推动“人工智能+能源”向“系统性重塑”跃迁

人工智能（AI）作为引领未来发展的战略性技术，与能源产业的深度融合正催生“人工智能+”能源新范式，成为推动能源革命、保障国家能源安全、实现双碳目标的重要驱动力。本文系统研究了“人工智能+”在电力、煤炭、油气三大基础能源行业的应用现状和优势，深度剖析了其在数据、模型与场景、信息安全、人才、电力与算力五个关键维度上面临的共性及行业特异性挑战，并提出一套系统性的、分阶段的发展建议，旨在为构建新型能源体系，实现能源行业与人工智能产业的双向协同提供决策支持。

壁垒依然存在 亟待深度融合发展

为推动“人工智能+”能源从示范应用走向规模化普惠、从辅助决策走向核心赋能，必须清醒认识并系统应对当前面临的一系列严峻挑战。当前产业发展正处于从“可用”到“好用”的深化攻坚期，以下五大维度的瓶颈问题亟待破解。

数据面临质量、共享与合规的“三重门槛”。一是数据质量基础薄弱。能源工业现场环境复杂，传感器监测数据易受干扰，存在高噪声、高缺失率与异常值频发等问题。高质量标注数据成本高昂且专业性强，尤其在设备故障等稀缺样本场景下，难以构建满足AI训练要求的高质量数据集；二是数据共享机制缺失。发电企业、电网公司、用户等主体间数据权责边界不清，缺乏安全可信的数据共享激励机制与流通平台。数据壁垒导致“数据孤岛”现象严重，制约全产业链协同优化与价值释放；三是数据隐私合规风险突出。用户用电数据等敏感信息涉及个人隐私保护，在《个人信息保护法》等法规框架下，如何在合规前提下实现数据价值利用，成为行业面临的重大法律与伦理挑战。

模型与场景存在可靠性、可解释性与泛化能力的“黑箱困境”。一是模型可靠性验证不足。能源系统属于安全临界系统，深度学习等模型的“黑箱”特性导致其在极端或对抗环境下的行为不可预测，难以满足电网实时控制、井下自主作业等核心场景对可靠性的严苛要求；二是模型决策可解释性缺失。能源领域专家需理解AI决策逻辑以建立信任并实现责任追溯。现有模型缺乏可解释性支撑，阻碍其在关键任务中的深度应用与专业人员接受度；三是模型泛化能力受限。针对特定场景训练的AI模型（如钻井优化、负荷预测）难以适应不同地质条件、区域特征等新环境，自适应与迁移学习能力不足，严重制约技术规模化推广。

信息安全面临攻击面扩大与防御滞后的“双重压力”。一是新型攻击面持续扩大。AI技术引入将攻击向量从传统IT网络扩展至数据供应链与模型本体，数据投毒、对抗样本等新型攻击手段可系统性破坏模型性能或诱发关键决策失误；二是AI原生安全防御能力不足。传统网络安全手段难以有效应对模型窃取、成员推断等AI特有威胁，缺乏专门防护技术与工具，存在灾难性物理安全风险隐患；三是安全标准与认证体系缺失。能源AI系统安全测试标准、认证流程与审计规范尚属空白，导致产品安全基线不明确，规模化应用存在标准壁垒。

人才存在供需不足与培养脱节的“结构性断层”。一是复合型人才短缺。市场缺乏既精通AI技术又精通能源业务的“能源AI架构师”，反映出现行高等教育学科设置过细、产教融合不足等深层次矛盾；二是现有员工转型压力巨大。行业存量从业人员规模庞大，知识结构老化与AI技能培训体系不完善并存，转型阻力较大；三是自主创新人才培养机制薄弱。能源企业在体制机制、薪酬结构、创新文化等方面对AI人才的竞争力较弱，面临“引不来、留不住”的困境。

电力与算力面临能耗增长与绿色发展的“可持续悖论”。一是算力能耗与节能目标存在冲突。AI算力能耗随模型规模扩大呈指数级增长，与能源系统节能降碳目标形成内在张力，亟待破解“为节能而耗能”的发展悖论；二是算力资源可及性不均。高性能计算资源成本高昂，中小型能源企业与科研机构算力获取门槛高，可能加剧行业数字鸿沟；三是算力设施与电网协同不足。大型算力中心集中布局对区域电网供电能力与稳定性构成挑战，算力负荷与电网智能化调度间缺乏协同机制。

夯实顶层设计 加快体系化推进

为推动“人工智能+”能源高质量发展，有效应对当前面临的系统性挑战，建议从顶层设计着手，构建政府引导、企业为主体、科研院所支撑、社会资本参与的协同创新体系，系统性、体系化推进以下五大维度重点工作，推动人工智能在能源行业的高质量创新发展，构建“人工智能+能源”创新方法论，并推动人工智能技术、方法论的创新发展。

构建安全可信的能源数据基础设施。一是建立健全能源数据标准体系。由国家能源主管部门牵头，联合行业协会、龙头企业及标准化组织，共同制定覆盖电力、煤炭、油气等关键领域的能源数据元、接口规范、质量评估等国家标准。设立专项支持计划，推动人工智能技术在数据自动清洗、修复与增强方面的规模化应用；二是建设国家级能源数据空间。借鉴国际先进经验，构建安全可信、权责清晰的国家级能源数据共享平台。积极应用隐私计算、联邦学习、区块链等关键技术，实现数据“可用不可见、可控可计量”。优先在电力市场交易、油气管道公平开放、区域综合能源规划等关键领域开展试点，建立数据价值共享机制；三是完善数据合规治理体系。加快出台能源数据分类分级指南，明确数据权属、使用边界与安全责任。鼓励探索数据信托、数据银行等创新模式，在严格保障国家安全、商业秘密与个人隐私的前提下，推动能源数据依法有序流动与价值释放。

突破“可信AI”技术并打造标杆场景。一是部署“能源大脑”科技攻关专项。设立国家级重大科技专项，重点突破可解释AI、因果推断、物理信息神经网络、强化学习安全验证等能源领域“可信AI”底层关键技术。支持开发面向电力、煤炭、油气等行业特点的专用算法库与模型框架；二是实施“揭榜挂帅”示范应用工程。围绕新型电力系统建设、煤矿智能化升级、油气增储上产等国家战略需求，公开发布技术攻关榜单，择优遴选创新主体，重点支持电网自律协同控制、煤矿重大灾害智能预警、油气勘探开发数字孪生等具有重大影响的场景应用，打造可复制推广的标杆案例；三是建设国家级测试认证平台。布局建设能源AI模型测试床与认证中心，模拟高保真运行环境，对AI模型的性能、可靠性、鲁棒性与安全性进行全流程测试与权威认证，为AI技术规模化应用于能源核心生产环节提供准入依据。

构建内生安全的能源AI防护体系。一是强化法规标准建设。推动在《关键信息基础设施安全保护条例》等法规中增补能源AI系统安全专门要求，建立能源AI产品与服务安全强制检测认证制度；二是突破主动防护技术。在国家重点研发计划中专项布局，支持对抗样本防御、模型水印、数据投毒溯源等关键安全技术研发，推动能源AI系统形成自适应、自免疫的内生安全能力；三是完善协同应急机制。建立能源主管部门与网信、公安等部门的监测预警、信息共享与应急响应联动机制，定期组织跨行业、跨领域的“攻防演练”，全面提升能源关键基础设施的网络安全韧性。

创新产教融合的人才培养体系。一是深化高等教育改革。支持一流高校设立“智能能源”交叉学科，全面推行校企“双导师制”，共同开发课程体系与教材。设立专项奖学金，吸引优秀生源投身“人工智能+能源”领域；二是实施高端人才引进计划。面向全球靶向引进战略科学家与产业领军人才，赋予其在技术路线决策、经费使用、团队组建等方面的充分自主权，打造高水平创新团队；三是健全在职培训体系。依托龙头企业、职业院校与在线教育平台，对能源行业在职人员开展全覆盖、系统化的AI技能培训，并将培训成果纳入职称评定与职业发展通道。

布局绿色集约的算力支撑体系。一是统筹算力基础设施布局。将能源行业算力需求全面纳入国家算力网络体系，在“东数西算”工程中规划建设面向能源领域的绿色集约化算力枢纽，优先布局在可再生能源富集区域，配套保障绿色电力供应；二是推动算力电力协同调度。研发应用AI赋能的算力网络协同调度系统，协同大型算力中心负荷、模型预训练非实时计算等作为柔性可调节资源，积极参与电网需求侧响应，实现算力基础设施与电力系统的双向优化；三是支持绿色AI技术研发。通过税收优惠、专项补贴等政策工具，鼓励企业研发面向能源场景的低功耗AI芯片，推广应用模型剪枝、量化、知识蒸馏等绿色低碳算法，从源头降低算力能耗。

（作者：侯瑞 赵云灏 杨佳轩 龚钢军 王妍 张栖国，单位：华北电力大学苏州研究院，华北电力大学国家能源发展战略研究院，华北电力大学电气与电子工程学院，国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，国网辽宁省电力有限公司大连供电公司）