補(bǔ)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(guān)注者多，行動(dòng)者少。”在“2018能源互聯(lián)網(wǎng)媒體行”（深圳站）研討會(huì)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(huì)主任劉建明言簡意賅的描述了當(dāng)下能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀。
能源新聞網(wǎng)訊 “關(guān)注者多，行動(dòng)者少。”在“2018能源互聯(lián)網(wǎng)媒體行”（深圳站）研討會(huì)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(huì)主任、博導(dǎo)劉建明言簡意賅的描述了當(dāng)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(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟主辦，中關(guān)村智能電力產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟聯(lián)合主辦，國家能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)及技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書處承辦，深圳站系活動(dòng)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(huì)主任、博導(dǎo)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(chǔ)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(jì)浪潮之下的能源發(fā)展提出了新的使命，將 “互聯(lián)網(wǎng)+”強(qiáng)大的數(shù)據(jù)計(jì)算、處理、運(yùn)維和服務(wù)等基因植入能源體系，構(gòu)建能源生產(chǎn)和消費(fèi)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(xué)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(huì)的強(qiáng)耦合特性，構(gòu)建多元化綜合服務(wù)模式打造安全可靠、綠色集約、經(jīng)濟(jì)高效、智能互動(dòng)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(xiàng)技術(shù)，其核心思想是以用戶為中心，以服務(wù)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(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)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(shí)現(xiàn)物質(zhì)流、能量流、信息流、業(yè)務(wù)流、資金流、價(jià)值流的優(yōu)化配置，包括設(shè)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(xué)的角度構(gòu)建未來理想能源生產(chǎn)-配送-消費(fèi)價(jià)值鏈，并且首次提出“免費(fèi)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(huì)》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(jì)革命的發(fā)展藍(lán)圖。
其實(shí)，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(xué)建立了FREEDM系統(tǒng)中心，希望將電力電子技術(shù)和信息技術(shù)引入電力系統(tǒng)，在未來配電網(wǎng)層面實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)理念。除了美國的FREEDM項(xiàng)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(jì)劃，并早在2008年年底開始投資實(shí)施該計(jì)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(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)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(gòu)想。
《意見》表示，要通過互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)能源系統(tǒng)扁平化，推進(jìn)能源生產(chǎn)與消費(fèi)模式革命，提高能源利用效率，推動(dòng)節(jié)能減排。加強(qiáng)分布式能源網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，提高可再生能源占比，促進(jìn)能源利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化。加快發(fā)電設(shè)施、用電設(shè)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(guān)于公布首批“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）示范項(xiàng)目的通知》，批準(zhǔn)了北京延慶能源互聯(lián)網(wǎng)綜合示范區(qū)等55個(gè)區(qū)域性和行業(yè)性的能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目建設(shè)。
在政策引領(lǐng)之下，能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)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(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、中關(guān)村智能電力產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟主辦，清華大學(xué)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(guān)村能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)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(xiàng)目閉門研討會(huì)也在北京成功舉辦，推進(jìn)了能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目的實(shí)施和落地。
補(bǔ)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(shù)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，迄今并沒有相關(guān)的政策性文件出臺(tái)。除了部分示范項(xiàng)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(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)，以及ICT在能源領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于“拓荒期”等因素，均對能源互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展構(gòu)成掣肘。
當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)通信在電網(wǎng)設(shè)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(shè)備還處于無網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控與檢測，只有少量用于必要日常操作的網(wǎng)絡(luò)連接。例如中國，已經(jīng)建設(shè)了全球領(lǐng)先的電網(wǎng)，并鋪設(shè)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(guān)計(jì)劃要求到2020年，配網(wǎng)通信覆蓋率將達(dá)到95%，配電自動(dòng)化率要求達(dá)到90%以上，采取傳統(tǒng)挖溝埋光纜很難再滿足業(yè)務(wù)需求。因此，未來3-5年高可靠電力無線物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)亟待加強(qiáng)。
此外，發(fā)電模式與用電模式的變化也對電力基礎(chǔ)設(shè)施升級的需求空前提升。風(fēng)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(dòng)性的短板，熱泵和電動(dòng)汽車充電樁會(huì)加大電網(wǎng)負(fù)荷，均對電網(wǎng)的安全性、可靠性構(gòu)成挑戰(zhàn)，進(jìn)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(xiàng)系統(tǒng)性工程，各方更需要從政策、技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)等層面進(jìn)行系統(tǒng)性梳理，打造一個(gè)“自上而下”，既有政策引導(dǎo)，又有市場參與和技術(shù)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(rèn)為，未來的能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)實(shí)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(jìn)而從電源供給上解決區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展失衡的問題。
他還強(qiáng)調(diào)，建設(shè)全球能源互聯(lián)網(wǎng)是國家戰(zhàn)略和國家意志，加快“兩個(gè)替代”是實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。全球能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)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(chǔ)、特高壓電網(wǎng)是關(guān)鍵、清潔能源是根本。
劉建明認(rèn)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(shí)踐，能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展輪廓已漸清晰。當(dāng)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(jìn)的信息通信技術(shù)等技術(shù)手段，合理有效的利用水、電、油、氣、光、風(fēng)、儲(chǔ)能等多種能源。
ICT(信息通信技術(shù))在能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中扮演著重要角色。張靖認(rèn)為，能源信息互聯(lián)互通是能源互聯(lián)網(wǎng)價(jià)值實(shí)現(xiàn)的關(guān)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(wù)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(shè)想正在落地。2015年，全球領(lǐng)先的通信服務(wù)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(tái)、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(tái)+連接+生態(tài)”的發(fā)展策略。而后，他們從能源的生產(chǎn)、消費(fèi)、連接、智能化四個(gè)角度細(xì)化制定出能源互聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展路線。其目標(biāo)是，立志把數(shù)字世界帶入每個(gè)人、每個(gè)家庭、每個(gè)組織，構(gòu)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(jìn)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(gè)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(fèi)正呈現(xiàn)五大趨向重要轉(zhuǎn)變。首先，清潔能源在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)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(fēng)電度電成本在下調(diào)，清潔能源需要降低波動(dòng)性，提高電網(wǎng)友好性；其次，設(shè)備需要智能化改造，植入傳感器和通信模塊，引入先進(jìn)的通信技術(shù)來加強(qiáng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)管控；第三，工業(yè)用能電氣化，家庭用能電氣化，電動(dòng)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(bǔ)，按需生產(chǎn)，多種能源協(xié)調(diào)控制。
事實(shí)上，國務(wù)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(jì)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(shí)現(xiàn)優(yōu)勢資源的優(yōu)化配置，從局部支持系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)中國能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的整體升級。在保障能源安全的前提下，切實(shí)提高整個(gè)能源系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，提升終端用戶的使能體驗(yàn)。
能源互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的表現(xiàn)形式之一，打破“啞設(shè)備”固態(tài)存在，利用信息化技術(shù)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(rèn)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(shí)現(xiàn)橫向電、氣、熱、可再生能源等“多源互補(bǔ)”和縱向“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”各環(huán)節(jié)高度協(xié)調(diào), 生產(chǎn)和消費(fèi)雙向互動(dòng)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開放互聯(lián)、安全高效、靈活共享、持續(xù)演進(jìn)的智能平臺(tái)化建設(shè)是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
他補(bǔ)充說，當(dāng)下，智慧電廠建設(shè)中可能面對缺乏標(biāo)準(zhǔn)、孤立垂直、難以演進(jìn)等問題，要求采用端、邊、管、云協(xié)同的電力物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)，來支撐集團(tuán)和電廠的統(tǒng)一管理。未來，智慧電廠的演進(jìn)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(shè)涉及基礎(chǔ)設(shè)備、傳輸、平臺(tái)和應(yīng)用等多個(gè)部分，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為未來智慧電廠安全、高效、開放、智能的平臺(tái)支撐，目標(biāo)是更好的連接、感知和使能，真正從底層打通設(shè)備、人員、系統(tǒng)間的信息孤島，實(shí)現(xiàn)整廠的全面感知，實(shí)現(xiàn)各關(guān)鍵要素間的智能聯(lián)動(dòng)，構(gòu)建有效服務(wù)行業(yè)的應(yīng)用使能，支撐電廠智慧化的持續(xù)演進(jìn)。
隨著ICT和能型轉(zhuǎn)型的同步進(jìn)行，加強(qiáng)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(jìn)的新趨勢。華為網(wǎng)絡(luò)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(jià)，采用鋰電錯(cuò)峰運(yùn)行可以降低電費(fèi)成本，能源調(diào)度成為網(wǎng)絡(luò)能源的基本功能，電源實(shí)現(xiàn)從電能變換到能源調(diào)度的代際演進(jìn)。
該專家認(rèn)為，通過能源調(diào)度技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)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(luò)運(yùn)行成本。在5G到來之際，能源調(diào)度技術(shù)可以幫助5G站點(diǎn)通過市電、光伏和儲(chǔ)能立體取電，解決5G站點(diǎn)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(cuò)峰用電降低電費(fèi)成本。隨著ICT網(wǎng)絡(luò)的延伸，未來智能網(wǎng)絡(luò)能源將通過光伏屋頂發(fā)電、鋰電充滿機(jī)房儲(chǔ)能，ICT網(wǎng)絡(luò)既是電網(wǎng)的穩(wěn)定負(fù)載，又是電網(wǎng)電能的補(bǔ)充來源，ICT與電網(wǎng)智能互動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)共贏。
前景廣闊 任重道遠(yuǎn)
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(lán)海。權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測，未來10年產(chǎn)業(yè)規(guī)模或達(dá)20萬億元以上。
評論人士指出，進(jìn)一步推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，關(guān)系著能源轉(zhuǎn)型升級的進(jìn)程，也關(guān)乎每個(gè)人的生活水平和質(zhì)量，其發(fā)展進(jìn)度取決于配套政策、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用場景創(chuàng)新，將成為推進(jìn)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(dá)成共識(shí)，共同建設(shè)行業(yè)最高水平、國際領(lǐng)先的無線電力物聯(lián)網(wǎng)，在標(biāo)準(zhǔn)、聯(lián)合創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)合作、生態(tài)培育領(lǐng)域展開全面合作。國家電網(wǎng)將基于eLTE-DSA技術(shù)的IoT-G 230MHz技術(shù)規(guī)范納入國家電網(wǎng)企標(biāo)，并共同完成無線專網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定，推進(jìn)IoT-G標(biāo)準(zhǔn)的國際化，成為全球電力行業(yè)普遍認(rèn)可和使用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
此外，華為和國家電網(wǎng)成立聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，就標(biāo)準(zhǔn)制定、產(chǎn)品和工具研發(fā)、性能和業(yè)務(wù)測試驗(yàn)證進(jìn)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(xué)研究院、南瑞集團(tuán)、許繼集團(tuán)等在230產(chǎn)業(yè)上進(jìn)行全面合作，共同研制滿足國家電網(wǎng)業(yè)務(wù)需求的產(chǎn)品和制定相關(guān)規(guī)范。雙方將憑借在各自領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢，拉通和推動(dòng)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(gòu)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(shù)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(yīng)用的。電力行業(yè)主要用來做解決電力系統(tǒng)負(fù)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(gè)梳狀結(jié)構(gòu)，2008年，劉建明開始組織研發(fā)載波聚合技術(shù)和230 LTE技術(shù)，并推動(dòng)在電力行業(yè)的示范應(yīng)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(yàn)。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(shù)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))
