補短板、破瓶頸，ICT助能源互聯網打通“任督二脈”
2018-10-08 13:51:46
摘要： “關注者多，行動者少。”在“2018能源互聯網媒體行”（深圳站）研討會上，工信部產業發展中心“智能電網與裝備”專家委員會主任劉建明言簡意賅的描述了當下能源互聯網發展現狀。
能源新聞網訊 “關注者多，行動者少。”在“2018能源互聯網媒體行”（深圳站）研討會上，工信部產業發展中心“智能電網與裝備”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網發展所存在的現狀。此次“2018能源互聯網媒體行”由國家能源互聯網產業及技術創新聯盟主辦，中關村智能電力產業技術聯盟聯合主辦，國家能源互聯網產業及技術創新聯盟秘書處承辦，深圳站系活動首站。
工信部產業發展中心“智能電網與裝備”專家委員會主任、博導劉建明
全球氣候變暖，傳統化石能源經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，對全球化經濟浪潮之下的能源發展提出了新的使命，將 “互聯網+”強大的數據計算、處理、運維和服務等基因植入能源體系，構建能源生產和消費新模式的能源互聯網開始闖入大眾視野。
什么是能源互聯網？
清華大學能源互聯網創新研究院創新解決方案研究室主任張靖表示，能源互聯網是一種基于能源信息的廣泛互聯互通，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、經濟高效、智能互動的用能生態。
能源互聯網是未來的一種能源系統和能源型態，而不是單一的一項技術，其核心思想是以用戶為中心，以服務優先的互聯網理念，通過系統性思維綜合考慮能源系統的規劃、設計、建設、運維、管理、監管。張靖說，“提高能源系統效率是能源互聯網的核心根本，即實現物質流、能量流、信息流、業務流、資金流、價值流的優化配置，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
追溯能源互聯網發展的歷史，全球暢銷書《第三次工業革命》作者杰里米.里夫金和全球能源互聯網發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-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革命的理念和模式，勾勒了以物聯網、協同共享、零邊際成本共同打造新一輪經濟革命的發展藍圖。
其實，早在里夫金之前，就有人提出過能源互聯網概念。2008年美國NSF在北卡州立大學建立了FREEDM系統中心，希望將電力電子技術和信息技術引入電力系統，在未來配電網層面實現能源互聯網理念。除了美國的FREEDM項目，德國聯邦政府也提出了E-Energy理念和能源互聯網計劃，并早在2008年年底開始投資實施該計劃。
發展現狀
“互聯網+”智慧能源是我國能源互聯網發展的理論雛形。2015年7月，國務院辦公廳印發《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》(以下簡稱《意見》)，暨國發〔2015〕40號文件，首次提出“互聯網+”智慧能源的發展構想。
《意見》表示，要通過互聯網促進能源系統扁平化，推進能源生產與消費模式革命，提高能源利用效率，推動節能減排。加強分布式能源網絡建設，提高可再生能源占比，促進能源利用結構優化。加快發電設施、用電設施和電網智能化改造，提高電力系統的安全性、穩定性和可靠性。
爾后，2017年7月，國家能源局發布《關于公布首批“互聯網+”智慧能源（能源互聯網）示范項目的通知》，批準了北京延慶能源互聯網綜合示范區等55個區域性和行業性的能源互聯網示范項目建設。
在政策引領之下，能源互聯網的建設和發展在提速。今年4月，由國家能源互聯網產業及技術創新聯盟、中關村智能電力產業技術聯盟主辦，清華大學能源互聯網創新研究院、北京智中能源互聯網研究院、中關村能源互聯網產業技術聯盟承辦，首批“互聯網+”智慧能源（能源互聯網）示范項目閉門研討會也在北京成功舉辦，推進了能源互聯網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網一定的政策傾斜，市場正方興未艾，但在技術規范和行業標準方面，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，企業在發展能源互聯網方面仍處于“摸著石頭過河”探索階段。對此，業界將行業發展現狀以“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，我國能源互聯網發展尚處于起步階段，缺少配套政策支持，缺少明確的行業標準，以及ICT在能源領域的應用尚處于“拓荒期”等因素，均對能源互聯網的進一步發展構成掣肘。
當下網絡通信在電網設備上的覆蓋率不足仍是能源互聯網、智能電網發展的一大隱憂。
華為企業無線產業發展部部長介紹說，到目前為止，全球大部分電網設備還處于無網絡連接狀態，不能實現實時監控與檢測，只有少量用于必要日常操作的網絡連接。例如中國，已經建設了全球領先的電網，并鋪設了大量的光纜，2014年配網通信覆蓋率僅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，采取傳統挖溝埋光纜很難再滿足業務需求。因此，未來3-5年高可靠電力無線物聯網的建設亟待加強。
此外，發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。風力發電、太陽能發電和小型電網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負荷，均對電網的安全性、可靠性構成挑戰，進而對配電網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網產業，對于如此龐大的一項系統性工程，各方更需要從政策、技術和標準等層面進行系統性梳理，打造一個“自上而下”，既有政策引導，又有市場參與和技術創新相輔的閉環生態體系。
ICT扮演重要角色
能源互聯網的發展場景十分宏大。曾任國家電網董事長的劉振亞認為，未來的能源互聯網應實現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域經濟發展失衡的問題。
他還強調，建設全球能源互聯網是國家戰略和國家意志，加快“兩個替代”是實現綠色轉型的關鍵。全球能源互聯網實際上就是智能電網加特高壓電網加清潔能源。智能電網是基礎、特高壓電網是關鍵、清潔能源是根本。
劉建明認為，能源互聯網的本質就是能源的高效綜合利用。經過幾年的摸索和實踐，能源互聯網的發展輪廓已漸清晰。當下，能源互聯網主要分為如下三種型態：一是家庭能源管理(HEMS)和樓宇能源管理(BEMS)；二是區域能源互聯網和城市能源互聯網；三是全球能源互聯網。發展能源互聯網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)在能源互聯網發展過程中扮演著重要角色。張靖認為，能源信息互聯互通是能源互聯網價值實現的關鍵環節之一，能源行業的信息通訊解決方案是其重要業務板塊之一，面對能源互聯網為代表的能源轉型，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——華為發布了“1+2+1”的物聯網戰略，分別是OceanConnect物聯網平臺、有線和無線二種接入方式以及LiteOS物聯網操作系統，基于“平臺+連接+生態”的發展策略。而后，他們從能源的生產、消費、連接、智能化四個角度細化制定出能源互聯網未來的發展路線。其目標是，立志把數字世界帶入每個人、每個家庭、每個組織，構建萬物互聯的智能世界。從智能微電網入手，微電網之間互聯并進行能量和信息的互通后，形成城市級的能源互聯網，最后再城市跨區域甚至整個國家。
華為智能光伏解決方案高級營銷經理表示，人類對環境問題日益重視，能源生產和消費正呈現五大趨向重要轉變。首先，清潔能源在能源消費結構中的占比提升：供電正由集中式向分布式轉變，以就近消納為主，光伏/風電度電成本在下調，清潔能源需要降低波動性，提高電網友好性；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和消費管控；第三，工業用能電氣化，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，云端數據共享，多能互補，按需生產，多種能源協調控制。
事實上，國務院將能源互聯網概念置于整體“互聯網+”國家戰略的統籌計劃之下，意圖通過能源系統的智慧化、扁平化、融合化、分布化發展實現優勢資源的優化配置，從局部支持系統，最終實現中國能源產業結構的整體升級。在保障能源安全的前提下，切實提高整個能源系統的運轉效率，提升終端用戶的使能體驗。
能源互聯網是物聯網技術的表現形式之一，打破“啞設備”固態存在，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展方向。華為IoT電力能源行業總監認為，電力能源行業處在歷史性的重大變革期，在未來能源廣泛互聯的情況下，為實現橫向電、氣、熱、可再生能源等“多源互補”和縱向“源-網-荷-儲”各環節高度協調, 生產和消費雙向互動，基于物聯網技術的開放互聯、安全高效、靈活共享、持續演進的智能平臺化建設是行業發展的必然趨勢。
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、云協同的電力物聯網平臺技術，來支撐集團和電廠的統一管理。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，物聯網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、系統間的信息孤島，實現整廠的全面感知，實現各關鍵要素間的智能聯動，構建有效服務行業的應用使能，支撐電廠智慧化的持續演進。
隨著ICT和能型轉型的同步進行，加強電網智能化配置，使ICT與能源業更加緊密相聯的重要性愈發突出，能源調度也呈現出代際演進的新趨勢。華為網絡能源行業資深專家指出，我國大多數地區具有波峰、波谷差別電價，采用鋰電錯峰運行可以降低電費成本，能源調度成為網絡能源的基本功能，電源實現從電能變換到能源調度的代際演進。
該專家認為，通過能源調度技術，網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絡運行成本。在5G到來之際，能源調度技術可以幫助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。對于數據中心，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網絡的延伸，未來智能網絡能源將通過光伏屋頂發電、鋰電充滿機房儲能，ICT網絡既是電網的穩定負載，又是電網電能的補充來源，ICT與電網智能互動， 實現共贏。
前景廣闊 任重道遠
能源互聯網的發展前景十分廣闊，業內普遍將其視為產業發展新藍海。權威機構預測，未來10年產業規模或達20萬億元以上。
評論人士指出，進一步推進能源互聯網發展，關系著能源轉型升級的進程，也關乎每個人的生活水平和質量，其發展進度取決于配套政策、行業標準的完善，以及ICT和能源的融合和創新。
未來，ICT和智能電網的商業模式和應用場景創新，將成為推進能源互聯網的一支重要力量。
據了解，今年4月，國家電網和華為達成共識，共同建設行業最高水平、國際領先的無線電力物聯網，在標準、聯合創新、產業合作、生態培育領域展開全面合作。國家電網將基于eLTE-DSA技術的IoT-G 230MHz技術規范納入國家電網企標，并共同完成無線專網標準制定，推進IoT-G標準的國際化，成為全球電力行業普遍認可和使用的技術標準。
此外，華為和國家電網成立聯合創新實驗室，就標準制定、產品和工具研發、性能和業務測試驗證進行聯合創新，共享創新成果；還同國家電網及其下屬單位、如中國電力科學研究院、南瑞集團、許繼集團等在230產業上進行全面合作，共同研制滿足國家電網業務需求的產品和制定相關規范。雙方將憑借在各自領域的領先優勢，拉通和推動上下游廠家和產業伙伴，共同孵化電力專網生態，構建端到端完備、成熟的解決方案。
劉建明指出，ICT和能源互聯網之間耦合度極高，ICT是能源互聯網的神經系統。在無線通信技術方面，電力系統原來采用的230MHz頻率，這一頻率是國家主管部門在1992年批給電力、石油、家電等不同行業應用的。電力行業主要用來做解決電力系統負荷管理等問題，保障電力系統的安全、可靠供電。各行業使用的230M頻率是一個梳狀結構，2008年，劉建明開始組織研發載波聚合技術和230 LTE技術，并推動在電力行業的示范應用，使我國的頻率利用效率走在了世界前列，國家電網公司已有成熟的經驗。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網的發展提供更大的技術支持。ICT助能源互聯網打通“任督二脈”指日可待。(能源新聞網)
