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补短板、破瓶颈,ICT助能源互联网打通“任督二脉” 2018-10-08 13:51:46

摘要: “关注者多,行动者少。”在“2018能源互联网媒体行”(深圳站)研讨会上,工信部产业发展中心“智能电网与装备”专家委员会主任刘建明言简意赅的描述了当下能源互联网发展现状。

    能源新闻网讯 “关注者多,行动者少。”在“2018能源互联网媒体行”(深圳站)研讨会上,工信部产业发展中心“智能电网与装备”专家委员会主任、博导刘建明言简意赅的描述了当下能源互联网发展所存在的现状。此次“2018能源互联网媒体行”由国家能源互联网产业及技术创新联盟主办,中关村智能电力产业技术联盟联合主办,国家能源互联网产业及技术创新联盟秘书处承办,深圳站系活动首站。

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工信部产业发展中心“智能电网与装备”专家委员会主任、博导刘建明
        定义和本质
        全球气候变暖,传统化石能源经过上百年的过度开采和挖掘,资源储备趋于枯竭,且碳排放量高、污染大等先天性缺陷,对全球化经济浪潮之下的能源发展提出了新的使命,将 “互联网+”强大的数据计算、处理、运维和服务等基因植入能源体系,构建能源生产和消费新模式的能源互联网开始闯入大众视野。
        什么是能源互联网?
        清华大学能源互联网创新研究院创新解决方案研究室主任张靖表示,能源互联网是一种基于能源信息的广泛互联互通,充分利用能源与人、社会的强耦合特性,构建多元化综合服务模式打造安全可靠、绿色集约、经济高效、智能互动的用能生态。
        能源互联网是未来的一种能源系统和能源型态,而不是单一的一项技术,其核心思想是以用户为中心,以服务优先的互联网理念,通过系统性思维综合考虑能源系统的规划、设计、建设、运维、管理、监管。张靖说,“提高能源系统效率是能源互联网的核心根本,即实现物质流、能量流、信息流、业务流、资金流、价值流的优化配置,包括设备的利用效率最大化,资金的收益最大化,资源效率最大化,还包括人的效率最大化。”
        追本溯源
        追溯能源互联网发展的历史,全球畅销书《第三次工业革命》作者杰里米.里夫金和全球能源互联网发展合作组织主席刘振亚是两位绕不开的人物。里夫金从未来学的角度构建未来理想能源生产-配送-消费价值链,并且首次提出“免费能源”的概念,非常具有吸引力和颠覆性。
        此后,里夫金在《零成本社会》一书中再度深入阐述了第三次工业革命的理念和模式,勾勒了以物联网、协同共享、零边际成本共同打造新一轮经济革命的发展蓝图。
        其实,早在里夫金之前,就有人提出过能源互联网概念。2008年美国NSF在北卡州立大学建立了FREEDM系统中心,希望将电力电子技术和信息技术引入电力系统,在未来配电网层面实现能源互联网理念。除了美国的FREEDM项目,德国联邦政府也提出了E-Energy理念和能源互联网计划,并早在2008年年底开始投资实施该计划。
        发展现状
        “互联网+”智慧能源是我国能源互联网发展的理论雏形。2015年7月,国务院办公厅印发《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》(以下简称《意见》),暨国发〔2015〕40号文件,首次提出“互联网+”智慧能源的发展构想。
        《意见》表示,要通过互联网促进能源系统扁平化,推进能源生产与消费模式革命,提高能源利用效率,推动节能减排。加强分布式能源网络建设,提高可再生能源占比,促进能源利用结构优化。加快发电设施、用电设施和电网智能化改造,提高电力系统的安全性、稳定性和可靠性。
        尔后,2017年7月,国家能源局发布《关于公布首批“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目的通知》,批准了北京延庆能源互联网综合示范区等55个区域性和行业性的能源互联网示范项目建设。
        在政策引领之下,能源互联网的建设和发展在提速。今年4月,由国家能源互联网产业及技术创新联盟、中关村智能电力产业技术联盟主办,清华大学能源互联网创新研究院、北京智中能源互联网研究院、中关村能源互联网产业技术联盟承办,首批“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目闭门研讨会也在北京成功举办,推进了能源互联网示范项目的实施和落地。
        补短板、破瓶颈
        尽管国家能源局等能源主管部门给予了能源互联网一定的政策倾斜,市场正方兴未艾,但在技术规范和行业标准方面,迄今并没有相关的政策性文件出台。除了部分示范项目之外,企业在发展能源互联网方面仍处于“摸着石头过河”探索阶段。对此,业界将行业发展现状以“雷声大,雨点小”作比并不为过。
        一位资深评论人士指出,总体而言,我国能源互联网发展尚处于起步阶段,缺少配套政策支持,缺少明确的行业标准,以及ICT在能源领域的应用尚处于“拓荒期”等因素,均对能源互联网的进一步发展构成掣肘。
        当下网络通信在电网设备上的覆盖率不足仍是能源互联网、智能电网发展的一大隐忧。
        华为企业无线产业发展部部长介绍说,到目前为止,全球大部分电网设备还处于无网络连接状态,不能实现实时监控与检测,只有少量用于必要日常操作的网络连接。例如中国,已经建设了全球领先的电网,并铺设了大量的光缆,2014年配网通信覆盖率仅20%左右,国 家能源局相关计划要求到2020年,配网通信覆盖率将达到95%,配电自动化率要求达到90%以上,采取传统挖沟埋光缆很难再满足业务需求。因此,未来3-5年高可靠电力无线物联网的建设亟待加强。
        此外,发电模式与用电模式的变化也对电力基础设施升级的需求空前提升。风力发电、太阳能发电和小型电网存在的间歇性和波动性的短板,热泵和电动汽车充电桩会加大电网负荷,均对电网的安全性、可靠性构成挑战,进而对配电网的灵活配置提出更高要求。
        单纯靠市场化手段或非线性的政策支持不能从根本上快速壮大能源互联网产业,对于如此庞大的一项系统性工程,各方更需要从政策、技术和标准等层面进行系统性梳理,打造一个“自上而下”,既有政策引导,又有市场参与和技术创新相辅的闭环生态体系。
        ICT扮演重要角色
        能源互联网的发展场景十分宏大。曾任国家电网董事长的刘振亚认为,未来的能源互联网应实现洲与洲之间的互通有无,一国富余的电力可以出售给缺电的一国,进而从电源供给上解决区域经济发展失衡的问题。
        他还强调,建设全球能源互联网是国家战略和国家意志,加快“两个替代”是实现绿色转型的关键。全球能源互联网实际上就是智能电网加特高压电网加清洁能源。智能电网是基础、特高压电网是关键、清洁能源是根本。
        刘建明认为,能源互联网的本质就是能源的高效综合利用。经过几年的摸索和实践,能源互联网的发展轮廓已渐清晰。当下,能源互联网主要分为如下三种型态:一是家庭能源管理(HEMS)和楼宇能源管理(BEMS);二是区域能源互联网和城市能源互联网;三是全球能源互联网。发展能源互联网目的都是通过先进的信息通信技术等技术手段,合理有效的利用水、电、油、气、光、风、储能等多种能源。
        ICT(信息通信技术)在能源互联网发展过程中扮演着重要角色。张靖认为,能源信息互联互通是能源互联网价值实现的关键环节之一,能源行业的信息通讯解决方案是其重要业务板块之一,面对能源互联网为代表的能源转型,为通信与能源的跨界融合提供了广阔的合作空间。
        刘振亚的设想正在落地。2015年,全球领先的通信服务商——华为发布了“1+2+1”的物联网战略,分别是OceanConnect物联网平台、有线和无线二种接入方式以及LiteOS物联网操作系统,基于“平台+连接+生态”的发展策略。而后,他们从能源的生产、消费、连接、智能化四个角度细化制定出能源互联网未来的发展路线。其目标是,立志把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织,构建万物互联的智能世界。从智能微电网入手,微电网之间互联并进行能量和信息的互通后,形成城市级的能源互联网,最后再城市跨区域甚至整个国家。
        华为智能光伏解决方案高级营销经理表示,人类对环境问题日益重视,能源生产和消费正呈现五大趋向重要转变。首先,清洁能源在能源消费结构中的占比提升:供电正由集中式向分布式转变,以就近消纳为主,光伏/风电度电成本在下调,清洁能源需要降低波动性,提高电网友好性;其次,设备需要智能化改造,植入传感器和通信模块,引入先进的通信技术来加强能源生产和消费管控;第三,工业用能电气化,家庭用能电气化,电动汽车替代燃油车;第四,电力交易改革市场化;第五,云端数据共享,多能互补,按需生产,多种能源协调控制。
        事实上,国务院将能源互联网概念置于整体“互联网+”国家战略的统筹计划之下,意图通过能源系统的智慧化、扁平化、融合化、分布化发展实现优势资源的优化配置,从局部支持系统,最终实现中国能源产业结构的整体升级。在保障能源安全的前提下,切实提高整个能源系统的运转效率,提升终端用户的使能体验。
        能源互联网是物联网技术的表现形式之一,打破“哑设备”固态存在,利用信息化技术予以赋能,使其智能化、灵活化和便利化是终极发展方向。华为IoT电力能源行业总监认为,电力能源行业处在历史性的重大变革期,在未来能源广泛互联的情况下,为实现横向电、气、热、可再生能源等“多源互补”和纵向“源-网-荷-储”各环节高度协调, 生产和消费双向互动,基于物联网技术的开放互联、安全高效、灵活共享、持续演进的智能平台化建设是行业发展的必然趋势。
        他补充说,当下,智慧电厂建设中可能面对缺乏标准、孤立垂直、难以演进等问题,要求采用端、边、管、云协同的电力物联网平台技术,来支撑集团和电厂的统一管理。未来,智慧电厂的演进趋势将是:过程透明化、场景无人化、系统智能化。智慧电厂建设涉及基础设备、传输、平台和应用等多个部分,物联网平台作为未来智慧电厂安全、高效、开放、智能的平台支撑,目标是更好的连接、感知和使能,真正从底层打通设备、人员、系统间的信息孤岛,实现整厂的全面感知,实现各关键要素间的智能联动,构建有效服务行业的应用使能,支撑电厂智慧化的持续演进。
        随着ICT和能型转型的同步进行,加强电网智能化配置,使ICT与能源业更加紧密相联的重要性愈发突出,能源调度也呈现出代际演进的新趋势。华为网络能源行业资深专家指出,我国大多数地区具有波峰、波谷差别电价,采用锂电错峰运行可以降低电费成本,能源调度成为网络能源的基本功能,电源实现从电能变换到能源调度的代际演进。
        该专家认为,通过能源调度技术,网络能源支持多种能源输入、多种能源制式输出,输入、输出端都可以降低投资或改造成本,并最大化利用低成本能源降低网络运行成本。在5G到来之际,能源调度技术可以帮助5G站点通过市电、光伏和储能立体取电,解决5G站点供电瓶颈。对于数据中心,也能利用光伏减少输入电能,借助智能锂电错峰用电降低电费成本。随着ICT网络的延伸,未来智能网络能源将通过光伏屋顶发电、锂电充满机房储能,ICT网络既是电网的稳定负载,又是电网电能的补充来源,ICT与电网智能互动, 实现共赢。
        前景广阔 任重道远
        能源互联网的发展前景十分广阔,业内普遍将其视为产业发展新蓝海。权威机构预测,未来10年产业规模或达20万亿元以上。
        评论人士指出,进一步推进能源互联网发展,关系着能源转型升级的进程,也关乎每个人的生活水平和质量,其发展进度取决于配套政策、行业标准的完善,以及ICT和能源的融合和创新。
        未来,ICT和智能电网的商业模式和应用场景创新,将成为推进能源互联网的一支重要力量。
        据了解,今年4月,国家电网和华为达成共识,共同建设行业最高水平、国际领先的无线电力物联网,在标准、联合创新、产业合作、生态培育领域展开全面合作。国家电网将基于eLTE-DSA技术的IoT-G 230MHz技术规范纳入国家电网企标,并共同完成无线专网标准制定,推进IoT-G标准的国际化,成为全球电力行业普遍认可和使用的技术标准。
        此外,华为和国家电网成立联合创新实验室,就标准制定、产品和工具研发、性能和业务测试验证进行联合创新,共享创新成果;还同国家电网及其下属单位、如中国电力科学研究院、南瑞集团、许继集团等在230产业上进行全面合作,共同研制满足国家电网业务需求的产品和制定相关规范。双方将凭借在各自领域的领先优势,拉通和推动上下游厂家和产业伙伴,共同孵化电力专网生态,构建端到端完备、成熟的解决方案。
        刘建明指出,ICT和能源互联网之间耦合度极高,ICT是能源互联网的神经系统。在无线通信技术方面,电力系统原来采用的230MHz频率,这一频率是国家主管部门在1992年批给电力、石油、家电等不同行业应用的。电力行业主要用来做解决电力系统负荷管理等问题,保障电力系统的安全、可靠供电。各行业使用的230M频率是一个梳状结构,2008年,刘建明开始组织研发载波聚合技术和230 LTE技术,并推动在电力行业的示范应用,使我国的频率利用效率走在了世界前列,国家电网公司已有成熟的经验。华为和中国普天等公司都参与了这方面的研究工作,今后一定能为能源互联网的发展提供更大的技术支持。ICT助能源互联网打通“任督二脉”指日可待。(能源新闻网)