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2024.10.12來源: 光明網(wǎng)編輯:媒體部
【環(huán)球科技視野】
作者:張芳 任天佩(分別系清華大學(xué)公共管理學(xué)院副教授,清華大學(xué)公共管理學(xué)院博士研究生)
引言:當(dāng)前全球發(fā)展和安全形勢錯綜復(fù)雜,能源安全與環(huán)境可持續(xù)性是擺在各國面前的雙重難題。能源是工業(yè)的糧食、國民經(jīng)濟(jì)的命脈。全球“雙碳”目標(biāo)的緊迫要求以及頻繁出現(xiàn)的極端天氣,正不斷給能源供應(yīng)體系帶來波動和挑戰(zhàn)。幸運的是,一種新興技術(shù)——大模型技術(shù),創(chuàng)造了能源技術(shù)創(chuàng)新與競爭新機(jī)遇。大模型技術(shù)不僅為能源產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新提供了無限可能,也為全球綠色轉(zhuǎn)型開辟了新道路。
全球視野:多重危機(jī)下的能源安全挑戰(zhàn)
在全球范圍內(nèi),能源安全正面臨前所未有的挑戰(zhàn),世界進(jìn)入多重危機(jī)時代。地緣政治風(fēng)云變幻、經(jīng)濟(jì)增長疲軟乏力、民粹主義加速崛起和氣候變化加劇等問題相互交織,成為多國面臨的難題。傳統(tǒng)的能源增長模式、能源管理手段與全球合作秩序正逐漸失效,人類面臨重大治理挑戰(zhàn)。
首先,地緣政治將能源博弈擺上棋局,全球政治風(fēng)暴使得能源市場面臨極大不確定性。地緣政治沖突直接影響能源供給,造成能源價格劇烈震動。國家間的局部熱戰(zhàn)直接影響能源生產(chǎn)設(shè)施和運輸路線,并擾動能源供需市場。例如,隨著中東緊張局勢升級,全球能源市場變得越來越不穩(wěn)定。2024年,北亞現(xiàn)貨液化天然氣價格飆升至每百萬英熱單位11美元,自2月底以來已攀升約40%。若中東局勢再度惡化,一旦伊朗關(guān)閉霍爾木茲海峽,亞洲液化天然氣價格可能會上漲至歷史新高,達(dá)到每百萬英熱單位100美元以上。
其次,大國競爭和貿(mào)易保守主義浪潮加速產(chǎn)業(yè)競爭,擾亂全球能源產(chǎn)業(yè)鏈安全。大國博弈促使歐美國家進(jìn)一步加強(qiáng)能源關(guān)鍵材料和技術(shù)的投入,甚至違背經(jīng)濟(jì)規(guī)律推動新能源產(chǎn)業(yè)鏈向本土或者盟國轉(zhuǎn)移,以期快速實現(xiàn)控制能源產(chǎn)業(yè)鏈。近年來,美國和歐盟采取一系列措施吸引新能源產(chǎn)業(yè)向本土轉(zhuǎn)移,降低對外國產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈的依賴。比如美國通過實施《降低通貨膨脹法案》,特別規(guī)定只有在北美生產(chǎn)的電動汽車和其電池組件才能享受投資稅收抵免和生產(chǎn)稅收抵免等優(yōu)惠政策。然而,這些本土化趨勢事實上嚴(yán)重破壞市場規(guī)則和國際經(jīng)貿(mào)秩序,威脅全球產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈穩(wěn)定,也阻礙了全球共同應(yīng)對氣候變化的進(jìn)程。
再次,能源關(guān)鍵技術(shù)中隱藏安全漏洞嚴(yán)重威脅著能源部門的網(wǎng)絡(luò)安全。隨著全球能源部門日益向數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型,能源部門的關(guān)鍵技術(shù)在提供便利的同時,也暴露出一些嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)安全漏洞。近年來,全球范圍內(nèi)多家能源企業(yè)和設(shè)備遭到黑客攻擊。2023年底,某能源集團(tuán)的相關(guān)數(shù)據(jù)被黑客團(tuán)伙在暗網(wǎng)上以50比特幣的價格拍賣,泄露數(shù)據(jù)涵蓋了財務(wù)數(shù)據(jù)、設(shè)計圖紙、職工信息等敏感內(nèi)容。2024年,據(jù)日本媒體《產(chǎn)經(jīng)新聞》報道,由工控電子制造商CONTEC公司生產(chǎn)的光伏監(jiān)控系統(tǒng)中的800臺遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備遭黑客組織劫持。這些事件啟示我們,技術(shù)依賴帶來的安全隱患不容忽視。
此外,新舊能源轉(zhuǎn)型不平衡和能源系統(tǒng)復(fù)雜性提升帶來斷層危機(jī)。目前,全球110多個國家已承諾到2050年實現(xiàn)碳中和,預(yù)計未來新能源在整個電力系統(tǒng)中的裝機(jī)量占比和發(fā)電量占比將有可能超過90%;同時在需求側(cè)由于靈活用電需求增加、隨機(jī)性加大,供電管理更為復(fù)雜。據(jù)國際能源署預(yù)測,到2025年,全球電動汽車數(shù)量將達(dá)到2億輛,在充電高峰期,大規(guī)模的電動汽車充電需求可能會導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷劇增,威脅電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時一旦新能源的發(fā)展與舊能源的退役不同步,或發(fā)生供需不平衡,都將導(dǎo)致能源系統(tǒng)出現(xiàn)波動,威脅整體能源安全。
最后,全球氣候生態(tài)危機(jī)使得能源系統(tǒng)面臨著極端天氣的重重考驗。極端氣候事件的頻發(fā)不僅是環(huán)境問題,更是能源問題。數(shù)據(jù)顯示,過去20年間,全球的洪水災(zāi)害數(shù)量從1389起上升到3254起,增加了兩倍多;風(fēng)暴災(zāi)害,發(fā)生數(shù)量從1457起上升到2034起;此外,干旱、山火、極端氣溫的發(fā)生次數(shù)均明顯增加。極端天氣不僅給電網(wǎng)帶來了巨大的負(fù)荷,還導(dǎo)致了一系列的電力供應(yīng)問題。2024年6月24日,由于高溫天氣持續(xù)不斷,埃及將全境停電措施延長至6月30日,且每日停電時間從2小時增加至3小時。7月9日,颶風(fēng)“貝利爾”登陸美國得克薩斯州,超過250萬戶家庭和企業(yè)失去電力供應(yīng),大面積停電事件持續(xù)了2周以上。
大模型技術(shù):前所未有的變革機(jī)會
大模型技術(shù),作為當(dāng)代科技發(fā)展的佼佼者,正在為全球能源領(lǐng)域帶來前所未有的變革機(jī)會。中國、美國、英國、日本和印度等國家,正全力推動大模型技術(shù)在能源安全和綠色轉(zhuǎn)型中集成與應(yīng)用,為全球能源治理提供了新的思路和解決方案。
大模型技術(shù)重塑能源知識生成模式,加速能源技術(shù)創(chuàng)新突破。2024年,來自普林斯頓大學(xué)的研究團(tuán)隊在《自然》雜志上刊文,人工智能助力實現(xiàn)核聚變研究取得重大突破,人工數(shù)智模型進(jìn)行訓(xùn)練能預(yù)測出潛在的等離子體不穩(wěn)定性,提前300毫秒進(jìn)行預(yù)測并提供反應(yīng)策略,從而提高了能源輸出的穩(wěn)定性和效率,使我們離穩(wěn)定、高效核聚變能源又近了一步。此外,通過大規(guī)模的數(shù)據(jù)分析和模型預(yù)測,機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)為可再生能源技術(shù)的開發(fā)提供了更加精確和可靠的解決方案。來自中國、加拿大和新加坡的研究團(tuán)隊在《自然》子刊《自然評論材料》上探討了機(jī)器學(xué)習(xí)如何加速新能源材料的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化。利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù),研究人員能夠預(yù)測新材料的特定性能,生成具有所需特性的新材料結(jié)構(gòu),了解可再生能源的使用和生成模式,并優(yōu)化能源的存儲和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
大模型技術(shù)與能源場景的豐富數(shù)據(jù),助力智能工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)培育。美國政府高度重視大模型技術(shù)在能源產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用,通過一系列頂層設(shè)計加快培育本土化智能生態(tài)系統(tǒng)。2023年,美國能源部發(fā)布了《面向科學(xué)、能源和安全的人工智能》報告,并通過量子計算計劃部署了百億億次級計算系統(tǒng),這一項目將借助能源產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)源進(jìn)行復(fù)雜建模及仿真,進(jìn)一步提高能源產(chǎn)業(yè)的人工智能實力。在最新發(fā)布的《能源領(lǐng)域AI前沿研究方向》報告中,美國能源部再次突出強(qiáng)調(diào)了人工智能在未來能源開發(fā)和管理中的重要性。在中國北部的鄂爾多斯市,一個由大模型技術(shù)驅(qū)動的礦山項目正在改變傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)的面貌。鄂爾多斯發(fā)布的礦鴻操作系統(tǒng),僅兩年內(nèi)實現(xiàn)9次迭代,通過設(shè)備利舊、算法提升和系統(tǒng)聯(lián)動提升能源操作系統(tǒng)效率,推動區(qū)域能源產(chǎn)業(yè)智能化轉(zhuǎn)型。大模型技術(shù)使得礦山運營更加高效安全,極大地減少了能源開采過程中的環(huán)境破壞。
大模型支撐跨時空多維耦合能源系統(tǒng)新平衡,加速清潔能源安全和高效轉(zhuǎn)型。2022年8月,受夏季極端高溫天氣影響,特斯拉公司在缺電情況最為嚴(yán)峻的美國加利福尼亞州舉辦了一場緊急響應(yīng)活動。散布在加州各地的2300多名特斯拉用戶通過虛擬電廠,將家用儲能設(shè)備“能量墻”中存儲的電能輸送至最缺電的地方。這些家庭用戶共同提供的電力達(dá)到了16兆瓦,在高峰時段有效緩解了電力供應(yīng)的壓力。在建筑領(lǐng)域,法國達(dá)索公司成功開發(fā)了先進(jìn)的電氣設(shè)備數(shù)字孿生仿真模型,通過高精度的仿真和模型優(yōu)化整體能源消耗。模型使設(shè)計師能夠在虛擬環(huán)境中創(chuàng)建、測試并完善電氣系統(tǒng)的布局和功能,用戶則可以直接影響和調(diào)整自己居住或工作空間的電氣配置,以適應(yīng)個人的舒適偏好和節(jié)能需求。
大模型技術(shù)提升國家和全球能源治理的現(xiàn)代化和前瞻性,提升極端情境下的能源供應(yīng)安全和韌性。《自然》雜志上發(fā)表的伏羲氣候氣象大模型,能提前15天準(zhǔn)確預(yù)測全球天氣變化,比如氣溫、風(fēng)速和氣壓等天氣參數(shù)。2024年6月,中國氣象局發(fā)布人工智能全球中短期預(yù)報系統(tǒng)“風(fēng)清”、人工智能臨近預(yù)報系統(tǒng)“風(fēng)雷”和人工智能全球次季節(jié)—季節(jié)預(yù)測系統(tǒng)“風(fēng)順”。這項技術(shù)的應(yīng)用,極大提高了電力系統(tǒng)的風(fēng)險防控能力,最大程度地減少自然災(zāi)害帶來的影響。在利比里亞,世界銀行使用先進(jìn)的大模型技術(shù)來精確識別和優(yōu)先處理需要電氣化服務(wù)的關(guān)鍵區(qū)域,從而實現(xiàn)基于成本效益的電氣化策略。該項目預(yù)計到2030年將為超過100萬戶家庭提供電力,其中至少三分之一需要小型電網(wǎng)或離網(wǎng)太陽能解決方案。
前沿探索:能源革新中的可能與挑戰(zhàn)
雖然大模型技術(shù)在能源領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力,但其實施過程中也面臨諸多挑戰(zhàn)。
首先,大模型技術(shù)發(fā)展與能源技術(shù)發(fā)展之間存在天然的不平衡。大模型技術(shù)更新速度很快,迭代快;而能源技術(shù)要求穩(wěn)定,從開始的技術(shù)示范到最后推廣應(yīng)用需要經(jīng)歷漫長過程。此外,能源專家與大模型專家之間的知識距離和認(rèn)知差距使得合作模式的建立也成為一大難題。
其次,數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)是大模型技術(shù)必須解決的重要問題,這些技術(shù)的應(yīng)用有可能加劇能源系統(tǒng)本身的網(wǎng)絡(luò)安全問題。保護(hù)敏感數(shù)據(jù)不被未授權(quán)訪問,同時確保操作的透明度和可審計性,對于維護(hù)公眾信任和確保系統(tǒng)安全至關(guān)重要。在全球范圍內(nèi),如何保證這些復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)在多變環(huán)境中的魯棒性和可靠性,是技術(shù)研發(fā)和政策制定中不可忽視的關(guān)鍵議題。
再次,大模型技術(shù)依賴大量的數(shù)據(jù)輸入和強(qiáng)大的計算能力,這對許多國家的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施提出了更高要求。在全球范圍內(nèi),技術(shù)發(fā)展的不平衡問題可能加劇。能源和人工智能技術(shù)強(qiáng)國與落后發(fā)展中國家之間的數(shù)字鴻溝若進(jìn)一步擴(kuò)大,將引發(fā)新的國際公平性問題。
最后,潛在的社會影響和倫理風(fēng)險也不容忽視。自動化和智能化的提升可能會導(dǎo)致就業(yè)替代問題,特別是傳統(tǒng)能源部門的職位可能會因技術(shù)進(jìn)步而減少。同時,數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策系統(tǒng)可能由于數(shù)據(jù)偏見導(dǎo)致歧視問題,需要通過嚴(yán)格的數(shù)據(jù)管理和算法審查來加以控制和糾正。
盡管存在挑戰(zhàn),大模型技術(shù)的故事才剛剛開始。隨著全球科技能力的提升和國際合作的深化,這項技術(shù)預(yù)計將成為推動全球能源產(chǎn)業(yè)向更安全、更高效、更綠色方向轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要驅(qū)動力。在未來,我們將見證大模型技術(shù)如何在全球舞臺上續(xù)寫其輝煌的篇章,不僅在提高能效和減少排放方面發(fā)揮作用,更在全球應(yīng)對氣候變化的斗爭中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
來源:《光明日報》(2024年10月10日 14版)