探索智能電網(wǎng)的本質(zhì) 建立智能電網(wǎng)系統(tǒng)模型
智能電網(wǎng)概念出現(xiàn)后,政府、企業(yè)、社會都分別從各自不同的角度去解讀智能電網(wǎng)的定義。那么智能電網(wǎng)的本質(zhì)到底是什么呢?本報近日專訪了智能電網(wǎng)研究員、能源領(lǐng)域傳播學(xué)者、能源領(lǐng)域第一微信公眾平臺能源評論創(chuàng)始人夏偉,請他就智能電網(wǎng)做了全面深入的闡述。
探索智能電網(wǎng)的本質(zhì)
中國商報:目前對智能電網(wǎng)有多種定義和解讀,作為智能電網(wǎng)研究員、能源領(lǐng)域知名的傳播學(xué)者,您能概括地描述一下智能電網(wǎng)的本質(zhì)嗎?
夏偉:為了將這個概念說得更清楚,先做個形象的比喻,電網(wǎng)就好比人體結(jié)構(gòu),骨架、血肉等構(gòu)成人體的“硬件”,而大腦、神經(jīng)等構(gòu)成人體的“軟件”,二者并沒有從屬關(guān)系,而是一個事物的兩個方面。智能電網(wǎng)就是一個生態(tài)系統(tǒng),通過內(nèi)部和外部關(guān)系并對其采取相應(yīng)反饋的電網(wǎng)系統(tǒng)。智能電網(wǎng),表面上看只是信息技術(shù)在電網(wǎng)通訊方面的應(yīng)用,在不遠的將來,它也將和互聯(lián)網(wǎng)一樣,打破時間和空間的限制,加快能源資源的流動性。
中國商報:有些讀者認(rèn)為現(xiàn)在的電網(wǎng)不智能,可以這樣理解嗎?
夏偉:不能說現(xiàn)在的電網(wǎng)不智能,只能說不夠智能。這就好比過去你只是憑借肉眼看世界,而現(xiàn)在可以用望遠鏡看世界,這只是一個類比。隨著科學(xué)技術(shù)的進步,電網(wǎng)的“眼睛”、“耳朵”等“器官”發(fā)生了巨大的變化。這種變化看起來是手段的進步,但其本質(zhì)是電網(wǎng)整體認(rèn)知能力的提升,也就是說是采集能力的提升。這種采集能力的提升,可以讓電網(wǎng)系統(tǒng)做出更加精準(zhǔn)的判斷,更加有效率地選擇策略,滿足人類能源需求。智能電網(wǎng),就是具有“感覺”的電網(wǎng)。
建立智能電網(wǎng)系統(tǒng)模型
中國商報:現(xiàn)有的電網(wǎng)與智能電網(wǎng)的差距在哪里?
夏偉:眾所周知,電網(wǎng)的最大特點是實時,電能的生產(chǎn)、運輸、消費必須同時完成,這就要求電力供需必須在瞬時達到供需平衡。如果平衡不好,要么發(fā)出來的電無法消納,造成巨大的浪費;要么發(fā)出來的電不夠用,造成社會生產(chǎn)效率的低下。這個系統(tǒng)要解決的問題還是供求平衡,必須依靠信息的交換來解決。過去,通常是依靠計算機加人力的傳統(tǒng)調(diào)度方法來保障平衡。但是,隨著發(fā)電裝機的不斷增多,各種能源形式的出現(xiàn),這種人為的信息調(diào)度方法已經(jīng)不能全面、實時地獲得信息了,這使得調(diào)度人員很緊張,且調(diào)度效率還不高。有些時候,明明電力負(fù)荷過剩,系統(tǒng)發(fā)出的信息卻是加大電力生產(chǎn),這不能怪調(diào)度員,而是信息的滯后造成了錯誤的判斷。因此,我們必須用智能電網(wǎng)來取代原有的調(diào)度思想和方法,把調(diào)度人員從繁重的低效率卻且不精準(zhǔn)的勞動中解放出來。
中國商報:如您所說,智能電網(wǎng)是要用信息的手段來提升電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)捕捉信息和釋放信息的能力,能具體談?wù)剢幔?/strong>
夏偉:從發(fā)電側(cè)來看,必須解決誰來發(fā)電、什么時候發(fā)電、發(fā)多少電、什么時候停機等問題。當(dāng)前,這些問題還是靠現(xiàn)行的電力調(diào)度系統(tǒng)來解決。這種過渡性的“半自動”的電力調(diào)節(jié)機制,會隨著電力工業(yè)與大數(shù)據(jù)的進一步融合逐漸消亡,取而代之的是以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)將使得發(fā)電側(cè)實時掌握需求側(cè)的負(fù)荷需求,從而實行動態(tài)的瞬時調(diào)節(jié)與控制。隨著電網(wǎng)經(jīng)年累月地運行積累,智能電網(wǎng)會對歷年的數(shù)據(jù)進行分析比對,在某一個時段預(yù)測到下一個時段的負(fù)荷走向,作出預(yù)調(diào)節(jié),從而避免能源浪費,提高單位能效。換言之,智能電網(wǎng)能打通電能需求側(cè)和供應(yīng)側(cè)在時間和空間上的“梗阻”和“延遲”癥狀,讓電力系統(tǒng)真正成為靈敏的會思考的智能系統(tǒng)。
中國商報:剛才您說了供應(yīng)側(cè)的情況,對于需求側(cè),智能電網(wǎng)將帶來哪些變化呢?
夏偉:對于需求側(cè),在管理方面還有巨大的上升空間。我們知道,全社會的用電者,至少可以從時間和空間兩個維度來按照“重要”或“次要”進行分類。比如醫(yī)院、交通等用電負(fù)荷在某些時段就是屬于重要負(fù)荷,一般都要重點保障;相對而言,此時的家庭用電中的燒開水、洗衣服等負(fù)荷就是次要負(fù)荷。因此,可不可以對全社會的負(fù)荷進行科學(xué)分類,讓次要負(fù)荷轉(zhuǎn)移到夜間不重要的時段來進行錯峰用電呢?這在技術(shù)上并不是什么難題。可以給每一個負(fù)荷設(shè)定一個編碼地址,對這些地址在特定時段進行流量限制。
中國商報:按照您的推測,是不是可以理解為,智能電網(wǎng)可以使每一個時段的電能的價格不一樣,這是否會帶來一場消費革命?
夏偉:在實踐中,階梯電價是精確負(fù)荷管理的一個雛形。用價格作為調(diào)節(jié)杠桿,僅僅有階梯電價是不夠的,還要采取各種差別電價,對不同類型的負(fù)荷在不同時段采取不同的電價。為此,我提出了“當(dāng)令負(fù)荷管理”的新概念。所謂“當(dāng)令負(fù)荷管理”,就是規(guī)定什么時段用電干什么,這個時段的負(fù)荷類型就是“當(dāng)令負(fù)荷”,超出這個時段的負(fù)荷則是“反季負(fù)荷”。比如說,在上下班高峰期,交通用電為“當(dāng)令負(fù)荷”,用電相對平價,而如果某個家庭一定要在這個時刻燒開水、洗衣服,那么搶奪的就是交通用電負(fù)荷等“當(dāng)令負(fù)荷”,按照規(guī)則,就必須付出遠高于燒開水、洗衣服“當(dāng)令負(fù)荷”的價格。
中國商報:隨著實踐的深入,智能電網(wǎng)好像已經(jīng)有了一個較為清晰的方向,您能展開談?wù)剢幔?/strong>
夏偉:要推測未來智能電網(wǎng)的方向并不是一件容易的事情。電力系統(tǒng)以穩(wěn)定為原則的傳統(tǒng),是基于這個行業(yè)的民生保障功能。這與互聯(lián)網(wǎng)不同,互聯(lián)網(wǎng)在試錯中出現(xiàn)的崩潰問題容易被原諒,而電力系統(tǒng)的被容忍度為零。因此,無論是技術(shù)的革命還是體制的變化,都要謹(jǐn)慎。在這個大原則確定以后,我們才能談下一步的變革。智能電網(wǎng)看起來是美好的,但要實踐起來,涉及到牽一發(fā)而動全身的巨大變革。因此,要有打持久戰(zhàn)的思想準(zhǔn)備。
中國商報:建設(shè)智能電網(wǎng)最大的難度在哪里?
夏偉:建設(shè)智能電網(wǎng)最大的問題是新舊思路體系的融合問題。現(xiàn)有的電網(wǎng)經(jīng)過了幾十年的運行,已經(jīng)形成了成熟的、固定的運行模式,確保了電能的供應(yīng),為經(jīng)濟社會發(fā)展和人民生活提供了穩(wěn)定的保障。要在現(xiàn)有體系的基礎(chǔ)上,對電網(wǎng)進行智能化改造,會讓原有體系中的工作人員很不習(xí)慣,也容易出現(xiàn)新的情況。這不是局部的小改小革,而是從思想方法、工具手段等各個環(huán)節(jié)展開的系統(tǒng)變革,其風(fēng)險性很大。因此,我建議采取帕累托改進的方法,從容易改的地方下手,先試驗后推廣,試點先行,樣板引路。
智能電網(wǎng)需建設(shè)“四個平臺”
中國商報:智能電網(wǎng)的硬件以電網(wǎng)及其通訊為基礎(chǔ)硬件設(shè)施,您能談?wù)勚悄茈娋W(wǎng)未來如何構(gòu)建軟件設(shè)施嗎?
夏偉:我認(rèn)為,智能電網(wǎng)未來要建設(shè)“四個平臺”。一是基于能生產(chǎn)、運輸、消費體系控制的智能云平臺,是弱電與強電信息的總指揮官。它要解決的是何時生產(chǎn)、何時消費、生產(chǎn)多少、消費多少等問題,是能源體制要解決的基本問題。計劃經(jīng)濟傾向于以生產(chǎn)定消費,市場經(jīng)濟偏重于以消費定生產(chǎn)。我國改革開放的過程,就是從“以生產(chǎn)定消費”到“以消費定生產(chǎn)”的轉(zhuǎn)變。今天,我國仍然延續(xù)“以生產(chǎn)定消費”的能源舊體制,依靠人來調(diào)節(jié)何時生產(chǎn)、生產(chǎn)多少等問題。近年來,大量的人力、物力投入到能源生產(chǎn)當(dāng)中,確保了能源的相對平衡。但是,由于人力永遠不能實時獲得完全對稱的信息,能源短缺和過剩的現(xiàn)象經(jīng)常會交替出現(xiàn)。因此,我們需要建立“智能云平臺”,將能源的“生產(chǎn)、運輸、存儲、消費”四個環(huán)節(jié)的信息進行收集處理、實時通訊,對歷年的數(shù)據(jù)進行分析比對,在某一個時段預(yù)測到下一個時段的負(fù)荷走向,作出預(yù)調(diào)節(jié),從而避免能源浪費,提高單位能效。同時,處理需求側(cè)和供應(yīng)側(cè)在時間和空間上的“梗阻”和“延遲”癥狀,讓電力需求始終處于在線調(diào)節(jié)狀態(tài)。
第二個平臺是建立“智能用電平臺”,將需求側(cè)精細(xì)地管起來。表面來看,“智能用電平臺”是一種技術(shù),其實它是一種規(guī)則,這種新的規(guī)則就是“分類別、分時段差別電價管理”。“智能用電平臺”有兩個接口,一個對著“智能云平臺”,上傳用電數(shù)據(jù),例如各類負(fù)荷的表現(xiàn)周期和峰谷值,“智能云平臺”將信息進行運算后共享給其他平臺,作為能源生產(chǎn)、存儲、運輸?shù)臎Q策基礎(chǔ)。同時,另一個接口對著電力消費者,改造后的家庭電器插口,會對負(fù)荷分類,不同類別賦予不同的電價,用價格來調(diào)節(jié)用電行為。
第三個平臺是“智能生產(chǎn)平臺”。“智能用電平臺”將收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到“智能云平臺”上,“智能云平臺”按照規(guī)則進行運算形成指令,對電能的生產(chǎn)側(cè)發(fā)出請求。于是,就需要“智能生產(chǎn)平臺”來接受并處理指令,對發(fā)電廠進行“生產(chǎn)指標(biāo)”分配,根據(jù)出力效率等主要參數(shù)決定哪些機組停發(fā)、哪些機組發(fā)電。
“智能生產(chǎn)平臺”指揮著各類電能生產(chǎn)廠家,包括火電、水電、核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電等。我們知道,不同的發(fā)電方式成本不同,就是同一種發(fā)電方式在不同時期的成本也不會一樣。為此,“智能生產(chǎn)平臺”應(yīng)具備篩選功能。例如,在豐水時節(jié),自然匹配到水力發(fā)電。這樣,有利于各種發(fā)電方式相互補充和平衡,同時促進了能效提升。
由于“智能云平臺”掌握了歷年數(shù)據(jù)的負(fù)荷規(guī)律,具備了預(yù)測負(fù)荷的能力,為“智能生產(chǎn)平臺”提供了科學(xué)的決策基礎(chǔ)。什么時候發(fā)電、用什么方式發(fā)電、發(fā)多少電的問題就會迎刃而解。“智能生產(chǎn)平臺”根據(jù)“智能云平臺”傳遞的信息進行機組的開啟和停運,同時動態(tài)地接收指令并加以執(zhí)行,保持電能生產(chǎn)與消費的平衡。
此外,電既有普通商品的生產(chǎn)、運輸、存儲、消費的普遍特征,又有不易存儲的獨有特征,電能必須在瞬時完成發(fā)、輸、配、供、用。這需要在電能存儲技術(shù)方面尋求突破,這就是“智能存儲平臺”,也就是我們所說的第四個平臺。
當(dāng)前,電動汽車應(yīng)該引起高度關(guān)注,它不僅是交通方式的變革,更是一種分布式儲能解決方案。在負(fù)荷低谷的深夜,給電動汽車充電就是“當(dāng)令負(fù)荷”,此時充電是再經(jīng)濟不過的了,“智能存儲平臺”所要做的,就是幫助儲能中介確定充放能量的時段和數(shù)量。
責(zé)任編輯:電朵云
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