補短板、破瓶頸，ICT助能源互聯(lián)網(wǎng)打通“任督二脈”
2018-10-08 13:51:46
摘要： “關注者多，行動者少?！痹凇?018能源互聯(lián)網(wǎng)媒體行”（深圳站）研討會上，工信部產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心“智能電網(wǎng)與裝備”專家委員會主任劉建明言簡意賅的描述了當下能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀。
能源新聞網(wǎng)訊 “關注者多，行動者少。”在“2018能源互聯(lián)網(wǎng)媒體行”（深圳站）研討會上，工信部產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心“智能電網(wǎng)與裝備”專家委員會主任、博導劉建明言簡意賅的描述了當下能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所存在的現(xiàn)狀。此次“2018能源互聯(lián)網(wǎng)媒體行”由國家能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)及技術創(chuàng)新聯(lián)盟主辦，中關村智能電力產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟聯(lián)合主辦，國家能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)及技術創(chuàng)新聯(lián)盟秘書處承辦，深圳站系活動首站。
工信部產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心“智能電網(wǎng)與裝備”專家委員會主任、博導劉建明
全球氣候變暖，傳統(tǒng)化石能源經(jīng)過上百年的過度開采和挖掘，資源儲備趨于枯竭，且碳排放量高、污染大等先天性缺陷，對全球化經(jīng)濟浪潮之下的能源發(fā)展提出了新的使命，將 “互聯(lián)網(wǎng)+”強大的數(shù)據(jù)計算、處理、運維和服務等基因植入能源體系，構建能源生產(chǎn)和消費新模式的能源互聯(lián)網(wǎng)開始闖入大眾視野。
什么是能源互聯(lián)網(wǎng)？
清華大學能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院創(chuàng)新解決方案研究室主任張靖表示，能源互聯(lián)網(wǎng)是一種基于能源信息的廣泛互聯(lián)互通，充分利用能源與人、社會的強耦合特性，構建多元化綜合服務模式打造安全可靠、綠色集約、經(jīng)濟高效、智能互動的用能生態(tài)。
能源互聯(lián)網(wǎng)是未來的一種能源系統(tǒng)和能源型態(tài)，而不是單一的一項技術，其核心思想是以用戶為中心，以服務優(yōu)先的互聯(lián)網(wǎng)理念，通過系統(tǒng)性思維綜合考慮能源系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、建設、運維、管理、監(jiān)管。張靖說，“提高能源系統(tǒng)效率是能源互聯(lián)網(wǎng)的核心根本，即實現(xiàn)物質(zhì)流、能量流、信息流、業(yè)務流、資金流、價值流的優(yōu)化配置，包括設備的利用效率最大化，資金的收益最大化，資源效率最大化，還包括人的效率最大化。”
追本溯源
追溯能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的歷史，全球暢銷書《第三次工業(yè)革命》作者杰里米.里夫金和全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織主席劉振亞是兩位繞不開的人物。里夫金從未來學的角度構建未來理想能源生產(chǎn)-配送-消費價值鏈，并且首次提出“免費能源”的概念，非常具有吸引力和顛覆性。
此后，里夫金在《零成本社會》一書中再度深入闡述了第三次工業(yè)革命的理念和模式，勾勒了以物聯(lián)網(wǎng)、協(xié)同共享、零邊際成本共同打造新一輪經(jīng)濟革命的發(fā)展藍圖。
其實，早在里夫金之前，就有人提出過能源互聯(lián)網(wǎng)概念。2008年美國NSF在北卡州立大學建立了FREEDM系統(tǒng)中心，希望將電力電子技術和信息技術引入電力系統(tǒng)，在未來配電網(wǎng)層面實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)理念。除了美國的FREEDM項目，德國聯(lián)邦政府也提出了E-Energy理念和能源互聯(lián)網(wǎng)計劃，并早在2008年年底開始投資實施該計劃。
發(fā)展現(xiàn)狀
“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源是我國能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的理論雛形。2015年7月，國務院辦公廳印發(fā)《關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》(以下簡稱《意見》)，暨國發(fā)〔2015〕40號文件，首次提出“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源的發(fā)展構想。
《意見》表示，要通過互聯(lián)網(wǎng)促進能源系統(tǒng)扁平化，推進能源生產(chǎn)與消費模式革命，提高能源利用效率，推動節(jié)能減排。加強分布式能源網(wǎng)絡建設，提高可再生能源占比，促進能源利用結(jié)構優(yōu)化。加快發(fā)電設施、用電設施和電網(wǎng)智能化改造，提高電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。
爾后，2017年7月，國家能源局發(fā)布《關于公布首批“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）示范項目的通知》，批準了北京延慶能源互聯(lián)網(wǎng)綜合示范區(qū)等55個區(qū)域性和行業(yè)性的能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目建設。
在政策引領之下，能源互聯(lián)網(wǎng)的建設和發(fā)展在提速。今年4月，由國家能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)及技術創(chuàng)新聯(lián)盟、中關村智能電力產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟主辦，清華大學能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院、北京智中能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、中關村能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟承辦，首批“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）示范項目閉門研討會也在北京成功舉辦，推進了能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目的實施和落地。
補短板、破瓶頸
盡管國家能源局等能源主管部門給予了能源互聯(lián)網(wǎng)一定的政策傾斜，市場正方興未艾，但在技術規(guī)范和行業(yè)標準方面，迄今并沒有相關的政策性文件出臺。除了部分示范項目之外，企業(yè)在發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)方面仍處于“摸著石頭過河”探索階段。對此，業(yè)界將行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以“雷聲大，雨點小”作比并不為過。
一位資深評論人士指出，總體而言，我國能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展尚處于起步階段，缺少配套政策支持，缺少明確的行業(yè)標準，以及ICT在能源領域的應用尚處于“拓荒期”等因素，均對能源互聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展構成掣肘。
當下網(wǎng)絡通信在電網(wǎng)設備上的覆蓋率不足仍是能源互聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)發(fā)展的一大隱憂。
華為企業(yè)無線產(chǎn)業(yè)發(fā)展部部長介紹說，到目前為止，全球大部分電網(wǎng)設備還處于無網(wǎng)絡連接狀態(tài)，不能實現(xiàn)實時監(jiān)控與檢測，只有少量用于必要日常操作的網(wǎng)絡連接。例如中國，已經(jīng)建設了全球領先的電網(wǎng)，并鋪設了大量的光纜，2014年配網(wǎng)通信覆蓋率僅20%左右，國 家能源局相關計劃要求到2020年，配網(wǎng)通信覆蓋率將達到95%，配電自動化率要求達到90%以上，采取傳統(tǒng)挖溝埋光纜很難再滿足業(yè)務需求。因此，未來3-5年高可靠電力無線物聯(lián)網(wǎng)的建設亟待加強。
此外，發(fā)電模式與用電模式的變化也對電力基礎設施升級的需求空前提升。風力發(fā)電、太陽能發(fā)電和小型電網(wǎng)存在的間歇性和波動性的短板，熱泵和電動汽車充電樁會加大電網(wǎng)負荷，均對電網(wǎng)的安全性、可靠性構成挑戰(zhàn)，進而對配電網(wǎng)的靈活配置提出更高要求。
單純靠市場化手段或非線性的政策支持不能從根本上快速壯大能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，對于如此龐大的一項系統(tǒng)性工程，各方更需要從政策、技術和標準等層面進行系統(tǒng)性梳理，打造一個“自上而下”，既有政策引導，又有市場參與和技術創(chuàng)新相輔的閉環(huán)生態(tài)體系。
ICT扮演重要角色
能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展場景十分宏大。曾任國家電網(wǎng)董事長的劉振亞認為，未來的能源互聯(lián)網(wǎng)應實現(xiàn)洲與洲之間的互通有無，一國富余的電力可以出售給缺電的一國，進而從電源供給上解決區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展失衡的問題。
他還強調(diào)，建設全球能源互聯(lián)網(wǎng)是國家戰(zhàn)略和國家意志，加快“兩個替代”是實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型的關鍵。全球能源互聯(lián)網(wǎng)實際上就是智能電網(wǎng)加特高壓電網(wǎng)加清潔能源。智能電網(wǎng)是基礎、特高壓電網(wǎng)是關鍵、清潔能源是根本。
劉建明認為，能源互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)就是能源的高效綜合利用。經(jīng)過幾年的摸索和實踐，能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展輪廓已漸清晰。當下，能源互聯(lián)網(wǎng)主要分為如下三種型態(tài)：一是家庭能源管理(HEMS)和樓宇能源管理(BEMS)；二是區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)和城市能源互聯(lián)網(wǎng)；三是全球能源互聯(lián)網(wǎng)。發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)目的都是通過先進的信息通信技術等技術手段，合理有效的利用水、電、油、氣、光、風、儲能等多種能源。
ICT(信息通信技術)在能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中扮演著重要角色。張靖認為，能源信息互聯(lián)互通是能源互聯(lián)網(wǎng)價值實現(xiàn)的關鍵環(huán)節(jié)之一，能源行業(yè)的信息通訊解決方案是其重要業(yè)務板塊之一，面對能源互聯(lián)網(wǎng)為代表的能源轉(zhuǎn)型，為通信與能源的跨界融合提供了廣闊的合作空間。
劉振亞的設想正在落地。2015年，全球領先的通信服務商——華為發(fā)布了“1+2+1”的物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略，分別是OceanConnect物聯(lián)網(wǎng)平臺、有線和無線二種接入方式以及LiteOS物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，基于“平臺+連接+生態(tài)”的發(fā)展策略。而后，他們從能源的生產(chǎn)、消費、連接、智能化四個角度細化制定出能源互聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展路線。其目標是，立志把數(shù)字世界帶入每個人、每個家庭、每個組織，構建萬物互聯(lián)的智能世界。從智能微電網(wǎng)入手，微電網(wǎng)之間互聯(lián)并進行能量和信息的互通后，形成城市級的能源互聯(lián)網(wǎng)，最后再城市跨區(qū)域甚至整個國家。
華為智能光伏解決方案高級營銷經(jīng)理表示，人類對環(huán)境問題日益重視，能源生產(chǎn)和消費正呈現(xiàn)五大趨向重要轉(zhuǎn)變。首先，清潔能源在能源消費結(jié)構中的占比提升：供電正由集中式向分布式轉(zhuǎn)變，以就近消納為主，光伏/風電度電成本在下調(diào)，清潔能源需要降低波動性，提高電網(wǎng)友好性；其次，設備需要智能化改造，植入傳感器和通信模塊，引入先進的通信技術來加強能源生產(chǎn)和消費管控；第三，工業(yè)用能電氣化，家庭用能電氣化，電動汽車替代燃油車；第四，電力交易改革市場化；第五，云端數(shù)據(jù)共享，多能互補，按需生產(chǎn)，多種能源協(xié)調(diào)控制。
事實上，國務院將能源互聯(lián)網(wǎng)概念置于整體“互聯(lián)網(wǎng)+”國家戰(zhàn)略的統(tǒng)籌計劃之下，意圖通過能源系統(tǒng)的智慧化、扁平化、融合化、分布化發(fā)展實現(xiàn)優(yōu)勢資源的優(yōu)化配置，從局部支持系統(tǒng)，最終實現(xiàn)中國能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構的整體升級。在保障能源安全的前提下，切實提高整個能源系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)效率，提升終端用戶的使能體驗。
能源互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術的表現(xiàn)形式之一，打破“啞設備”固態(tài)存在，利用信息化技術予以賦能，使其智能化、靈活化和便利化是終極發(fā)展方向。華為IoT電力能源行業(yè)總監(jiān)認為，電力能源行業(yè)處在歷史性的重大變革期，在未來能源廣泛互聯(lián)的情況下，為實現(xiàn)橫向電、氣、熱、可再生能源等“多源互補”和縱向“源-網(wǎng)-荷-儲”各環(huán)節(jié)高度協(xié)調(diào), 生產(chǎn)和消費雙向互動，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的開放互聯(lián)、安全高效、靈活共享、持續(xù)演進的智能平臺化建設是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
他補充說，當下，智慧電廠建設中可能面對缺乏標準、孤立垂直、難以演進等問題，要求采用端、邊、管、云協(xié)同的電力物聯(lián)網(wǎng)平臺技術，來支撐集團和電廠的統(tǒng)一管理。未來，智慧電廠的演進趨勢將是：過程透明化、場景無人化、系統(tǒng)智能化。智慧電廠建設涉及基礎設備、傳輸、平臺和應用等多個部分，物聯(lián)網(wǎng)平臺作為未來智慧電廠安全、高效、開放、智能的平臺支撐，目標是更好的連接、感知和使能，真正從底層打通設備、人員、系統(tǒng)間的信息孤島，實現(xiàn)整廠的全面感知，實現(xiàn)各關鍵要素間的智能聯(lián)動，構建有效服務行業(yè)的應用使能，支撐電廠智慧化的持續(xù)演進。
隨著ICT和能型轉(zhuǎn)型的同步進行，加強電網(wǎng)智能化配置，使ICT與能源業(yè)更加緊密相聯(lián)的重要性愈發(fā)突出，能源調(diào)度也呈現(xiàn)出代際演進的新趨勢。華為網(wǎng)絡能源行業(yè)資深專家指出，我國大多數(shù)地區(qū)具有波峰、波谷差別電價，采用鋰電錯峰運行可以降低電費成本，能源調(diào)度成為網(wǎng)絡能源的基本功能，電源實現(xiàn)從電能變換到能源調(diào)度的代際演進。
該專家認為，通過能源調(diào)度技術，網(wǎng)絡能源支持多種能源輸入、多種能源制式輸出，輸入、輸出端都可以降低投資或改造成本，并最大化利用低成本能源降低網(wǎng)絡運行成本。在5G到來之際，能源調(diào)度技術可以幫助5G站點通過市電、光伏和儲能立體取電，解決5G站點供電瓶頸。對于數(shù)據(jù)中心，也能利用光伏減少輸入電能，借助智能鋰電錯峰用電降低電費成本。隨著ICT網(wǎng)絡的延伸，未來智能網(wǎng)絡能源將通過光伏屋頂發(fā)電、鋰電充滿機房儲能，ICT網(wǎng)絡既是電網(wǎng)的穩(wěn)定負載，又是電網(wǎng)電能的補充來源，ICT與電網(wǎng)智能互動， 實現(xiàn)共贏。
前景廣闊 任重道遠
能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景十分廣闊，業(yè)內(nèi)普遍將其視為產(chǎn)業(yè)發(fā)展新藍海。權威機構預測，未來10年產(chǎn)業(yè)規(guī)?；蜻_20萬億元以上。
評論人士指出，進一步推進能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，關系著能源轉(zhuǎn)型升級的進程，也關乎每個人的生活水平和質(zhì)量，其發(fā)展進度取決于配套政策、行業(yè)標準的完善，以及ICT和能源的融合和創(chuàng)新。
未來，ICT和智能電網(wǎng)的商業(yè)模式和應用場景創(chuàng)新，將成為推進能源互聯(lián)網(wǎng)的一支重要力量。
據(jù)了解，今年4月，國家電網(wǎng)和華為達成共識，共同建設行業(yè)最高水平、國際領先的無線電力物聯(lián)網(wǎng)，在標準、聯(lián)合創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)合作、生態(tài)培育領域展開全面合作。國家電網(wǎng)將基于eLTE-DSA技術的IoT-G 230MHz技術規(guī)范納入國家電網(wǎng)企標，并共同完成無線專網(wǎng)標準制定，推進IoT-G標準的國際化，成為全球電力行業(yè)普遍認可和使用的技術標準。
此外，華為和國家電網(wǎng)成立聯(lián)合創(chuàng)新實驗室，就標準制定、產(chǎn)品和工具研發(fā)、性能和業(yè)務測試驗證進行聯(lián)合創(chuàng)新，共享創(chuàng)新成果；還同國家電網(wǎng)及其下屬單位、如中國電力科學研究院、南瑞集團、許繼集團等在230產(chǎn)業(yè)上進行全面合作，共同研制滿足國家電網(wǎng)業(yè)務需求的產(chǎn)品和制定相關規(guī)范。雙方將憑借在各自領域的領先優(yōu)勢，拉通和推動上下游廠家和產(chǎn)業(yè)伙伴，共同孵化電力專網(wǎng)生態(tài)，構建端到端完備、成熟的解決方案。
劉建明指出，ICT和能源互聯(lián)網(wǎng)之間耦合度極高，ICT是能源互聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)。在無線通信技術方面，電力系統(tǒng)原來采用的230MHz頻率，這一頻率是國家主管部門在1992年批給電力、石油、家電等不同行業(yè)應用的。電力行業(yè)主要用來做解決電力系統(tǒng)負荷管理等問題，保障電力系統(tǒng)的安全、可靠供電。各行業(yè)使用的230M頻率是一個梳狀結(jié)構，2008年，劉建明開始組織研發(fā)載波聚合技術和230 LTE技術，并推動在電力行業(yè)的示范應用，使我國的頻率利用效率走在了世界前列，國家電網(wǎng)公司已有成熟的經(jīng)驗。華為和中國普天等公司都參與了這方面的研究工作，今后一定能為能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供更大的技術支持。ICT助能源互聯(lián)網(wǎng)打通“任督二脈”指日可待。(能源新聞網(wǎng))
