智慧工厂”，通过工业机器人、3D打印、工业物联网、云计算、工业大数据、知识工作自动化、工业网络安全、虚拟现实和人工智能等数字技术或产品，实现装备、生产、产品、服务和管理全流程的智能化，既提升效率又绿色低碳的成效显著。中国移动天津公司开发的“基于‘5G+AI’超高清视频分析的运营商机房巡检机器人系统”，利用“5G+AI”实现计算机视觉技术和智能驾驶技术的连接，巡检机器人通过集成超高清视频摄像机，自动巡航到指定点位进行高清摄像，采集可见光和热成像两种超高清视频信息，传输到后台服务器进行图像处理，进一步反馈巡检结果，准确定位设备详细信息，识别设备异常状况。这种强大的人工智能拟合能力，可适应运营商机房的复杂检测情况和指标、数值、状态等多种识别方式，低成本、高效率地为智慧工业赋能，已成功入选工信部、广电总局的工业制造领域“超高清视频典型应用案例”。
（三）智慧交通
随着经济社会的发展和人民生活水平的提高，我国机动车保有量迅速增长，由此引发的通行效率低下，进而造成能源浪费和尾气污染等问题，客观上推动了数字技术在交通领域的探索和应用。充分运用物联网、云计算、互联网、人工智能、自动控制、移动互联网等技术，以全面感知、数据挖掘服务科学决策，打造智能交通信号联动、智能导航、智慧停车场、自动驾驶、共享单车等应用场景，优化交通资源配置，大大提升交通通行效率，使出行更加安全、高效、便捷、舒适、低碳。中新天津生态城智慧交通2.0版作为智慧城市建设的重要模块，涵盖了高效、便捷、安全和绿色出行四大插件。其中，高效出行插件通过建立三维交通模型，在交通大脑中可视化呈现道路实时运行状态，通过视频探头等物联网设备，实时收集路段的车辆行驶速度、和车辆排队长度等信息，利用人工智能算法，算出信号灯的优化配时方案，及时调整信号灯颜色，实现从被动的“车看灯”通行到主动的“灯看车”放行，缓解了交通拥堵情况，大大提升了高峰通行效率，同时起到了低碳减排的效果。便捷出行插件则通过加装毫米波雷达、无线发射传感器等智能设备，实现车路信息交互协同，使熊猫无人驾驶公交车更加安全高效，方便群众绿色出行。
（四）智慧农业
我国是农业大国，传统农业生产方式极易造成资源浪费和环境污染，通过数字技术与农业生产相结合，制定一整套智慧农业解决方案，将有力提升我国农业的数字化和现代化水平。把传感器、物联网等技术应用到播种、施肥等现代农业生产全过程，使用无人机对农田进行集约化、精准化作业。通过视频智能感知技术打造全域视频高低联动平台，24小时监控域内秸秆焚烧等情况，实现农田监测、智能分析、烟火预警、应急处置全流程闭环管理。丰富的智慧农业应用场景不仅提高了农业生产效率，客观上大大降低了对农村土壤、空气、水资源的污染，有利于改善农村人居环境和生产环境，服务乡村振兴。天津小站稻作为津沽名特产品，不再“看天吃饭”，每个生产环节都用上了智能“黑科技”。苗期管理环节，搭载智能传感器的测深式插秧机，可以保证每一簇秧苗插进水田里的深度一样，插秧的同时将缓释肥料施进田里，既省时又高效。大田管理环节，中化现代农业技术服务平台的农艺技术人员，通过手机终端可以随时查看小站稻的长势，上传生长信息到平台，通过农业大数据智能分析，给出合理的灌溉、施肥、灭虫、撒药方案，使用智能化农机设备，精准地完成各种田间作业，不仅能够节约农资，还能减少污染浪费。同时，平台的精准气象板块，集合了卫星遥感、大数据、物联网等先进技术，结合历史气象信息数据，可提前给出旱涝风温、病虫害等预警信息，为农田提供精细化、网格化的气象服务，优化农田作业安排。天津在利用数字技术赋能能源、工业、交通、农业等领域“双碳”战略实施上做出了一些积极有效的实践探索，为下一步深入推进数字技术赋能“双碳”积累了宝贵的经验。同时也应看到，天津在应用转化、技术支撑、基础创新等方面还面临诸多挑战，制约了数字技术赋能“双碳”目标实现的放大、叠加和倍增效应。
二、天津市数字技术赋能“双碳”目标实现面临的挑战
（一）数字技术赋能“双碳”应用转化不足
《天津市生态环境保护“十四五”规划》指出天津生态文明建设面临诸多矛盾和挑战，其中以重化工为主的产业结构、以煤炭为主的能源结构、以公路运输为主的交通结构没有根本改变，经济社会发展、产业发展、能源结构“高碳依赖”的特征依然明显[4]。
1.能源供给侧，智慧绿色的融合创新应用开发建设不足
以煤炭为主的能源结构会带来较大规模的温室气体排放，依靠调整能源结构进行大气污染防治的边际效应递减，导致减煤空间有限，煤炭消费占比持续下降的难度很大，能源供给转型和创新发展任重道远。5G、人工智能、物联网等数字技术与能源行业尤其是电力行业的深度融合与创新应用不足，数字技术助力能源供给侧绿色转型大有可为。
2.能源消费侧，传统高耗能产业数字化、绿色化程度
不高与京沪相比，天津工业结构偏重，以重化工为主的产业结构对能耗水平和能源结构的锁定效应明显，第二产业的能源消耗占比远高于经济效益占比，能源消耗和经济效益不成比例，传统高耗能产业（钢铁、石化、建材、有色）的数字化、绿色化转型还有很大的提升空间。3.公众生活侧，智慧绿色低碳应用场景不够丰富推动绿色低碳生活方式转型需要全社会的共同参与，涉及公众日常生活衣食住行的方方面面。交通出行是目前数字赋能低碳生活中做得相对较好的领域，共享单车、网约车拼车等可以有效引导公众绿色出行、低碳消费，互联网医疗、智慧文旅、智能家居在节能减碳上也进行了很多有效的探索。在经济社会发展全面绿色转型的背景下，智慧低碳生活应用场景还不够丰富，生活消费降碳还有很大的潜力可以挖掘。
（二）数字技术支撑体系效率有待提升
1.数据中心能耗相对较高用电产生的碳排放是互联网科技企业的主要排放来源，数据中心作为支撑数字经济发展的新型关键信息基础设施，能耗问题日益凸显。据统计，天津市数据中心平均PUE值在1.5左右，距离国家《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》“全国新建大型、超大型数据中心平均PUE降到1.3以下，国家枢纽节点进一步降到1.25以下，绿色低碳等级达到4A级以上”的2025年发展目标还有一定差距，数据中心能耗还有一定的下降空间[5]。
2.碳数据治理水平不高
数字技术以数据这个核心生产要素为基础，贯穿数据汇集、共享开放、分析挖掘、应用赋能的全流程，数据资源的数量和质量两个维度可以直观反映了一个地区的数据治理水平。数据要素是推进各行业进行数字化减碳的关键驱动力量，目前利用数字技术进行碳数据治理方面的探索不足，尚未建立起完善的碳数据管理平台和体系[6]。
（三）数字技术赋能“双碳”基础创新体系存在短板
1.数字化、绿色化复合型人才培养的探索和投入不足
数字技术与“双碳”的深度融合，对人才提出了更高的要求，既有数字化的思维方式，又有生态环保领域的专业背景和实践经验，这些技术与业务融合跨界的复合型人才是推动数字技术赋能“双碳”的核心。目前，天津在高校新一代信息技术融合学科建设与复合型人才培养、企业数字化转型技术支持与人才培训方面进行的探索和投入不足，尚未构建起完善的复合型人才培养体系。
2.财税金融政策对数字化、绿色化转型的支持不够
数字化对企业节能、降本、提质、增效具有至关重要的作用，但企业往往由于改造成本高、资金回收周期长、短期经济效益不显著等原因缺乏数字化、绿色化的动力，需要政府给予更多的财税金融等政策倾斜。以天津百亿智能制造财政专项资金为代表的政府奖励补贴在支持企业“数字化”+“绿色化”的综合能力提升方面还不够精准有效，绿色金融资本对企业数字化、绿色化转型的支持服务力度还不够。
3.尚未建立起产学研深度融合的协同创新体系
现有的数字技术无法满足各行业进行精准的绿色化改造，数字管碳和数字降碳的能力发挥不充分，亟需加强前沿数字技术研究，推进“数字碳中和”融合应用创新。天津市瞪羚、科技领军（培育）企业共571家，其中生态环保相关企业共76家，包含智能装备领域5家，新一代信息技术领域1家，数字技术与生态环保产业融合发展的市场空间开发利用不足，尚未建立起以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术和应用创新体系[7]。
三、天津市数字技术赋能“双碳”目标实现的对策建议
（一）提升数字技术赋能“双碳”应用转化水平
1.构建智能化、绿色化新型电力系统
搭建电力源网荷储一体化运行平台，利用大数据、物联网、边缘计算等数字技术，全面感知电网运行数据，可视化呈现全域电网运行状态。建立动态监测预警模型，通过配变过载预警、故障精准定位、在线智能干预等能力，提升电网综合调度、削峰填谷、运维检查、应急处置和客户服务的水平。利用人工智能算法对客户用能情况进行精准画像，构建园区、企业、工厂用电智能分析系统，为输配电合理定价提供数据支撑。
2.推进高耗能行业低碳工艺革新和数字化转型
支持工业互联网发展，开展传统高耗能行业智能化绿色化升级，基于关键设备运行耗能等生产运行数据的监测分析，通过5G、物联网、智能感知、无人操作等数字技术，优化研发工艺、资源调度、设备运行、质量管理、安全生产全过程的核心环节，有效减少资源浪费和碳排放。深化“制造业立市”战略，围绕天津“一基地三区”定位，在重要区域、重点行业、重大项目开展“数字碳中和”创新应用和解决方案试点，发挥滨海新区、西青区信息技术产业和现代工业企业集聚优势，建设或升级一批具有典型示范带动作用的绿色智慧园区和工厂。
3.打造便捷高效的智慧低碳生活应用场景
交通出行领域，车辆网应用通过绿波通行引导、生态路径规划可有效降低驾驶能量消耗。建筑家居领域，绿色建筑和智能家居通过AI算法、物联网技术采集分析温度、湿度、亮度等数据，智能调减水电暖设备的能量消耗。垃圾处理领域，聚焦城乡生活垃圾分类，探索建立具备分类收集、高效转运、处置回收、分析评价功能的垃圾处置监督管理平台，优化各环节决策，提升垃圾处置精细化水平。秉持数字时代共享开放思维，加强国内外交流合作，在世界智能大会开办数字碳中和”主题分论坛，交流互鉴数字技术赋能“双碳”典型应用创新成果。
（二）加快数字技术支撑体系绿色创新发展
1.推动建设绿色数据中心
鼓励数据中心布局智能锂电技术，提升电池能量密度，减少机房空间占用，延长电池寿命，降低数据中心运维成本。利用AI调冷技术实现数据中心根据IT制冷需求、外界温度自动调优温控设备参数，降低数据中心能耗。探索数据中心可再生清洁能源绿电专线供给，引导数据中心利用自身及周边空间合理布局分布式智能光伏发电设备，用于辅助设施或次要负荷的供电。推广液体冷却、余热回收等节能技术，不断降低数据中心设施层能耗水平。2.着力提升碳数据治理水平建设生态环境双碳大数据平台，汇集市、区两级的碳排放数据、空气质量数据、企业排放数据、人口数据、交通数据、车辆数据、电力数据等，利用物联网、人工智能等技术实时接入气象、企业用能等动态数据，将数据进行分级分类的可视化呈现，建立双碳领域“一源多用”的大数据库。探索建立基于数字孪生技术的二维或三维碳地图模型，构建排放驱动因素追踪、减排动态模拟推演、能耗告警检测分析等能力，实现从监测、统计到分析、管控的全流程、全链条碳排放管理。
（三）夯实数字技术在“双碳”领域应用基础
1.加强数字化、绿色化复合型人才培养
推动高校探索建设“数字碳中和”融合学科，结合数字减碳需求，在环境科学专业领域开设大数据、人工智能、物联网等相关课程，培养一批拥有数字思维和生态环保专业知识的复合背景人才队伍。推进政企、校企人才交流合作，深化“双万双服”促发展系列活动，为有数字化转型、绿色化改造需求的企业提供技术指导和专业培训，必要时可进行跨单位、跨部门的人才挂职交流，提高协同创新能力。
2.加大财税扶持和绿色金融政策支持
充分发挥财政政策宏观调控和引导作用，对利用数字技术实现节能降碳的创新应用给予企业研发补助和税收优惠，在百亿智能制造专项资金和千亿智能科技产业基金项目评审中增设“数字碳中和”方向。创新一、二、三产业数字化、绿色化转型金融支持政策，引导金融资本为数字减碳提供源头活水，通过担保、贴息等政策鼓励金融机构扩大数字减碳方向信贷投放力度，支持海河产业基金设立“数字减碳”挑战基金。
3.构建协同创新的产学研生态
聚焦人工智能关键算法、智能物联网和传感器等领域，推进基础算法、特殊材料的技术研发与应用，探索区块链、量子计算等新一代信息技术在“双碳”领域的交叉与集成创新，开发碳监测、碳减排、碳交易的大数据工具，为数字减碳提供技术和产品支撑。利用物质绿色创造与制造海河实验室平台开展数字减碳、数字管碳方向的基础研究，瞄准新能源产业发展中的“卡脖子”问题，攻关原始创新科研成果，打造未来竞争新优势，带动新能源等相关产业集聚发展，打造一批数字碳中和领域的瞪羚、科技领军（培育）企业，构建产学研深度融合的新型创新体系。
参考文献
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[6]中国信息通信研究院.数字碳中和白皮书[M].2021,12:57.
第3篇：能源数字经济范文
关键词:机器学习，迷你数字仪表，监控系统
0引言
随着现代化进程的快速发展，能源消耗量日渐增加。而在众多耗能产业中建筑能耗占比很高，据相关数据统计我国建筑能耗占总能源消耗的25%以上［1］。建筑能耗主要包括采暖、空调、通风、照明和建筑电气等，其中采暖和空调(暖通空调)能耗占建筑总能耗的50%～60%以上［2，3］，并且暖通空调面积和能耗近些年来仍呈持续增加趋势，节能增效潜力巨大［4］。近些年，为实现能源合理利用，我国建筑领域开始大量采用在线监测系统作为监测工具［5-7］，辅助建筑领域能源管理，其中能耗监测是能耗统计的核心环节，决定了能耗统计的质量。前端用户能耗数据远程监控是监测系统的重要环节，关系到后续能源管理工作数据的准确性［6，8］。但目前在应用的监测系统普遍存在安装维护成本高［9，10］、应用场景受限、推广难度高等问题。监测系统的稳定和可靠运行，直接关系到建筑内部能源的数据准确性及管理。具备数据传输功能的智能化仪表可实现远程监控功能，性能稳定可靠，目前在在线监测系统中应用较多［4］。而既有公共建筑和居住建筑数量庞大，仅凭人工定期的抄表读数来实现数据统计工作，所要耗费的人力财力是巨大的，采用具有远程监控和数据传输功能的数字仪表系统完善能源管理势在必行。本文中提及的迷你数字仪表系统，就是通过硬件和软件两大部分的协调工作，优化了远程监控和数据传输等功能。该系统以机器学习为核心，可外挂在数字仪表周围，实时采集并传输仪表读数，在不改装原有管道系统的情况下实现能耗监测功能。
1系统概述
基于机器学习的迷你数字仪表远程监控系统由硬件和软件两部分结构组成。硬件结构包括树莓派硬件主平台、图像采集模块，以及数据转换与传输模块，可实现数字仪表从图像到数字并传送到云端的功能;软件系统以机器学习为核心，实现数字仪表从图像到数字并传送到云端的功能。迷你数字仪表远程监控系统优势明显，其结构简单、体积较小，可满足既有建筑和管道的改造需求;具有更好的普适性、灵活性，安装便捷、使用方便，无需对现有仪表的安装方式进行调整，可以根据需要随时移动或拆装。初投资小、运行经济、维护成本低，可满足大范围、多节点使用需求;运行稳定、采集数据精准，并适用于多种传输方式。基于该系统的诸多特点，其可加装在既有建筑和管道上的水表、电表、燃气表和其他数字仪表上，实现水、电、热等能耗数据的全面监测，为能源管理的可测量化、数据化和准确化提供重要的数据依据。本项目的硬件平台是通用的，因此可以通过软件升级提升系统性能。与常规软件的不同还在于使用了无线数据传输，实现了软件的远程下载和在线升级。迷你数字仪表远程监控系统迎合目前能源管理智能化和科学量化的管理需求，应用场景多样、使用范围广泛，推广前景广阔。
2系统工作原理及组成
2．1系统工作原理
数字仪表远程监控系统总体设计方案由下向上包括图像采集层、数据分析层、网络传输层，以及远程监控应用层，总体方案如图1所示。1)图像采集层:采用小型化的图像采集器安装在不同环境下，可以实时采集包括水表、电表、燃气表等各类数字仪表图像信息，通过图像采集器内置的高速缓存上传到数据分析层。2)数据分析层:主要完成由图像信息向读数结果的转换，是整个系统的核心部分。数据分析主要包括图像预处理、机器学习模型和模板库训练、图像识别和数字判读三个主要阶段。其中，图像预处理实现图像降噪、图像滤波、图像二值化等针对图像的工作;然后对数字区域和字符特征进行提取，基于机器学习方法建立自动识别模型，并在大量样本集的基础上训练生成数字仪表模板库;识别阶段在图像处理和机器学习模型与模板库的基础上，实现数字仪表实时结果判读和输出。3)网络传输层:数字仪表实时判读结果通过RS485实时传输到本地数据采集器进行缓存，并在4G/5G网络传输模块的支持下将结果实时传输到云端，进行云端的数据存储和管理。4)远程监控层:移动终端用户可以在各种平台与云端
2．2系统硬件结构
该监控系统硬件结构包括树莓派硬件主平台、图像采集模块，以及数据转换与传输模块。系统采用树莓派4作为主平台，在此基础上搭载图像采集模块、数据转换与传输模块，尽可能提高整个系统硬件结构的小型化和整体性。这种以主平台为载体，根据不同需求选择搭配不同可配置模块的方式能够很好地应对多种场景的应用。1)硬件主平台。硬件主平台采用树莓派4，搭载1．5GHz的ARM芯片和VideoCoreGPU，支持双4K显示输出，引入USB3接口和全吞吐量千兆以太网，提供了CSI摄像头接口、DSI显示接口、MicroSD卡槽、PoE供电针以及40针的GPIO接口。本系统实现过程选用搭载2GBLPDDR4SDRAM内存。树莓派硬件主平台及其外壳见图2。以树莓派4作为主平台，本系统额外配置了图像采集模块、数据转换与传输模块，分别通过CSI摄像头接口和GPIO接口搭载到主平台上。各模块的供电、时钟等都由主平台统一支持和管理，其中电源采用AC5V输入，能够很好地满足在对用电安全性要求较高的燃气表数字读取等应用场景。2)图像采集模块。由于很多数字仪表安装在管道井等光照条件较差的环境，因此本系统在图像采集模块的高清摄像头基础上搭载了2个红外补光灯。补光灯能够根据周围光照环境自动调节光照度补偿值，实现补光强度自适应，从而实现不同光照条件下都能获得较好的数字仪表图像采集效果，并通过高速缓存传输存储高质量图像信息。图像采集模块外观具体见图3。3)数据转换与传输模块。虽然硬件主平台提供了包括以太网、USB等高速数据传输接口，但是本系统为了应对工业界目前常用的RS485Modbus总线传输需求，在40针
2．3系统软件结构
软件系统以机器学习为核心，该部分需要实现仪表盘实时/定时拍照、图像预处理、数字部分自动截取、字符分割、数字识别［11］、结果输出写寄存器等主要功能，从而实现数字仪表从图像到数字并传送到云端。1)流程图。数字仪表远程监控系统软件部分的流程如图5所示。2)软件核心模块设计。a．图像获取和预处理:实时/定时启动图像采集模块，根据光照条件动态补光，拍摄数字仪表图像并缓存在本地。然后，对获取的图像进行降噪、高斯滤波、锐化、二值化操作，从而得到效果最佳的数字仪表二值化图像［11］。b．数字部分自动截取:数字仪表图像包括整个表盘以及其他干扰图像，需要自动截取获得数字部分。本系统采用一个开运算和一个闭运算的方式，对图像进行膨胀和腐蚀处理，去掉较小区域，同时填平小孔，弥合小裂缝，将图像中的矩形区域凸显出来。然后，根据矩形宽高比等特征排除干扰部分［12］，得到仪表读数的数字部分。c．字符自动分割:根据设定的阈值和图片直方图，找出波峰，利用找出的波峰并分隔图片。得到每个字符的波峰后，再根据每组波峰的宽度分割数字部分图像，得到每个字符的图像。d．机器学习模型训练和数字识别:在获取一定数量字符图像的基础上，采用机器学习训练SVM模型，得到字符模板。然后将分割后的每个图像逐个与已训练好的模板进行匹配，得到识别结果。每一轮图像识别后都会将得到的字符存储在本地并持续更新训练模板库，从而逐渐提高图像识别的准确率。最后，将数字识别结果通过功能码写入指定地址的寄存器，本地数字采集器可以通过RS485Mod-bus总线轮询读取不超过32个数字仪表读数。
3应用效果
3．1安装效果
迷你数字仪表远程监控系统可实时采集并监控包括水表、电表、燃气表等各类数字仪表读数，其采集间隔可根据需要适时调整。目前样机已加装在某燃气管道的燃气表上实时监控采集燃气读数，并上传至某能源管理公司采集器，为该地区能源科学调配和运行策略调整提供基础数据。现场安装图见图6，图7。
3．2数字识别和传输效果
迷你数字仪表远程监控系统于2020年4月底安装并投入使用，运行一个月无故障。通过运行一个月内采集的数据与人工读数比对结果，数据读取准确率高，识别误差小，并且传输时间短。说明系统数字识别和传输效果良好，完全可以满足工程要求。
4数字仪表的应用前景
4．1直接经济效益
迷你数字仪表远程监控系统的直接经济效益主要包括两部分:降低仪表监控成本和节省改造费用。在系统仅需远程监控功能时，迷你数字仪表远程监控系统与普通数字仪表可取代高价的智能化仪表，极大的降低初投资。系统成本计算过程见表1，一套完整的迷你数字仪表远程监控系统成本约为400元，与近万元的智能化仪表相比，大范围、多节点推广可产生很大的直接经济效益。另一方面，迷你数字仪表远程监控系统可直接外挂在管道上，不需要原有管道系统停运，节省了管道改造过程的原材料费用和人工成本，并且可极大地缩短施工工期，产生很大的直接经济效益。
4．2节能减排效益
迷你数字仪表远程监控系统的远程监控功能，主要用于为能源管理的可测量化、数据化和准确化提供重要的数据。其监控结果直接影响到后续能源管理工作数据的准确性，进而影响运行策略的合理性，关系到能源是否科学调配和合理利用。因此，迷你数字仪表远程监控系统的推广应用具备一定的节能减排效益。其节能减排效益体现在整个系统的节能性上，例如文献［6］中实际案例计算，热计量预付费能源监控系统改造后，150万m2的小区一个采暖季节省热量约为4．7万GJ，折合约1713t标煤，节能比例为10．6%，可见节能减排效益巨大。
4．3社会效益
迷你数字仪表远程监控系统成本较低，可在民用建筑和既有公用建筑中大量推广，让广大用户可实时监控个人行为对能耗的影响，从而提高用户自主用热、用电、用水、用气等节能意识，达到良好的社会效益。另一方面，系统节约的能源可用于发展新的产业，并可以较大地缓解近年来新增的能耗压力，对企业、对社会都会产生良好的效益。
5结语
第4篇：能源数字经济范文
1市场需求分析
1．1市场概况。目前，大数据分析、人工智能等新兴技术正在加速能源行业的数字化转型，挖掘能源数据价值是加速能源行业数字化转型的重要驱动力。张江科学城10kV及以上电压等级的719家高压用户的电网侧数据规模达到TB级，但目前主要从用电保障、应收电费等方面做了初步分析，能源结构、能源效益、能源优化等方面的数据挖掘仍存在较广泛的空间，潜力巨大。1．2市场需求分析。本文围绕政府、能源企业、能源客户、能源服务市场这4类目标客户发展关键要素，细分目标客户需求。政府：希望及时掌控张江科学城范围内各行业、各区域的能源供应、能源消费、能源利用类型、能源转换效率、绿色能源配给情况，实现“以环境论英雄”、“以能耗论英雄”、“以亩产论英雄”、“以效益论英雄”的目标。能源企业：希望做到合理用能、供需平衡及优化运行；挖掘能源数据潜在价值，识别关键客户，精准制定服务管理策略，增强能源服务核心竞争力，提升能源服务附加值，实现企业降本增效。能源客户：希望及时掌控用能情况，实现能源智能管理；开展能耗诊断分析，实现节能降本增效。能源服务市场：希望推动能源信息互通共享，发掘潜在商机，促进能源资源合理配置。
2数据挖掘逻辑架构的构建
通过对从智慧城市能源云平台获取的海量能源数据资产进行数据初筛、数据存储挖掘，基于不同目标客户需求及特点，构建评价指标体系，最终建立不同目标客户能源数据分析模型，构建具体的数据应用场景。2．1数据初筛。全面整合内外部能源数据资源，形成庞大的能源数据资产，通过清洗、去重、去无效、去异常等步骤，形成基础数据库。2．2数据存储及挖掘。采用基于开源的分布式系统架构，运用神经网络算法、遗传算法等10余种算法对基础数据进行交叉比对，经过大量样本学习，初步实现模型标准化，生成标准评价体系库。2．3数据应用。基于标准评价体系库，持续深入挖掘目标客户潜在需求，构建靶向性目标客户评价指标体系，为不同目标客户高效准确的数据分析服务提供基础架构（见图1）。
3数字化转型探索
3．1打造数字化产品。基于各目标客户评价指标体系，进行全面深入的分析挖掘，找到能效优化的潜力空间，并提供实现优化的解决方案，最终实现定期为目标客户提供定制化数字产品服务。面向政府：从区域、行业、重点产业3个维度开展能源消费现状及趋势分析，为政府提供《张江科学城区域能源分析报告》。面向能源企业：从用电规模、行业属性、用能特性3个维度开展关键用户识别与分析，为能源企业提供《关键用户识别与分析报告》。面向能源客户：基于能源客户关口表数据及能源客户内部数据，开展综合用能诊断，为能源客户提供基于关口表数据的《用能行为分析报告》与内部数据的《用能健康体检报告》系列报告。面向能源服务市场：收集同行业标杆能源数据，开展行业对标分析，提供业务指导建议，为能源服务市场提供《能源行业对标分析报告》。3．2探索盈利模式。（1）对内腾挪市场空间，提供精准客户标的。能源企业：依据关键用户的用能特性、区域分布、行业归属等维度，为能源企业挖掘具有开展电能替代、节能改造等综合能源服务潜力的目标客户，实现业务拓展。（2）对外开启商业新模式，实现增效政府：从区域、行业、重点产业等维度开展能耗能效分析，形成《区域能源分析报告》，辅助支撑政府决策，获取政府的政策支持与资金扶持，实现与政府的良性互动；支撑区域能源发展规划及多能调控，实现政府多样化监管，实现区域能源的循环经济和低碳经济。能源客户：以基于电力、水务、燃气关口表数据的《用能行为分析报告》与内部数据的《用能健康体检报告》为组合拳，打开能源客户市场，并收取数据分析费；未来，若由此激发更多工程项目，将会带来更大的收益。能源服务市场：充分挖掘能源数据价值，向能源服务公司提供同行标杆能源数据及行业分析报告，并收取数据分析费。3．3构建交互反馈机制。基于不同目标客户的特点和需求，遵循“构建评价指标体系－开展个性化数据分析—提供精准服务—实施效果监控”的业务流程（见图2），形成反馈闭环管理机制，以对各类目标客户相关数据进行更深入的挖掘，增强客户对数字产品的信任度和粘度。
4结语
第5篇：能源数字经济范文
［关键词］行业转型升级；石油工程；专业建设；人工智能；国际化
目前我国面临国内外政治经济环境深刻复杂的变化，国际石油价格持续动荡，国内石油勘探开发难度不断加大，石油行业发展遇到多重挑战。同时，以大数据和人工智能为代表的新一轮科技革命正在给石油行业生产模式带来深刻变革，能源消费格局变化正在给石油行业的长远发展带来较大冲击，转型升级成为推进石油行业高质量发展的关键词[1]。2014年以来，国家提出了“四个革命、一个合作”的能源安全新战略，成为推动石油行业转型变革的战略指引、基本遵循和行动指南，为石油行业转型升级提供了良好的政策环境。高校石油工程专业建设，必须从国家战略需求出发，结合经济社会需要谋划新发展，与经济社会发展同向同行。在石油行业转型升级的大背景下，石油工程专业建设与人才培养面临一系列新挑战。因此，有必要深入分析行业转型升级对人才培养需求的变化，并提出相应的专业建设改革路径，进一步完善石油专业人才培养能力，更好地服务石油行业转型升级。
一、石油行业转型升级背景下的人才培养需求分析
（一）石油专业人才的数量需求逐步回升
2014年6月中央财经领导小组第六次会议，提出了“四个革命、一个合作”能源安全新战略，其中“四个革命”指：推动能源消费革命，抑制不合理能源消费；推动能源供给革命，建立多元供给体系；推动能源技术革命，带动产业升级；推动能源体制革命，打通能源发展快车道。“一个合作”即全方位加强国际合作，实现开放条件下能源安全。同时，做出了大力提升国内油气勘探开发力度的重要批示，为我国石油行业的高质量转型发展提供了有力的政策支撑[2]。国内各大石油公司积极响应国家能源安全新战略，分别制定了提升油气勘探开发力度的行动计划，国内原油产量连续下滑的势头得到有效遏制，行业复苏回暖。在2021年召开的大力提升油气勘探开发力度工作推进会上，国家能源局强调，要抓紧抓实增储上产实施方案，加大勘探开发资金和工作量投入，力争再发现新的大中型油气田。在国家战略推动下，油气勘探开发力度将继续提升，对于石油类人才的需求数量也开始回升。2022年度校园招聘中，中石油、中海油招聘人数再次增加，中石化连续第3年招聘人数破万。根据国际能源署（IEA）等机构的分析，未来20年，以煤炭、石油等为代表的化石能源仍将占据能源的主体地位，占比达全球能源消费的75%，其中石油和天然气的消费需求仍然巨大。全球石油需求至2030年将达到50亿吨，仍有较大的增长空间[3]。从国内来看，经济持续平稳增长以及全面现代化发展目标的逐步实现，我国未来的能源需求将持续增加。
（二）石油专业人才培养需要与新技术革命进一步融合
以新一代人工智能技术为代表的信息技术发展正在引发新一轮科技革命和产业变革。目前人工智能相关技术已经在金融、服务、传统制造等诸多行业领域广泛应用，助力行业跨越式发展。数字化转型、智能化提升已经成为传统产业升级的重要动力。对于石油行业，根据IFS的调研报告，全球主要行业的数字化水平约31%，而石油行业仅达到19%，仍远低于其他行业。与此同时，石油行业也已经意识到该问题，开始积极拥抱新一轮科技革命，使人工智能成为转型升级、高质量发展的新引擎。根据IHSMarkit公司的调研数据，近年来国际石油公司的数字化投资在总科技投入中的占比逐年升高，目前已经成为石油公司与服务商技术合作的首要领域。在2020年召开的国际石油技术大会上，超过30%的会议主题与数字化、智能化相关。在数字化浪潮面前，石油行业必须及时跟进，以保持竞争力。传统的石油工程专业人才培养，重点围绕油藏工程、采油工程、钻井工程等方面进行教学，缺少数字化、智能化方面的课程设计。而计算机等专业人才，尽管具备较好的大数据、人工智能等方面的知识能力储备，但对于石油工程场景不了解。这时就需要既懂石油工程又懂人工智能的复合型人才，以发挥出最大合力。GlobalData在2021年初的报告中，从招聘、交易、专利等多方面综合分析了全球石油企业在人工智能方面的表现，壳牌排名第一，占据主导地位，而中石化属于跟随者，排名第17位，中石油表现更不理想。其中一个原因是同时具备石油工程和人工智能大数据相关专业知识的复合型人才十分稀缺，目前无法满足石油行业数字化转型和智能化发展的需要。此外，华为、百度、腾讯等互联网公司目前纷纷进军石油行业，成立石油事业部等，也成为石油工程和人工智能复合型人才的又一个新的需求地。
（三）石油专业人才的国际化素养要求进一步提升
随着国内经济的不断增长，对于油气的需求也不断攀升。2020年，我国石油和天然气的对外依存度分别攀升到73%和43%，是油气进口第一大国。为此，国内石油公司纷纷走出去，不断加强国际合作，放眼全球拓宽油气供给渠道。2015年3月，国家发改委、外交部和商务部联合了《推动共建丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的愿景与行动》，“一带一路”进入了全面推进阶段，以“一带一路”为重点，三大石油公司在海外近40个国家拥有了100余个勘探开发项目，油气行业国际合作空间进一步拓宽。随着石油公司“走出去”战略的不断深化，对于高素质的国际化人才需求进一步加大。目前，国内高校石油工程专业在国际化人才培养方面还存在一定的差距。在过去的5年中，中国公司对于能够开展国际化工作的人才需求超过7万名，且还在持续增加中。但中国高校培养的求职者中，仅有不到10%的人能够满足国际化公司的要求[4]。随着中国同全世界特别是“一带一路”国家的能源合作力度不断加大，培养一批能够满足国际化工作的石油工程专业人才变得更加迫切。同时，当今世界正在经历百年未有之大变局，国际形势风云诡谲，对于国际化人才素养提出了更高的要求，不仅要具备扎实的专业基础，还要有顺畅的国际交流能力和丰富的跨国文化与国际规范知识，能够在跨文化背景下有效开展工作。
二、服务行业转型升级的石油工程专业建设探索
（一）探索“石油工程+人工智能”的专业培养方案
常规石油工程专业培养方案，其培养目标的教育教学论坛2021年12月核心为面向石油行业，培养未来从事石油工程领域的设计、施工与管理、技术应用与产品开发等工作，具备解决石油工程领域复杂工程问题能力的应用型人才。在其课程体系中，核心课程包括“渗流力学”“油层物理”“油田化学”等基础课程以及“钻完井工程”“采油工程”“油藏工程”等专业课程[5]。计算机相关的课程主要为大学计算机基础、C语言或VB语言程序设计，在整个培养方案中占比较少。为了培养服务石油行业数字化转型、智能化提升的专业人才，首先在培养目标上增加掌握基本的大数据和人工智能技术等相关表述，并在课程设计上调整或增开相关课程。如考虑到Python语言在人工智能领域的优势，可以考虑将C语言或VB语言程序设计课程改为Python程序设计。增加“数据库与大数据技术”“人工智能技术”“数据挖掘分析”等课程，同时考虑将这些课程与石油工程专业背景有机结合，建设人工智能与智慧油田等特色课程，使学生在学习人工智能等新一代信息技术的同时，充分了解这些技术在石油工程中的应用场景。在此基础上，配套石油工程大数据及智慧油田等实践环节，进一步培养学生学以致用的能力。需要注意的是，增设人工智能相关课程必然带来原培养方案中部分专业课程的删减或学时的压缩。在培养方案更新时，一方面要与油田专家充分沟通，厘清油田需求，做到合理更新。另一方面，通过第二课堂、增加课后大作业、丰富课外教学资源等手段，确保常规专业课程的教学内容和教学质量达质达标。此外，培养方案的更新是涉及学生培养的重大问题，建议通过渐进式探索的方式实施。有条件的高校可以通过组建“智慧油田”教改班的方式，优先吸纳一部分对石油工程和计算机同时感兴趣的同学开展教学改革探索，为后续培养方案的更新提供更科学的支撑。
（二）借助数字化手段提升实践教学水平
石油工程专业实践教学一直面临成本高、不可及、不可视等一系列问题；石油设备复杂庞大、成本高昂、工艺流程复杂；大量设备处于高温高压运行状态，且油气易燃易爆，安全风险高；校内难以建设相关实践教学设备，现场实践受安全规范等限制，无法近距离接触。随着数字化技术的不断发展，虚拟现实、数字孪生等技术手段的涌现，能够在计算机世界中构建真实的石油工程场景，并提供交互式体验。服务行业转型升级的石油工程专业建设，应充分利用这些数字化手段，建设一批虚拟仿真、虚实结合的实践教学项目，使不可视、不可及的作业场景可视化；使不可控、不可逆的场景重复再现化；使高风险、高污染作业安全环保化；使高成本、高消耗作业经济化；使供液大场面、复杂作业情景可缩放化[6]。在此基础上，打造新一代数字化、智能化虚拟仿真实践教学中心，切实提升学生的石油工程实践能力的同时，让学生充分感受数字化转型带来的变革，充分认识现代技术、现代工具对于产业升级的重要性。数字化实践教学资源的另外一个优势在于便于共享。目前各个高校的石油工程专业以及石油企业均建设了一定数量的数字化实践教学与培训资源，如果能将这些资源进一步整合共享，将形成庞大的实践教学资源库，进一步丰富学生的实践教学手段，提升实践能力。为此，应积极开展高校间、高校与石油企业间的沟通与合作，谋求共识，制定数字化实践教学资源建设的统一规范，以互联网云计算为基础搭建实践教学资源共享平台，有效提高资源共享率[7]。通过虚拟实践，为学生提供专业技能实践能力提升、智能化技术提升的机会，促进学生将理论转化为实践、将专业技能与新一代信息技术相结合。
（三）积极开展面向国际化的人才培养改革
国际化人才需要在三个能力方面着力。首先是国际水平的专业技术能力。让学生在掌握基础知识的同时，了解石油工程领域科技前沿，从而帮助所在企业进一步提升产品及技术的科技含量，提升国际竞争力。其次是语言交流能力。要求学生在具备基本的外语综合应用能力基础上，能够顺畅开展本专业领域的国际间技术交流和商务合作。最后是文化沟通能力。开展石油工程的国际化交流，不仅要掌握外语，同时要了解国际化思维方式，具备国际化眼光，能尊重理解不同的文化差异、宗教信仰、风俗习惯等。以上能力的培养具有多个实现路径，一方面可以通过进一步完善课程体系和教学设计来实现，如开设双语课程、在现有专业课程中增加国际前沿技术的内容等；另一方面还可以组织各类国际化活动，如外语演讲比赛、海外专家讲座、国际石油论坛、国际创新创业竞赛活动等，营造良好的交流氛围。此外，还可以与海外高校开展合作，开展“2+2”合作办学等联合培养，为学生搭建通畅的对外交流平台。随着来华留学生人数的不断增加，国际化人才培养的内涵需要进一步推广，不仅包括对中国学生的国际化能力培养，同时还应重视对来华留学生的能力培养。国际化人才培养还需要进一步提升教师队伍的国际化水平，有必要引进一批具有海外学术背景的石油工程专业教师，同时通过各种渠道支持青年教师到国外高水平大学或研究机构访学研修，与国外专家团队建立密切的合作关系，共同开展科学研究等，提升教师队伍的国际化程度[8]。此外，积极邀请海外专家学者来校开展短期讲学，丰富和完善海外专家学者参与国内学生培养和科研合作的机制，助力国际化人才培养工作。
三、结语
