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智慧能源:为能源系统装上“大脑”

北极星储能网  来源:中国科学报    2016/8/16 14:48:04  我要投稿  

北极星储能网讯:刚刚闭幕的十八届五中全会,通过了《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年计划的建议》,描绘了未来五年乃至更长远中国发展的宏伟蓝图。“十三五规划”明确提出制定中国能源生产和消费的革命战略,要求推动能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命、能源体制革命。

同时,作为首个能源互联网顶层设计,国家能源互联网行动计划初稿也已制定完成,有望年内出台。今年以来,能源互联网在加速发展,智慧能源无疑将成为实现这场能源革命的关键途径。近日,记者采访了国家发改委能源所副研究员苗韧博士,听他讲述能源系统如何才能装上“智慧大脑”。

能源互联网=智慧能源+能源系统

经过十年节能减排,目前,我国火力发电、钢铁、水泥等能效水平显著提高,甚至有的企业处于全球领先位置。“容易采取的措施已经都做了,剩下的,就是啃骨头。”苗韧说,“节能潜力收窄后,要更加关注节能减排的系统效益和综合效益,这无疑是智慧能源的用武之地。”

同智慧城市、智慧铁路等一系列词语一样,智慧能源是近几年兴起的一个比较新的概念。但是,因为能源对经济所具有的基础作用,智慧能源的影响更为深远。

提到智慧能源到底是什么,“我们能源所是搞能源的,我们倾向从能源系统的角度思考。”苗韧介绍,智慧能源是通过信息系统与能源系统的深度耦合,实现能源生产、加工转化、传输配送、存储、终端消费、回收利用各环节的系统管理和优化运行,从而促进能源安全、高效、低碳发展的新能源产业运营方式,将对能源技术体系,运行机制、产业模式产生巨大影响。

“通俗说,智慧能源像是能源系统的大脑和神经网络,而有了这个大脑和神经指导下的能源系统,就是能源互联网。”苗韧说,“可以说,能源互联网=智慧能源+能源系统。”

事实上,我国政府很早便开始鼓励智慧能源的发展,据介绍,近几年国内智慧能源的发展,主要是靠政策推动,除了即将出台的能源互联网行动方案外,还有很多政策。

出台的这些政策大致可以分为四个层面:第一个层面是面向企业的政策,包括万家企业节能低碳行动、污染源自动监控、工业企业需求侧管理等;第二个层面是面向园区的政策,包括低碳工业园区、低碳社区等;第三个层面是面向城市的政策,包括节能减排财政政策综合示范、电力需求侧综合管理试点、智慧城市等;第四个是面向国家层面的政策,包括工业化与信息化融合、物联网、智能电网、互联网+、能源互联网等。

“像从2005年实施至今的污染源自动检测项目,后来的万家企业节能低碳行动、低碳工业园区试点、智能电网等,其中都有与智慧能源和能源信息化相关的内容。只是当时没有明确提出‘智慧能源’或‘能源互联网’这个词。”苗韧说。

能源系统的“大脑”与“神经”

能源系统其实是一个十分复杂的系统,内部信息流动不够及时、通畅是目前我国能源系统面临的主要问题之一。比如,目前能源信息的匹配,大多是依托各类能源企业,通过能源上游被动满足下游需求的形式实现的,供应端的信息难以有效传导到需求端,这极大制约着效率的提升。

“因此,能源系统的智慧化需要在多个维度进行更好、更有效率的匹配。”苗韧建议,一是能源供需量的匹配,二是时间维度的负荷匹配,三是空间维度上的匹配,四是不同品种能源之间耦合转化的匹配。因此,空间、时间、品种、品位、环境和经济等成为能源系统中的关键信息。“未来的智慧能源系统要做的,就是综合采集、共享、分析、处理这些信息,让能源系统运行更加安全、高效、低碳”。

通过给能源系统加上“大脑”和“神经”,盘活能源系统中“关键信息”的交互,运行效率将产生质的变化。“有了信息系统的精准量测、互联互通、数据挖掘等不同类型功能的支持,能源系统运行将更加精细化、系统化、智能化,运行效率将得到进一步的提升,这会在系统内各个环节得到体现。”苗韧介绍。

在终端消费环节,用能企业能够依托信息化手段,通过用能对标、技术改造等手段,实现更加精细的用能管理;在传输环节,信息化系统将降低输电网络、天然气管网的网络传输损耗,切实提升系统稳定性;在加工转换环节,可通过分析热力电力需求,可以优化热电联产等能源耦合技术,使运行达到最优;在生产环节,风电场等新能源也将在信息化条件下进一步提升发电小时数,火力发电厂通过与需求侧的互动,实现削峰填谷,提升设备使用率,同时信息化手段对煤矿里的安全生产等也将起到积极作用。

“独立建设 连接成网”

要建设这样一个复杂的系统,绝非一蹴而就,需要多方通力合作,“独立建设,连接成网”是智慧能源系统发展的必然路径,“分层构架,专业分工”则是应有之义。

“无论从投资层面,还是从执行层面上看,任何企业以及政府部门,都无法独自完成整个系统的建设。”苗韧说,“目前,针对智慧能源,国家发改委各个司局,能源局、住建部、环保部,以及各个企业,都在做。这些做法都是值得肯定的,但未来怎么办?联起来!”

将现有的、分散的系统实现联通是必须要做的,但要实现联通,有两个前提:一是各方都要用相同的技术规范和标准建设,否则难以实现对接互融,而这正好体现了“分层构架”的优势;二是要设计好信息的流通和交互机制,否则网络建立起来了,大家都“捂着信息不共享”也不行。

目前智慧能源领域内各个项目的规划、设计、建设、运营几乎都处于纵向一体的局面,由某一家智慧能源企业总包,完成从底层硬件到上层软件应用,以及后续运营服务的全部工作。不同项目之间缺少联接和比较,特别是由于对“智慧”的理解不同,造成不同智慧能源企业间竞争不充分,合作也不足。

“比较一下光伏的成本为啥下降如此之快?产业化分工很重要。”苗韧说,“其实互联网行业早就有先例了,比如电脑的生产,英特尔公司专门生产芯片,有的公司生产硬盘、主板。所以,智慧能源系统的建设也要借鉴互联网行业的组织形态。”

对此,苗韧建议:对智慧能源产品和服务体系进行层次化划分。底层包括传感器、通讯网关、控制器件、通讯等设备;中间层包括能源数据中心和公共平台;而上层则是针对能源管理,需求侧响应,能源调度和碳管理等APP。分层以后,不同企业可以选择各自优势领域进行重点攻关,并选取合作伙伴形成联盟。

“这个框架分层还可以更加细化,但是大致的思路是这样。目前已经做的很多工作,无论是供应侧还是需求侧,实际上都兼容这个框架。‘向前兼容’很重要,同时,规范化和标准化的问题也十分重要。这个‘标准化’不仅仅是‘技术标准’的问题,功能服务、层次划分、市场机制都应该考量规范,当然这些都有待未来进一步探索并一步步建立。”苗韧说。

原标题:智慧能源:为能源系统装上“大脑”

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