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1 # 春江微評
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2 # 中國信通院
能源革命從上個世紀開始就成為全球關注的議題之一,諸多國家都致力於新能源領域的開發及相關技術的攻關。革命初期,多能源轉換,尤其是將化學能轉化為熱能乃至機械能,是領域研究的重點;到了中葉,開發可再生清潔能源在很長的週期內成為解決環境和資源短缺問題的突破點,相應的開發及儲存技術也應運而生;當前,隨著網際網路技術的興起,對於能源的利用已不僅停留在清潔、高效、低成本,更多的是立足於智慧管理、最佳化控制等網路化程度更強的能源利用。因此,能源網際網路這一新興詞彙便隨著網際網路技術中的大資料、雲計算、人工智慧應運而生。
什麼是能源網際網路
能源網際網路是以網際網路技術為基礎,以電力系統為中心,將電力系統與天然氣網路、供熱網路以及工業、交通、建築系統等緊密耦合,橫向實現電、氣、熱、可再生能源等“多源互補”,縱向實現“源、網、荷、儲”各環節高度協調,生產和消費雙向互動,集中與分佈相結合的能源服務網路。
能源網際網路的特徵,從物理維度上是一個以電力系統為核心,以可再生能源為主要一次能源,與天然氣網路、交通網路等其他系統緊密耦合而形成的複雜多網流系統;從資訊維度上是能量的開放互聯與交換分享可以跟網際網路資訊分享一樣便捷的資訊物理融合系統;從市場維度上看:提供綠色能源靈活交易的平臺,構建開放、自由、充分競爭的市場環境,能激發市場中各商業主體的積極性。
與智慧電網相比,能源網際網路的側重點在於新能源的佔比及影響的研究,更著重去探討當可再生能源的佔比到達很高的時候,現有的電力系統應該如何去支撐整個環境。同時,雖然電網作為核心部分,但清潔可再生能源的多能轉換利用決定了能源網際網路需要將電網與天然氣、熱能網路等緊密耦合,其能量形式可以囊括電能、化學能、熱能、機械能等。
能源網際網路體系研究
能源網際網路的體系由下至上可以分為能源層、網路層和應用層,如圖1所示。
圖1 能源網際網路體系架構圖
其中,能源層主要是進行能源的生產、轉換、傳輸和利用,包括化石燃料的發電、清潔可再生能源的多能轉化、電力利用等;網路層主要是透過廣域佈局的智慧感測進行能源相關資料的採集和傳輸,利用網際網路技術,實時獲取海量資料;而應用層主要是利用大資料、雲計算、人工智慧等技術進行能量資訊的資料共享,主要包括能源裝置的執行狀態和各能源系統的實施運轉狀況等,主要實現途徑是對海量資料資訊進行分析和處理,從而搭建能源交易平臺來對各種能源交易進行資料支撐,承擔能源網際網路的資訊採集、管理方案、能源交易等方面的執行工作
在此體系下,能源網際網路可以完成多能源協調管理,根據電、氣、熱網領域行業的運轉情況,從能源價值最大化、系統安全執行、多能源交易準則和法規的角度對多能交易及資源配置進行統一的協調管理,從而可以保障能源的高效、安全供應及能源網際網路的健康發展。同時,使用者可以藉助平臺瞭解需求側的具體情況,同時藉助系統控制網路實現能源儲備和需求的匹配。作為需求側主體,使用者也可以參與供電供熱等供給側環節,藉助能源交易平臺及分散式儲能系統進行線上的能源交易、轉售等業務。
能源網際網路新技術研究
能源網際網路三層架構中所涉及的新技術主要包括大資料、雲計算、智慧感測、新能源發電、儲能等相關技術,這些技術最終都會透過能源互聯平臺進行連線,成為能源網際網路個性化的技術鏈。
1、分散式能源與ICT融合技術
透過將光伏發電與網際網路相結合打造的光伏雲是分散式能源接入能源網際網路的雛形。光伏雲分為裝置、資料處理、服務、應用端四部分。由光伏陣列和電錶組成的裝置部分是實現光伏發電的基礎設施,資料處理環節透過前置機中的採集裝置將光伏發電的發電量、電能質量等資料資訊經過大資料儲存和處理提供給服務端,在服務部分可以實現資料服務、安全服務、任務排程服務等多種多樣的監控、管理服務,這些服務可以在我們的手機、電腦平臺檢視和操作,實現光伏的應用端落地。透過著四部分的配合,能源與大資料雲計算相互協調,真正實現能源的可控化和智慧化。
光伏雲網以客戶需求為導向,以全面提升分散式光伏運營效率為目的,整合技術、資訊、資料等分散式光伏全產業鏈資源,實現資訊釋出、線上交易、智慧管理、金融服務、大資料分析等功能,提供集資訊釋出、諮詢評估、方案推薦、裝置採購、安裝除錯、併網接電、電費結算及補貼代發、金融服務、執行維護等全流程一站式服務,實現分散式光伏線上線下全業務全流程貫通。
2、能源轉換與ICT融合技術
能源轉換裝置的主旨是一次能源向方便使用的能源的轉換。它可以將太陽能、風能、熱能、生物質、地熱、燃氣、油等能源轉換為電能,也可以將電能以特定介質儲存起來。電力在能源的生產、轉換、傳輸、應用環節起到樞紐的作用。真正實現能源的互聯互通。當前能源轉換裝置面臨的三大挑戰是:1、提升電能變換能力;2、系統最佳化設計;3、裝備和系統的可靠性。面對這三大挑戰行業的研究重點集中在提高能量轉換效率和能量的自動擇優配置方面。
等效於網際網路的連線和資訊傳輸,在能源網際網路中能量的轉換裝置通常被稱為能源路由。在能源路由器中,可以實現可再生能源控制、能源儲存、能源管理,將網路層採集的資料傳輸到應用層分析,然後,有效控制能源的應用。
3、新型儲能與ICT融合技術
能源網際網路的安全、靈活可接入屬性決定了必須擁有強大的儲能裝置滿足能源的供需波動,新型儲能材料作為能源網際網路中削峰填谷、能源綜合利用的關鍵,鉛酸蓄電池、磷酸鐵鋰電池、液硫電池等多種新型儲能材料作為當今的熱門話題和技術前沿深受行業研究人員的追捧。
儲能系統從整個電網,即發電側、輸電側到使用者側都具備作用,在發電側主要起到新能源發電的平滑,相當於能源的一個數據庫;在輸電側主要起到調峰、調頻作用;在使用者側主要是分散式發電系統合理配置方面的問題。更重要的是,儲能技術利用ICT技術將依據不同時段的電價、電能質量等相關資訊,有效的排程能源流的方向,從而達到降低執行維護費用和提升整個能源網路整體效率的目的。
4、智慧感測技術
智慧感測技術包括光纖感測、生物特徵識別、無線感測、影象識別、感測網等技術。智慧感測器獲取能源網際網路中輸配電網、電氣化交通網、資訊通訊網、天然氣網執行狀態資料及使用者側各類聯網用能裝置、分散式電源及微電網的執行狀態引數,感測器資料經過處理、聚集、分析並提供改進的控制策略。透過智慧感測技術體系,能源網際網路支援端到端的業務,實現使用者與電網之間的互動,而且可實現各種智慧裝置的即插即用,除了智慧電能表以外,還支援其他各種非電錶裝置的無縫接入。
智慧感測作為全球能源網際網路的“神經末梢”,對於準確感知電網狀態參量,保障電網安全穩定執行具有重要意義。主要包括光纖感測、生物特徵識別、無線感測、影象識別、射頻識別、多維感知等。智慧感測技術有助於能源網際網路的可感知、可控制、更智慧。
5、大資料、雲計算技術
雲計算是一種能夠透過網路隨時隨地、按需方式、便捷地獲取計算資源(包括網路、伺服器、儲存、應用和服務等)並提高其可用性的模式,可實現隨時、隨地、隨身的高效能計算。網際網路營銷技術包括實現網際網路營銷的電子商務平臺技術和相應的營銷模式;能源網際網路將支援B2B、B2C、C2C等,利用網際網路強大的互聯互通能力,支援發電商(含分散式電源與微網經營者)、網路運營商、使用者、批發或零售型售電公司等多種市場主體任何時間、任何地點的交易活動。
大資料是指無法在一定時間內用傳統資料庫軟體工具對其內容進行提取、管理和處理的資料集合。能源網際網路中管網安全監控、經濟執行、能源交易和使用者電能計量、燃氣計量及分散式電源、電動汽車等新型負荷資料的接入,使得其資料量將較智慧電能表資料量增大很多。從大資料的處理過程來看,大資料關鍵技術包括:大資料採集、大資料預處理、大資料儲存及管理、大資料分析、大資料展現和應用(大資料檢索、大資料視覺化、大資料應用、大資料安全等。
總結一下吧
能源領域的變革對工業、交通、城建等發展影響深遠,是一個國家可持續發展的根本動力之一。2015年9月26日,習近平總書記在聯合國發展峰會上發表重要講話,倡議探討構建全球能源網際網路,推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求。這是習近平總書記站在世界高度,繼“一帶一路”之後提出的又一重大倡議,是對傳統能源發展觀的歷史超越和重大創新。資訊通訊技術與能源領域的深度融合,實現了資訊流和能量流的雙向智慧互動,既利於國家的可持續發展,也符合了大力發展數字化、智慧化產業的時代背景。《人民日報》最近發表的專家文章中指出“構建綜合能源系統有助於打破能源子系統間的壁壘”、“有助於解決中國能源發展面臨的挑戰和難題”、“有助於推動中國能源戰略轉型”。而能源網際網路的建設,更是在綜合能源系統逐步完善的基礎上,依託網際網路技術實現能源全週期的智慧管理、雙向交易及附加服務,最終邁入全球能源網際網路的發展路徑中。
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3 # 可愛的萬物相聯
能源網際網路是能源領域與自動控制、資訊處理、網路通訊等領域深度融合的產物,是以電力網路、熱力網路、天然氣網路及交通網路等複雜網路為物理實體,以能源技術與先進控制技術、智慧最佳化技術及資訊處理技術等為實施手段的一種新型開放式能源生態系統,可實現可再生能源的高效利用,提高可再生能源在一次能源生產和消費中的佔比。
發展能源網際網路是落實“網際網路+”計劃的典型代表,其可被理解為“網際網路+智慧能源”,但又不是網際網路與能源網路的簡單疊加,其與單一網際網路或者單一能源網路都存在較大區別。作為智慧電網的深入與發展,能源網際網路具有扁平化的網路結構,支援多種能源接入,能源與資訊高度整合,及對等、自由、實時的交易模式等特點。
能源網際網路具有共享、自由、便捷、廉價的特點,圖撲軟體(Hightopo) 將其結合 3D 視覺化設計出具有高穩定性,相容性和可拓展性的能源網際網路的能量產生、管理、最佳化,協調控制的綜合智慧管理平臺,高效靈活、節能環保的能源網際網路最佳化控制實驗室,成功地實現了可再生能源供能監測、最佳化控制等,實現了能源網際網路內橫向多能互補。
能源網際網路的發展面臨著社會、經濟、技術等多方面的問題。能源網際網路是人類對於能源迴圈利用和環境可持續發展的必然選擇,對於可再生能源的安全高效利用、綜合多種能源形式的最佳化排程、資訊與能源系統的緊密耦合以及扁平化多方自由參與的能源交換模式無疑更符合未來的能源發展趨勢,也必將得到躍升式的發展。
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4 # 阿古電務
能源網際網路其實是以網際網路理念構建的新型資訊能源融合“廣域網”,它以大電網為“主幹網”,以微網為“區域網”,以開放對等的資訊能源一體化架構,真正實現能源的雙向按需傳輸和動態平衡使用,因此可以最大限度地適應新能源的接入。
微網是能源網際網路中的基本組成元素,透過新能源發電、微能源的採集、匯聚與分享以及微網內的儲能或用電消納形成“區域網”。
大電網在傳輸效率等方面仍然具有無法比擬的優勢,將來仍然是能源網際網路中的“主幹網”。
雖然電能源僅僅是能源的一種,但電能在能源傳輸效率等方面具有無法比擬的優勢,未來能源基礎設施在傳輸方面的主體必然還是電網,因此未來能源網際網路基本上是網際網路式的電網。
能源網際網路把一個集中式的、單向的電網,轉變成和更多消費者互動的電網
——《網際網路+智慧售電》
回覆列表
能源網際網路在幾十年前就實現互聯互通,開始網際網路啦。當下的所謂”能源網際網路”與原來標準的能源網際網路已概念不一!
當下的概念更強調:大資料+能源網際網路,即實現電網兩端供需的有效匹配,以提高電能使用效率,減少電能損失。