自动化如何推动能源行业

　　能源行业的自动化取得了显著进步，从基础机械化发展到集成人工智能(AI)、机器学习(ML)和物联网(IoT)的复杂系统。如今，这些技术推动了整个能源行业的快速发展，提高了效率，降低了成本，并提高了系统的可靠性。

　　那么，能源公司如何平衡自动化的优势与劳动力转移、网络安全问题和其他挑战呢?

　　这篇博文探讨了能源行业自动化的现状，强调了关键趋势和案例研究，概述了实施的诸多好处和挑战，并研究了其对能源行业的影响。

　　能源工业自动化的现状

　　自20世纪中期以来，能源技术稳步发展，从基本的机械化发展到可编程逻辑控制器(PLC)和监控与数据采集(SCADA)系统。这些进步使能源生产和分配过程的监测、控制和优化变得更加复杂，为当今先进的自动化解决方案奠定了基础。

　　当前趋势

　　在颠覆性技术进步的推动下，能源行业正在见证自动化的快速发展。主要趋势包括:

　　人工智能驱动的分析:公司越来越多地使用预测性维护的人工智能，可将设施停机时间减少多达15%，将劳动生产率提高多达20%，并将新设备成本降低3%-5%。

　　数字双胞胎:的使用模拟和增强能源系统的数字双胞胎变得越来越普遍，提高了运营效率并减少了停机时间。

　　智能电网:截至2024年，近10，000个公用事业规模的太阳能光伏(PV)项目美国各地都在运行或开发中。这一可观的数字凸显了该国公用事业规模太阳能的快速增长和采用。这最大的太阳能农场在美国，太阳之星使用170万块太阳能电池板，在加利福尼亚州占地3200多英亩。公用事业规模的太阳能项目的增加符合更广泛的能源行业趋势。美国能源信息管理局报道称，2023年新增发电能力的一半以上来自太阳能，进一步强调了太阳能在该国能源组合中的重要作用。

　　石油、天然气和可再生能源行业的案例研究

　　英国石油公司和壳牌公司都通过在石油和天然气行业实施预测性维护系统取得了成功。这些人工智能驱动的能力据报道，帮助壳牌降低了20%的维护成本，估计每年节省20亿美元。

　　和通用电气公司开发人工智能/人工智能工具到2030年，使用数字孪生机预计将减少10%的风力涡轮机物流和安装成本，每年为全球风力产业节省26亿美元。

　　自动化的主要优势

　　自动化有很多好处，比如提高能源行业的运营效率、安全性和决策能力。以下是一些主要优势:

　　效率和生产力:自动化显著提高了能源行业的运营效率和生产率，使公司获得了更大的控制权。能源公司可以通过自动化日常任务和流程来简化运营、减少人工干预并最大限度地减少错误。这导致更快和更可靠的能源生产和分配。自动化系统还可以优化发电厂和电网的运行，确保更高效的能源生产和输送。公司可以实现更高的生产力水平，更有效地满足能源需求，并保持市场竞争优势。

　　成本降低:自动化最引人注目的好处之一是它有可能通过简化能源生产和分配的各个方面来降低成本。自动化系统有助于减少人工需求、维护成本和因设备故障导致的停机时间。它们还有助于提高盈利能力和项目财务稳定性，有助于实现更可持续的业务模式。

　　安全改进:自动化对于提高工人安全性和降低环境风险至关重要。自动化系统可以执行危险的任务，否则会将人置于危险之中，例如监测和控制高压系统，处理危险材料，以及检查偏远或危险的地方。此外，自动化有助于监控和控制环境因素，降低事故发生的可能性，并将潜在事故的影响降至最低。它还保护工人，并帮助公司遵守严格的安全和环境法规。

　　数据驱动的决策制定:借助高级数据分析，自动化使决策更容易。自动化系统从能源生产和分配网络中的各种传感器和设备收集大量数据。然后对这些数据进行实时分析，以提供对工作绩效、设备健康状况和市场趋势的宝贵见解。利用这些信息，能源公司可以做出有关优化运营、提高能源效率和快速响应市场变化的明智决策。数据驱动的决策制定提高了战略规划、风险管理和整体业务敏捷性。

　　挑战和考虑

　　能源部门自动化的引入既创造了机遇，也带来了挑战。解决技术、人员和监管问题对于成功实施至关重要。

　　技术壁垒:在能源部门实施自动化会带来技术挑战，包括将新的自动化系统与现有基础设施相集成。许多能源公司依赖过时的系统，这些系统无法与现代自动化技术无缝集成。例如，采用智能电网技术需要对现有电网基础设施进行大规模升级，这既昂贵又耗时。能源部门还必须优先考虑强大的网络安全措施，以保护自动化系统免受潜在的网络攻击——这是全球各行业的一个主要关切。事实上，39%接受调查的全球专家认为网络攻击是全球五大风险之一世界经济论坛《2024年全球风险报告》.

　　劳动力影响:自动化对能源部门的劳动力产生了深远的影响。虽然它提高了效率和安全性，但也引发了人们对就业机会流失的担忧。炼油厂日常维护任务的自动化减少了对人工的需求，这可能会导致失业。国际能源署(IEA)指出，在解决不同行业技能短缺的同时，显然需要培训和再培训，以留住行业内有知识的人才2024年世界能源展望报告. 壳和碱基对已经启动了广泛的培训计划，以帮助员工获得新的数据分析、机器人和人工智能技能，确保他们在自动化环境中保持相关性。

　　“新的清洁能源经济为刺激地方经济和提高工人的生活质量提供了大量机会。但要获得这些好处并防止技能差距进一步扩大，需要公共和私营部门都投资于教育和培训，”国际能源机构的《2024年世界能源展望》报告称。

　　监管和道德问题:在能源部门实现自动化还涉及监管和道德方面的考虑。监管机构通常有严格的要求来确保自动化系统的安全性和可靠性。自动化技术对环境的影响，例如电子废物和能源消耗的增加，也将影响全球的净零目标和可持续性标准。

　　能源工业的前景

　　联合国的可持续发展目标7旨在确保到2030年所有人都能获得负担得起的、可靠的、可持续的现代能源，强调能源效率和可再生能源。

　　许多其他计划和战略正在进行中，以提高各个部门的能源效率。

　　能源组合

　　全球正在向可再生能源——如太阳能、风能、水能和地热——转变。这些能源越来越具有成本竞争力，并被用于减少对化石燃料的依赖和缓解气候变化。使能源组合多样化可以增强能源安全，降低供应中断的脆弱性。

　　分散和分布式发电

　　分布式能源——包括屋顶太阳能电池板、小型风力涡轮机和基于社区的项目——正变得越来越普遍。这一趋势减少了对集中式发电厂的依赖，增强了能源弹性。举个例子，美国能源部波多黎各能源恢复基金旨在支持波多黎各的电网恢复能力，以在2050年前利用可再生能源满足其电力需求。超过4 . 5亿美元用于屋顶太阳能和电池储存装置，重点是该地区最脆弱的居民。

　　存储技术

　　电池技术和其他创新存储解决方案(如水电、压缩空气能源和储热)的进步对于将大量风能和太阳能纳入电网至关重要。储能装置据彭博社报道，到2030年，预计将超过2021年在线容量的15倍，美国和中国可能占全球存储安装量的一半以上。

　　制氢

　　利用可再生能源或化石燃料生产的清洁氢气，利用碳捕获技术，有助于更可持续的未来和更大的能源安全。氢的长期储存能力支持在电力系统中使用各种可再生能源。

　　核能

　　小型模块化反应堆(SMRs)可用于分散和分布式发电。与传统反应堆相比，它们的尺寸和产量更小。世界各地的各种公司和组织正在开发小型核能反应堆，试点项目和示范正在进行中。

　　大规模互联器

　　全球不同地区正在以独特的方式采用能源行业的自动化并从中受益:

　　欧洲 是能源自动化领域的领导者，德国和丹麦等国走在前列。德国的Energiewende(能源过渡)倡议旨在使该国的能源系统更加可持续和高效。自动化技术是该计划不可或缺的一部分，有助于管理可再生能源的间歇性并稳定电网。

　　亚太国家包括中国和印度在内的许多国家正在迅速采用能源自动化来可持续地满足其不断增长的能源需求。中国对…的投资智能电网技术预计到2025年将达到近230亿美元，这是由于需要支持其庞大的可再生能源基础设施。

　　美国和加拿大正在利用自动化来更新老化的能源基础设施。美国能源部电网现代化计划旨在通过部署先进的自动化技术来创建更具弹性和效率的网格。

　　可持续自动化

　　自动化对于促进能源行业的可持续发展和减少碳足迹至关重要。通过自动化能源管理流程，公司可以显著减少能源浪费并优化可再生能源。主要例子包括:

　　自动需求响应(ADR):ADR系统根据供应条件自动调整能源消耗，有助于平衡电网，减少对化石燃料的依赖。

　　预测性维护:自动化系统可以预测设备可能出现故障的时间，以便及时进行维护，防止能量损失和停机。

　　可再生能源整合:自动化有助于将太阳能和风能等可再生能源无缝集成到电网中。通过根据实时数据动态调整能量流，自动化系统可确保绿色能源的最大利用率。

　　能源自动化的未来是光明的，创新有望提高效率、促进可持续性并带来显著的经济效益。