引言：當前全球發(fā)展和安全形勢錯綜復雜，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、國民經濟的命脈。全球“雙碳”目標的緊迫要求以及頻繁出現(xiàn)的極端天氣，正不斷給能源供應體系帶來波動和挑戰(zhàn)。幸運的是，一種新興技術——大模型技術，創(chuàng)造了能源技術創(chuàng)新與競爭新機遇。大模型技術不僅為能源產業(yè)的創(chuàng)新提供了無限可能，也為全球綠色轉型開辟了新道路。
全球視野：多重危機下的能源安全挑戰(zhàn)
在全球范圍內，能源安全正面臨前所未有的挑戰(zhàn)，世界進入多重危機時代。地緣政治風云變幻、經濟增長疲軟乏力、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)直接影響能源生產設施和運輸路線，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，達到每百萬英熱單位100美元以上。
其次，大國競爭和貿易保守主義浪潮加速產業(yè)競爭，擾亂全球能源產業(yè)鏈安全。大國博弈促使歐美國家進一步加強能源關鍵材料和技術的投入，甚至違背經濟規(guī)律推動新能源產業(yè)鏈向本土或者盟國轉移，以期快速實現(xiàn)控制能源產業(yè)鏈。近年來，美國和歐盟采取一系列措施吸引新能源產業(yè)向本土轉移，降低對外國產業(yè)鏈和供應鏈的依賴。比如美國通過實施《降低通貨膨脹法案》，特別規(guī)定只有在北美生產的電動汽車和其電池組件才能享受投資稅收抵免和生產稅收抵免等優(yōu)惠政策。然而，這些本土化趨勢事實上嚴重破壞市場規(guī)則和國際經貿秩序，威脅全球產業(yè)鏈供應鏈穩(wěn)定，也阻礙了全球共同應對氣候變化的進程。
再次，能源關鍵技術中隱藏安全漏洞嚴重威脅著能源部門的網絡安全。隨著全球能源部門日益向數(shù)字化和智能化轉型，能源部門的關鍵技術在提供便利的同時，也暴露出一些嚴重的網絡安全漏洞。近年來，全球范圍內多家能源企業(yè)和設備遭到黑客攻擊。2023年底，某能源集團的相關數(shù)據(jù)被黑客團伙在暗網上以50比特幣的價格拍賣，泄露數(shù)據(jù)涵蓋了財務數(shù)據(jù)、設計圖紙、職工信息等敏感內容。2024年，據(jù)日本媒體《產經新聞》報道，由工控電子制造商CONTEC公司生產的光伏監(jiān)控系統(tǒng)中的800臺遠程監(jiān)控設備遭黑客組織劫持。這些事件啟示我們，技術依賴帶來的安全隱患不容忽視。
此外，新舊能源轉型不平衡和能源系統(tǒng)復雜性提升帶來斷層危機。目前，全球110多個國家已承諾到2050年實現(xiàn)碳中和，預計未來新能源在整個電力系統(tǒng)中的裝機量占比和發(fā)電量占比將有可能超過90%；同時在需求側由于靈活用電需求增加、隨機性加大，供電管理更為復雜。據(jù)國際能源署預測，到2025年，全球電動汽車數(shù)量將達到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致電網負荷劇增，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，全球的洪水災害數(shù)量從1389起上升到3254起，增加了兩倍多；風暴災害，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帶來了巨大的負荷，還導致了一系列的電力供應問題。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“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，大面積停電事件持續(xù)了2周以上。
大模型技術：前所未有的變革機會
大模型技術，作為當代科技發(fā)展的佼佼者，正在為全球能源領域帶來前所未有的變革機會。中國、美國、英國、日本和印度等國家，正全力推動大模型技術在能源安全和綠色轉型中集成與應用，為全球能源治理提供了新的思路和解決方案。
大模型技術重塑能源知識生成模式，加速能源技術創(chuàng)新突破。2024年，來自普林斯頓大學的研究團隊在《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)智模型進行訓練能預測出潛在的等離子體不穩(wěn)定性，提前300毫秒進行預測并提供反應策略，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)分析和模型預測，機器學習技術為可再生能源技術的開發(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隊在《自然》子刊《自然評論材料》上探討了機器學習如何加速新能源材料的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)化。利用機器學習技術，研究人員能夠預測新材料的特定性能，生成具有所需特性的新材料結構，了解可再生能源的使用和生成模式，并優(yōu)化能源的存儲和轉換系統(tǒng)。
大模型技術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在能源產業(yè)的應用，通過一系列頂層設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、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業(yè)大數(shù)據(jù)源進行復雜建模及仿真，進一步提高能源產業(yè)的人工智能實力。在最新發(fā)布的《能源領域AI前沿研究方向》報告中，美國能源部再次突出強調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，一個由大模型技術驅動的礦山項目正在改變傳統(tǒng)能源產業(yè)的面貌。鄂爾多斯發(fā)布的礦鴻操作系統(tǒng)，僅兩年內實現(xiàn)9次迭代，通過設備利舊、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)域能源產業(yè)智能化轉型。大模型技術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峻的美國加利福尼亞州舉辦了一場緊急響應活動。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到了16兆瓦，在高峰時段有效緩解了電力供應的壓力。在建筑領域，法國達索公司成功開發(fā)了先進的電氣設備數(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整自己居住或工作空間的電氣配置，以適應個人的舒適偏好和節(jié)能需求。
大模型技術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天準確預測全球天氣變化，比如氣溫、風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報系統(tǒng)“風清”、人工智能臨近預報系統(tǒng)“風雷”和人工智能全球次季節(jié)—季節(jié)預測系統(tǒng)“風順”。這項技術的應用，極大提高了電力系統(tǒng)的風險防控能力，最大程度地減少自然災害帶來的影響。在利比里亞，世界銀行使用先進的大模型技術來精確識別和優(yōu)先處理需要電氣化服務的關鍵區(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或離網太陽能解決方案。
前沿探索：能源革新中的可能與挑戰(zhàn)
雖然大模型技術在能源領域展現(xiàn)出巨大的潛力，但其實施過程中也面臨諸多挑戰(zhàn)。
首先，大模型技術發(fā)展與能源技術發(fā)展之間存在天然的不平衡。大模型技術更新速度很快，迭代快；而能源技術要求穩(wěn)定，從開始的技術示范到最后推廣應用需要經歷漫長過程。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)安全和隱私保護是大模型技術必須解決的重要問題，這些技術的應用有可能加劇能源系統(tǒng)本身的網絡安全問題。保護敏感數(shù)據(jù)不被未授權訪問，同時確保操作的透明度和可審計性，對于維護公眾信任和確保系統(tǒng)安全至關重要。在全球范圍內，如何保證這些復雜的技術系統(tǒng)在多變環(huán)境中的魯棒性和可靠性，是技術研發(fā)和政策制定中不可忽視的關鍵議題。
再次，大模型技術依賴大量的數(shù)據(jù)輸入和強大的計算能力，這對許多國家的技術基礎設施提出了更高要求。在全球范圍內，技術發(fā)展的不平衡問題可能加劇。能源和人工智能技術強國與落后發(fā)展中國家之間的數(shù)字鴻溝若進一步擴大，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險也不容忽視。自動化和智能化的提升可能會導致就業(yè)替代問題，特別是傳統(tǒng)能源部門的職位可能會因技術進步而減少。同時，數(shù)據(jù)驅動的決策系統(tǒng)可能由于數(shù)據(jù)偏見導致歧視問題，需要通過嚴格的數(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，這項技術預計將成為推動全球能源產業(yè)向更安全、更高效、更綠色方向轉型發(fā)展的重要驅動力。在未來，我們將見證大模型技術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，更在全球應對氣候變化的斗爭中發(fā)揮關鍵作用。
（作者：張芳 任天佩，分別系清華大學公共管理學院副教授，清華大學公共管理學院博士研究生）
編輯：李華山
