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  • 能源互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)新一輪能源革命

    2018-06-21 15:46:11 中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
    能源革命從20世紀(jì)開始就成為全球關(guān)注的議題之一,諸多國(guó)家都致力于新能源領(lǐng)域的開發(fā)及相關(guān)技術(shù)的攻關(guān)。革命初期,多能源轉(zhuǎn)換,尤其是將化學(xué)

    能源革命從20世紀(jì)開始就成為全球關(guān)注的議題之一,諸多國(guó)家都致力于新能源領(lǐng)域的開發(fā)及相關(guān)技術(shù)的攻關(guān)。革命初期,多能源轉(zhuǎn)換,尤其是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能乃至機(jī)械能,是該領(lǐng)域研究的重點(diǎn);到了中葉,開發(fā)可再生清潔能源在很長(zhǎng)的周期內(nèi)成為解決環(huán)境和資源短缺問(wèn)題的突破點(diǎn),相應(yīng)的開發(fā)及儲(chǔ)存技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生;當(dāng)前,隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起,對(duì)于能源的利用已不僅停留在清潔、高效、低成本上,更多的是立足于智能管理、優(yōu)化控制等網(wǎng)絡(luò)化程度更強(qiáng)的能源利用。因此,能源互聯(lián)網(wǎng)這一新興詞匯便隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能應(yīng)運(yùn)而生。

    互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)升級(jí)

    能源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)

    能源互聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ),以電力系統(tǒng)為中心,將電力系統(tǒng)與天然氣網(wǎng)絡(luò)、供熱網(wǎng)絡(luò)以及工業(yè)、交通、建筑系統(tǒng)等緊密耦合,橫向?qū)崿F(xiàn)電、氣、熱、可再生能源等“多源互補(bǔ)”,縱向?qū)崿F(xiàn)“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),集中與分布相結(jié)合的能源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

    能源互聯(lián)網(wǎng)的特征,從物理維度上是一個(gè)以電力系統(tǒng)為核心,以可再生能源為主要一次能源,與天然氣網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)絡(luò)等其他系統(tǒng)緊密耦合而形成的復(fù)雜多網(wǎng)流系統(tǒng);從信息維度上是能量的開放互聯(lián)與交換分享可以跟互聯(lián)網(wǎng)信息分享一樣便捷的信息物理融合系統(tǒng);從市場(chǎng)維度上看:提供綠色能源靈活交易的平臺(tái),構(gòu)建開放、自由、充分競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境,能激發(fā)市場(chǎng)中各商業(yè)主體的積極性。

    與智能電網(wǎng)相比,能源互聯(lián)網(wǎng)的側(cè)重點(diǎn)在于新能源的占比及影響的研究,更著重去探討當(dāng)可再生能源的占比達(dá)到很高的時(shí)候,現(xiàn)有的電力系統(tǒng)應(yīng)該如何去支撐整個(gè)環(huán)境。同時(shí),雖然電網(wǎng)作為核心部分,但清潔可再生能源的多能轉(zhuǎn)換利用決定了能源互聯(lián)網(wǎng)需要將電網(wǎng)與天然氣、熱能網(wǎng)絡(luò)等緊密耦合,其能量形式可以囊括電能、化學(xué)能、熱能、機(jī)械能等。

    能源互聯(lián)網(wǎng)體系

    包含三層架構(gòu)

    能源互聯(lián)網(wǎng)的體系自下而上可以分為能源層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

    其中,能源層主要是進(jìn)行能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、傳輸和利用,包括化石燃料的發(fā)電、清潔可再生能源的多能轉(zhuǎn)化、電力利用等;網(wǎng)絡(luò)層主要是通過(guò)廣域布局的智能傳感進(jìn)行能源相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和傳輸,利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實(shí)時(shí)獲取海量數(shù)據(jù);而應(yīng)用層主要是利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)進(jìn)行能量信息的數(shù)據(jù)共享,主要包括能源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和各能源系統(tǒng)的實(shí)施運(yùn)轉(zhuǎn)狀況等,主要實(shí)現(xiàn)途徑是對(duì)海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和處理,從而搭建能源交易平臺(tái)來(lái)對(duì)各種能源交易進(jìn)行數(shù)據(jù)支撐,承擔(dān)能源互聯(lián)網(wǎng)的信息采集、管理方案、能源交易等方面的運(yùn)行工作。

    在此體系下,能源互聯(lián)網(wǎng)可以完成多能源協(xié)調(diào)管理,根據(jù)電、氣、熱網(wǎng)領(lǐng)域行業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況,從能源價(jià)值最大化、系統(tǒng)安全運(yùn)行、多能源交易準(zhǔn)則和法規(guī)的角度對(duì)多能源交易及資源配置進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)調(diào)管理,從而可以保障能源的高效、安全供應(yīng)及能源互聯(lián)網(wǎng)的健康發(fā)展。同時(shí),用戶可以借助平臺(tái)了解需求側(cè)的具體情況,同時(shí)借助系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)能源儲(chǔ)備和需求的匹配。作為需求側(cè)主體,用戶也可以參與供電供熱等供給側(cè)環(huán)節(jié),借助能源交易平臺(tái)及分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行在線的能源交易、轉(zhuǎn)售等業(yè)務(wù)。

    能源互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)

    蓬勃發(fā)展

    能源互聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)中所涉及的新技術(shù)主要包括大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能傳感、新能源發(fā)電、儲(chǔ)能等相關(guān)技術(shù),這些技術(shù)最終都會(huì)通過(guò)能源互聯(lián)平臺(tái)進(jìn)行連接,成為能源互聯(lián)網(wǎng)個(gè)性化的技術(shù)鏈。

    ——分布式能源與ICT融合技術(shù)

    通過(guò)將光伏發(fā)電與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合打造的光伏云是分布式能源接入能源互聯(lián)網(wǎng)的雛形。光伏云分為設(shè)備、數(shù)據(jù)處理、服務(wù)、應(yīng)用端四部分。由光伏陣列和電表組成的設(shè)備是實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的基礎(chǔ)設(shè)施,數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)通過(guò)前置機(jī)中的采集設(shè)備將光伏發(fā)電的發(fā)電量、電能質(zhì)量等數(shù)據(jù)信息經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理提供給服務(wù)端,在服務(wù)部分可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)、安全服務(wù)、任務(wù)調(diào)度服務(wù)等多種多樣的監(jiān)控、管理服務(wù),這些服務(wù)可以在我們的手機(jī)、電腦平臺(tái)查看和操作,實(shí)現(xiàn)光伏能源的應(yīng)用端落地。通過(guò)這四部分的配合,能源與大數(shù)據(jù)云計(jì)算相互協(xié)調(diào),真正實(shí)現(xiàn)能源的可控化和智能化。

    光伏云網(wǎng)以客戶需求為導(dǎo)向,以全面提升分布式光伏運(yùn)營(yíng)效率為目的,整合技術(shù)、信息、數(shù)據(jù)等分布式光伏全產(chǎn)業(yè)鏈資源,實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布、在線交易、智能管理、金融服務(wù)、大數(shù)據(jù)分析等功能,提供集信息發(fā)布、咨詢?cè)u(píng)估、方案推薦、設(shè)備采購(gòu)、安裝調(diào)試、并網(wǎng)接電、電費(fèi)結(jié)算及補(bǔ)貼代發(fā)、金融服務(wù)、運(yùn)行維護(hù)等全流程一站式服務(wù),實(shí)現(xiàn)分布式光伏線上線下全業(yè)務(wù)全流程貫通。

    ——能源轉(zhuǎn)換與ICT融合技術(shù)

    能源轉(zhuǎn)換設(shè)備的主旨是一次能源向方便使用的能源的轉(zhuǎn)換。它可以將太陽(yáng)能、風(fēng)能、熱能、生物質(zhì)、地?zé)帷⑷細(xì)狻⒂偷饶茉崔D(zhuǎn)換為電能,也可以將電能以特定介質(zhì)儲(chǔ)存起來(lái)。電力在能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、傳輸、應(yīng)用環(huán)節(jié)起到樞紐的作用。真正實(shí)現(xiàn)能源的互聯(lián)互通。當(dāng)前能源轉(zhuǎn)換設(shè)備面臨的三大挑戰(zhàn)是:提升電能變換能力;系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì);裝備和系統(tǒng)的可靠性。面對(duì)這三大挑戰(zhàn),行業(yè)的研究重點(diǎn)集中在提高能量轉(zhuǎn)換效率和能量的自動(dòng)擇優(yōu)配置方面。

    等效于互聯(lián)網(wǎng)的連接和信息傳輸,在能源互聯(lián)網(wǎng)中能量的轉(zhuǎn)換設(shè)備通常被稱為能源路由。在能源路由器中,可以實(shí)現(xiàn)可再生能源控制、能源存儲(chǔ)、能源管理,將網(wǎng)絡(luò)層采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用層分析,然后,有效控制能源的應(yīng)用。

    ——新型儲(chǔ)能與ICT融合技術(shù)

    能源互聯(lián)網(wǎng)的安全、靈活可接入屬性決定了必須擁有強(qiáng)大的儲(chǔ)能裝置滿足能源的供需波動(dòng),新型儲(chǔ)能材料作為能源互聯(lián)網(wǎng)中削峰填谷、能源綜合利用的關(guān)鍵,鉛酸蓄電池、磷酸鐵鋰電池、液硫電池等多種新型儲(chǔ)能材料作為當(dāng)今的熱門話題和技術(shù)前沿深受行業(yè)研究人員的追捧。

    儲(chǔ)能系統(tǒng)從整個(gè)電網(wǎng),即發(fā)電側(cè)、輸電側(cè)到用戶側(cè)都具備作用,在發(fā)電側(cè)相當(dāng)于能源的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù);在輸電側(cè)主要起到調(diào)峰、調(diào)頻作用;在用戶側(cè)主要是分布式發(fā)電系統(tǒng)合理配置方面的問(wèn)題。更重要的是,儲(chǔ)能技術(shù)利用ICT技術(shù)將依據(jù)不同時(shí)段的電價(jià)、電能質(zhì)量等相關(guān)信息,有效地調(diào)度能源流的方向,從而達(dá)到降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和提升整個(gè)能源網(wǎng)絡(luò)整體效率的目的。

    ——智能傳感技術(shù)

    智能傳感技術(shù)包括光纖傳感、生物特征識(shí)別、無(wú)線傳感、圖像識(shí)別、傳感網(wǎng)等技術(shù)。智能傳感器獲取能源互聯(lián)網(wǎng)中輸配電網(wǎng)、電氣化交通網(wǎng)、信息通信網(wǎng)、天然氣網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)及用戶側(cè)各類聯(lián)網(wǎng)用能設(shè)備、分布式電源及微電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù),傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理、聚集、分析并提供改進(jìn)的控制策略。通過(guò)智能傳感技術(shù)體系,能源互聯(lián)網(wǎng)支持端到端的業(yè)務(wù),實(shí)現(xiàn)用戶與電網(wǎng)之間的互動(dòng),而且可實(shí)現(xiàn)各種智能設(shè)備的即插即用,除了智能電能表以外,還支持其他各種非電表設(shè)備的無(wú)縫接入。

    智能傳感作為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的“神經(jīng)末梢”,對(duì)于準(zhǔn)確感知電網(wǎng)狀態(tài)參量,保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。主要包括光纖傳感、生物特征識(shí)別、無(wú)線傳感、圖像識(shí)別、射頻識(shí)別、多維感知等。智能傳感技術(shù)有助于能源互聯(lián)網(wǎng)的可感知、可控制、更智能。

    ——大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)

    云計(jì)算是一種能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地、按需、便捷地獲取計(jì)算資源(包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、應(yīng)用和服務(wù)等)并提高其可用性的模式,可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、隨身地進(jìn)行高性能計(jì)算。互聯(lián)網(wǎng)營(yíng)銷技術(shù)包括實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)營(yíng)銷的電子商務(wù)平臺(tái)技術(shù)和相應(yīng)的營(yíng)銷模式;能源互聯(lián)網(wǎng)將支持B2B、B2C、C2C等,利用互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)大的互聯(lián)互通能力,支持發(fā)電商(含分布式電源與微網(wǎng)經(jīng)營(yíng)者)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、用戶、批發(fā)或零售型售電公司等多種市場(chǎng)主體任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的交易活動(dòng)。

    大數(shù)據(jù)是指無(wú)法在一定時(shí)間內(nèi)用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件工具對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行提取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。能源互聯(lián)網(wǎng)中管網(wǎng)安全監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、能源交易和用戶電能計(jì)量、燃?xì)庥?jì)量及分布式電源、電動(dòng)汽車等新型負(fù)荷數(shù)據(jù)的接入,使得其數(shù)據(jù)量將較智能電能表數(shù)據(jù)量增大很多。從大數(shù)據(jù)的處理過(guò)程來(lái)看,大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)包括:大數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)預(yù)處理、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及管理、大數(shù)據(jù)分析、大數(shù)據(jù)展現(xiàn)和應(yīng)用(大數(shù)據(jù)檢索、大數(shù)據(jù)可視化、大數(shù)據(jù)應(yīng)用、大數(shù)據(jù)安全等)。

    能源領(lǐng)域的變革對(duì)工業(yè)、交通、城建等領(lǐng)域發(fā)展影響深遠(yuǎn),是一個(gè)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的根本動(dòng)力之一。2015年9月26日,習(xí)近平總書記在聯(lián)合國(guó)發(fā)展峰會(huì)上發(fā)表重要講話,倡議探討構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng),推動(dòng)以清潔和綠色方式滿足全球電力需求。這是習(xí)近平總書記站在世界高度,繼“一帶一路”之后提出的又一重大倡議,是對(duì)傳統(tǒng)能源發(fā)展觀的歷史超越和重大創(chuàng)新。信息通信技術(shù)與能源領(lǐng)域的深度融合,實(shí)現(xiàn)了信息流和能量流的雙向智能交互,既利于國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展,也符合大力發(fā)展數(shù)字化、智能化產(chǎn)業(yè)的時(shí)代要求。《人民日?qǐng)?bào)》最近發(fā)表的專家文章指出,“構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)有助于打破能源子系統(tǒng)間的壁壘”“有助于解決我國(guó)能源發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)和難題”“有助于推動(dòng)我國(guó)能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型”。而能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè),更是在綜合能源系統(tǒng)逐步完善的基礎(chǔ)上,依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源全周期的智能管理、雙向交易及附加服務(wù),最終與全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展路徑相吻合。

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    責(zé)任編輯:仁德才

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