技術革命襲來，顛覆了從零售到生產再到運輸的眾多行業。如今網購成為許多人的每日必修課，而使用軟件叫車更是讓人覺得溫暖。不過，技術帶來的顛覆遠比人們想象的更為深遠，特別是當它發生在諸如石油、天然氣和電力這些傳統行業時。

    復雜系統的智能管理、精細化的大數據分析和自動化技術三極驅動的智能化趨勢極有可能攻占能源領域這個新的堡壘。

1.頁巖氣的沖擊

    過去的十年間，技術創新已經改寫了能源行業，首先要提的是頁巖油氣革命。從2005年起，隨著水平鉆探和水力壓裂（也叫液壓破碎法）兩項新技術的應用，石油公司能夠從頁巖盆地開采頁巖氣和頁巖油，給石油市場增加了新的供給。

    工程師開始是垂直鉆孔，然后將鉆頭沿著頁巖接縫向側面鉆探，再注入高壓力的水、沙子與化學物質將頁巖層壓裂從而撬動巖石注入碳氫化合物。這項新技術促使油價從2008年7月歷史最高價的每桶145美元降低到今天不到當年價格的三分之一，也讓石油的供給更加靈活地反應了市場的需求，更導致世界主要石油輸出國組織歐佩克OPEC對全球原油價格的影響日漸式微。

    這一切只是剛剛開始。復雜系統的智能管理、大數據分析、自動化技術正在重塑能源行業，并極大地促進了能源公司的生產力與靈活性的提高。這些變革不僅發生在油氣行業，也悄然給電力生產和運輸企業帶來改變。一個新的電力產業正在出現——既能實現分散管理與用戶友好，還能將不同來源的電流整合進高度安全可靠的電網中。未來幾年，這些新趨勢會促進能源豐沛、低價的態勢，能源供給的效率與對市場的響應比歷史上任何時代都更高效、靈活。

    這場變革不會是一帆風順的，所帶來的好處也不會讓所有國家和從業人員雨露均沾。主要產油國、經濟收入幾乎依賴傳統能源的國家將受到沉重打擊；面對自動化技術的沖擊，低技能工人的工作機會也危在旦夕。更為重要的是，人們會更傾向于使用低廉的化石能源，這使得遏制全球變暖、實現大幅減排的目標難上加難。

2.復雜的智能管理

    基于復雜系統的智能管理，油氣生產企業才能在復雜地形環境下更加有效地進行油氣開采。大約15年前，借助影像工程學的發展，油氣公司可以輕松地在墨西哥灣、巴西沿海地區的深水區發現石油礦藏。當石油公司蜂擁而至要來開發這些資源時，深水作業以及穿透厚重的沉淀層與基層巖的技術要求又抬高了成本。到2014年，新的深水項目耗資巨大，只有油價達到每桶100美元時才能實現盈虧平衡；當油價從2014年初的100多美元/桶一路下滑到2015年1月不到50元/桶時，很多項目不得不停產。2016年年初，由于40%的部分屬于深水資源，一個預計日產四百萬桶石油的大型項目也被束之高閣。

    當鉆探項目停止時，急于削減成本的油氣企業開始重新思考他們所用到的復雜系統。深水開采活動頻率降低，意味著曾經緊俏的關鍵設備和服務現在處于閑置狀態，以石油鉆機每天的租價為例，現在降到過去的一半；企業通過改良基礎生產力，也能降低成本提高效率，例如鉆井平臺與采油平臺的標準化設計易于批量生產、降低成本，在生產中也不容易產生致命的延期與超量生產問題；油氣企業還在全行業內分享自己的經驗教訓，殼牌公司最近宣布將陸地頁巖油氣開采的技術——水平井鉆井以及注水技術，用于成熟的深水項目來增加生產力。

    正是基于上述創新，新上深水項目的平均盈虧平衡點急劇下降，墨西哥灣項目已經降到40～50美元/桶，這也讓墨西哥灣項目成為全球深水項目的領頭羊，其產量變化牽動著國際油價的漲跌。盡管石油價格持續低迷，但投資熱情卻再度回升，僅2016年全年和2017年上半年，就有十個深水項目通過投資審批。

    復雜系統的智能管理也在重塑電力行業。幾十年來，電力行業都是由煤電、核電、大型水電之類集中式、帶基本負荷的發電廠主導。過去20年間，政府開始補貼風能與太陽能發電并將其納入電力系統，來豐富自己國家的能源結構、創造新的就業機會，并減少溫室氣體排放。然而這些新能源在能源總盤子里所占比重太輕，難以對整個能源系統產生實質性的影響。

    如今可再生能源的成本已經直線下降，在電力供應中的份額大幅上升，開始改寫電力市場的格局。德國的風能與太陽能占全國能源總量的30%；美國夏威夷占到了四分之一，而這一局面讓傳統公用事業公司倍感糾結。今年3月，由于電網承受不起太陽能在下午產生的巨量電流，美國加州電網企業不得不關閉80千兆瓦時的加州可再生能源電廠，如果不盡快擴大電力存儲能力，此類的情況還要發生。在美國德克薩斯州的很多地方，當大風呼嘯而人們此時并不需要用電時，電價有時會是負數——換言之，電廠要花錢請客讓大家用他們發的電。沒有提前布局應對可再生能源沖擊的公用事業公司舉步維艱，德國四大公用事業公司的市場估值只有十年前的三分之一，雖然政府為可再生能源提供了很多的補貼，但這些企業購買傳統電力系統設備的巨額成本依然難以消化。

    可再生能源只是這場變革的一部分。在未來幾年，公用事業公司將實實在在地面臨更加小型化、分散化的“微電網”能源系統的挑戰。由消費者需求驅動，微電網十多年前開始出現，客戶主要是美國軍方這些財大氣粗但將電網的可靠性置于首位的客戶——即使大型電網突發停電事故，軍事基地也需要足夠的電力保持正常運轉。微電網的早期用戶也包括遠離傳統電網覆蓋區域、居住在偏遠地區的社區居民，例如阿拉斯加的居民。現如今，微電網已經普及到了大學校園和醫院，既能提供可靠的電力供應，還能利用多余的電力為建筑供熱或供冷，替用戶省錢。

    燃料電池、電池存儲系統（存儲可再生能源生產的多余電量），再加上精細化的軟件，這些新科技催生了愈加微小的能源系統——納微網，沃爾瑪之類的大型商超已經在引進這個系統。能源系統下一步的發展方向是更加細微的兆微網。雖然人們仍然連接在傳統電網上確保穩定性，但對于傳統電網提供電力的需求逐漸減少，這將促使政策制訂者制訂新的監管體系、營運企業創造新的商業模式。美國紐約州在積極地擁抱這個新趨勢，為投資分散式能源系統的公司提供大量的優惠政策，然而到目前為止還沒有研發出新電網如何與傳統電網融合的具體計劃。

3.大數據與自動化

    創新的第二個主要因素是更加完美的大數據分析。通過使用復雜的演算法來分析海量數據，石油公司更容易找到油氣礦藏并進行生產管理。正是基于大數據分析技術，以前需要一年時間進行分析的數據現在幾周內就可以完成，英國石油公司（BP）2017年4月宣布，在墨西哥灣現有采場又發現了另一個2億桶儲量的油礦。

    云處理系統更是如虎添翼，可以為規劃石油采掘場創建數百萬個場景方案提供選擇，石油公司通過評估優化方案可以提高5%的生產力并節約30%的投資成本。

    石油行業還將大數據分析用于“可預見性維護”，通過分析歷史數據預測設備疲勞程度并給予及時的保養維護，減少意外停機的時間和損失。可預見性維護最初是應用在航空發動機企業，通過監測并及時保養壓縮機和其他旋轉設備，極大地減少了這些機器停機對油氣鉆探帶來的巨額損失。

    第三個也是最重要的因素是自動化技術。機器人已經在海上油田從事危險的工作，比如在鉆探操作時連接管道，這項工作此前都是由業務能力非常全面的工人完成。很快智能化自動控制系統將實現遠程鉆探，幾個高級技工坐在數百英里外的陸上控制室就能完全地操控；能夠長時間停留在海底檢查石油管道與水下設備的機器人也在研發之中。一個海上石油鉆井平臺一般會雇傭100~200個工人，隨著新技術的發展，雇傭人數會逐漸下降。雖然在關鍵時刻需要人類進行決策，但不可否認的是，自動化技術將改寫石油行業的勞動力需求。根據麥肯錫公司的調查，10年之內，油氣公司雇傭的擁有博士學位的數據科學家將超過地質學家的數量。

    自動化技術也改變了電力行業，智能電表已完全淘汰了人工抄表。未來的自動化技術與完善的大數據分析一起，可以更好地管理使用風能、太陽能這些可再生能源以及分散型電網帶來的電力供應波動，并讓電網更加安全可靠。自動化技術與改良的人機交互還可以讓大范圍停電的概率越來越低。

    當然創新也會帶來新的問題。由于能源行業的自動化，政府越來越難發揮安全規范方面的傳統功能。當技術革新在鉆探設備、采油平臺、電網改造上慢慢發生時，政府應該跟上技術發展的步伐，加強學習，并從偶爾發生的監管失靈中汲取經驗教訓。當今世界，高度自動化系統的復雜性使得對其進行監管與預測難上加難，因此政府需要與企業同步發展適應變化，研究早期預警系統，啟動監督機制。各國各級政府可以相互學習借鑒，例如挪威海上油氣監管機構非常擅長對高風險的海上企業進行管理；美國民用核能企業的經驗也值得借鑒，他們在行業內實現了通過同行評審對工廠的管理狀況進行評價。

4.能源革命的贏家與輸家

    對全世界來說，能源行業革命帶來的絕大多數是好消息，然而隨著這場變革向縱深發展，將極大地改變政治、經濟與環境生態，政策制定者和商業領袖必須要小心應對。

    首先，持續低迷的能源價格削弱了長期控制世界幾乎所有石油資源的主要產油國的經濟與地緣政治影響力。一些產油國已經做出相應的改變。沙特阿拉伯去年啟動“2030遠見”項目，降低國家對石油的依賴并提高經濟結構多樣性。政府宣布明年將沙特阿美石油公司—沙特最大的國有石油企業5%的股份，通過首次公開募股上市，促進公司提高效率。這些姍姍來遲的改革舉措充滿希望，但也遭遇到了頑強的抵制和反對，改革的成效需要時間來證明。

    俄羅斯的改革也需要繼續深入。十年前，俄羅斯政府只能在油價達到100美元/桶時才能實現收支平衡。展望未來，雖然俄羅斯政府收入的35%仍然來源于碳氫化合物，即使2019年油價跌到40美元/桶，政府也能實現預算平衡。這一過程仍伴隨著不穩定因素，所以莫斯科必須不斷地削減開支。安哥拉與尼日利亞卻沒有實施足夠的改革舉措，能源價格下跌加劇了國內的動蕩。謹慎的財政政策加上吸引外國投資者的穩定環境，可以幫助當地能源企業獲得最新的科技并參與國際能源市場的競爭。

    不僅是創造更多工作機會、促進經濟增長，能源革命催生的廉價能源給美國帶來的是更加深遠的影響。就電力行業來講，天然氣與可再生能源發電越來越受消費者青睞，雖然煤電2007年在美國電力供應中占據半壁江山，2016年仍然占到30%，然而不管政治家們如何鼓吹，煤電已經很難與天然氣、可再生能源競爭，大多數煤電行業的工作機會已經一去不復返。

    美國至今還沒有就新經濟轉型框架下人力資源需求狀況的轉變進行過大型論證，但能源行業已經直接感受到了這一巨大的沖擊，也為即將到來的勞動力結構轉型做好了充分準備。很多能源公司正在幫助職工保持并延長自己的職業生涯，如提高發電廠控制室工人與采油平臺工人的專業技能，讓他們能夠從事自動控制系統的監測工作。這也導致了教育與培訓系統的轉變，美國德克薩斯農工大學就新開設了專門為油氣行業從業人員量身定做的地理空間技術碩士學位。

    這場變革給全球應對氣候變化提出了最嚴峻的挑戰。根據聯合國政府間氣候變化委員會（IPCC）最新的評估報告，如果要減緩并最終停止全球升溫的趨勢，全世界要減少80%的溫室氣體排放。從過去20多年的氣候峰會與磋商情況來看，要實現這個目標非常不容易。化石能源生產的革命使得碳基能源價格相比低排放的能源更具競爭力，讓減排目標的實現難上加難。破解困局的方案之一是加大對創新的投入，因此2015年底在巴黎氣候大會上，大國政要們紛紛承諾要在能源研發上進行雙倍的投資，然而到目前為止，這些承諾并沒有兌現。私營企業在能源研發上的投入呈上升趨勢，但工業化國家過去四十多年間在能源研發的政府投入上一直沒有起色。

    消費者在能源技術革命中獲得了很大的實惠。全世界每天需要消耗9200萬桶原油，隨著技術進步、產能提高、價格下降，跟十年前的油價相比，同樣數量的原油每年可以節約2萬億美元。能源革命也助力了美國經濟的持續增長：2008年至2014年，低油價每年平均為每戶居民節約700美元。美國以前的原材料供給安全性政策——著眼于如何獲得原油、煤與天然氣等原材料的時代，已經終結；今天的政治家更需要轉換思路，深入研究如何有效管理這個能源豐沛、廉價的新世界。來源：美國《外交事務》雜志