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能源互联网的入口和出口

作者:徐拥军 来源:《张江科技评论》 发布时间:2019-11-29 浏览:次
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中国储能网讯:能源互联网基于分布式能源和垃圾资源化利用的必要性逐渐显见,未来大数据技术在能源互联网的应用会越来越多,同时也会推动业务与技术的双重进步。

能源互联网从传统意义上讲,一是测量和控制,二是能源的调度和管理,三是运用管理和协调。这三个要素是围绕用户的应用需求进行协调和互动的。能源互联网的核心特征是,将互联网中的开放、互联、对等、分量价值体系和相关的技术,与传统的能源相融合,构建以可再生能源为主,实现分层协调控制,保障能量流和信息流的流动,具有高度可靠性和安全性的新能源利用体系。

能源互联网的入口

美国经济学家杰里米.里夫金(Jeremy Rifkin)在其出版的《第三次工业革命》一书中阐述了他对互联网与能源行业“对接”的设想。里夫金眼里的能源互联网可以基本勾勒为:将可再生能源转换成二次能源电力,通过分布式采集和使用的交互形式,结合互联网平台技术,实现亿万人的实时能源互联和共享。然而,在封闭甚至壁垒深厚的能源行业,给能源互联网寻找一个入口并非易事。就能源互联网现阶段的主要“痛点”而言,能源互联网的主要入口是分布式能源和垃圾的资源化利用等。

●分布式能源

所谓分布式能源,是指分布在用户端的能源综合利用系统,将有望改变当前能源的生产和消费形态。然而,大量分布式能源生产者出现的个体交易需求,必将带来海量的需求信息,只有便捷、高效、低成本的信息处理平台才能满足这种变化。因此,未来分布式能源只有采用互联网模式,靠互联网思维才能解决问题。现在我们购物有淘宝网,未来“能源淘宝网”也会出现,甚至会出现“买电网”“买气网”等平台,它们对现有能源体系一定具有颠覆性。

目前,能源互联网开展得最好的是德国。在德国,能源互联网主要体现在电力行业中的改革创新方面,因为德国的电力市场结构是配售分离的。售电企业是能源互联网最积极的参与者和创新者,因为这些公司在创新过程中得到了收益。从产业链环节来看,销售端也更容易形成与互联网的接口,如充电桩、电动车、网上交易平台、虚拟电厂、智能电表等创新接入方式,创造了数不胜数的商业模式。

未来,中国的能源行业一定会出现新能源生产和消费的商业模式,其特征就是互联网和分布式能源的深度融合。从能源产品方面看,可再生能源将逐渐占据主流,天然气等清洁气体能源将成为重要支撑。从能源市场参与主体看,由于用户对能源需求的多样化和个性化,市场主体将呈现多元化态势,分布式能源将成为新的市场单元,消费者对传统大能源公司的依赖将逐渐降低。从市场交易方面看,由于能源互联网具有“人人既是消费者,也可以是生产者”的特征,能源交易将呈现多边化的特征,各类交易主体在市场中既自由竞争,又相互协作,最终实现能源效率最优和能源价值的最大化。从网络运营方面看,能源互联网离不开网络智能化,复杂的多边交易和双向流动将使能源输送面临极大挑战,没有智能手段很难实现。如何实现能源网络的自由接入、互联互通和智能配送,是实现交易的重要基础。

对能源消费者来说,能源互联网能为其带来更低廉的成本、更优质的服务和更自主的权利。从资源利用角度看,能源互联网让更多分散的可再生能源得到利用,实现规模化生产,极大地提升利用效率。对个人而言,自发自用既能降低成本,又能将多余的能源直接卖给其他消费者,去掉中间环节,降低交易成本。

分布式能源将成为撕开能源互联网大幕的契机,互联网平台将成为最有力的推手。以分布式能源撬动的能源互联网,其最终内涵和概念肯定会远远大于分布式能源之间的融合发展,大于新兴能源之间的互联互通,发展到成熟阶段应该是所有能源形态都可以在一个平台之间实现融合。

●垃圾的资源化利用

第一,从垃圾分类的角度出发。自2000年以来,为应对“垃圾围城”,北京、上海、广州等8座城市先后进行了垃圾分类试点推广。然而,居民参与意识薄弱、政府职能的错位与缺位使得试点计划缺乏可持续性,垃圾分类最终偃旗息鼓。在这个背景下,“互联网+”的垃圾分类回收模式应运而生。将互联网引入垃圾分类回收领域,通过互联网线上服务平台和线下回收服务体系两线建设,形成线上投废、线下交投的模式,网络平台整合上下游资源,回收专业队伍承接回收与付费。这一举措将垃圾分类回收利用与能源互联网更加紧密地联系起来。

第二,从垃圾处理的角度出发。当前,我国在垃圾处理方面主要采用焚烧、填埋和综合利用(垃圾再生后循环使用)3种方法。采用焚烧的方法最为快捷,达到垃圾的资源化处理,但焚烧会产生大量的有害气体,进而严重污染大气。填埋方式投资少、工艺简单、处理量大,较好地实现了地表的无害化,但此方法会占用大量土地资源,对土地也会产生巨大伤害。综合利用法是远期垃圾处理的方向。无论采取哪种方法,都需要对其进行有效的实施管理,使得垃圾处理在城市发展过程以及城市规模不断扩大过程中,能够快捷有效地处理垃圾及收运系统常规和突发事件,使各项管理科学、合理、规范,将垃圾分类处理与能源互联网紧密结合起来。

能源互联网是对当前整个能源利用体系的颠覆性革命,相较于新能源电力系统,能源互联网对能源产业,甚至经济社会变革和发展具有更深远的意义。而电力系统作为能源互联网的核心模块,新能源的电力系统相关技术能够与能源互联网进行对接和整合。当前应该做好我国能源互联网建设和新能源建立系统的对接与整合工作,从顶层设计、整体规划到具体技术实现都要进行相应的链接、衔接,完善和统一相关标准,做到标准先行,从而减少二次升级的成本,集中当前有效的资源和时间,推动我国能源革命和经济社会跨越式发展。

能源互联网的出口

能源互联网就是把互联网技术与清洁能源的发展应用到能源的开采、配送各个环节中,把能源利用从原来的集中式变成分散式,将电力、油气、交通、信息等网络集合起来,成为能源共享的网络。能源互联网的分散协同调度与控制需要在线实时动态的信息采集、传输、分析与决策的支持。因此,能源互联网的实现对信息和通信技术(ICT)提出了更高、更多的要求。

实现能源互联网的数据采集、管理、分析及互动服务,离不开通信网、物联网、云计算、大数据、移动应用等信息和通信技术。其中,大数据分析技术能够为能源互联网中管网安全监控、能源生产、能源传输、能源消耗各个环节的数据采集、存储、分析提供支撑。大数据平台具备为能源互联网运行过程中产生的海量数据提供数据存储、分析、计算等能力,包含开放式存储计算框架、数据仓库、流式计算、NoSQL数据库、交互分析引擎、对象存储处理等组件。数据挖掘则是从海量数据发现有价值信息的过程,包含关联分析、聚类算法、分类算法等。

基于大数据技术的智慧新能源运维与评估平台包含以下功能:

第一,新能源功率预测。该平台利用电站历史数据、气象数据以及人工智能技术,得到未来时间段内新能源场站的功率预测,指导电站调度合理上报计划发电值。同时,它能够根据单个机组的功率值跟踪进行故障预判,提高新能源场站的运营水平。

第二,性能评估。该平台集成和整理国内外业界主要指标,全面评估设备状态,提前发现潜在问题。它还可以分析与预测设备当前与未来的经济性、可靠性、安全性状态,辅助企业提升其日常运维技术水平,减少停运时间,提升整体利润。

第三,设备运行优化。该平台能够及时预测未来设备主要部件发生故障。它还能够依据机组运行的实际状况,通过科学合理地安排检修工作,以最少的资源保持风机的安全、经济、可靠的运行能力。此外,它可以预测未来损失电量分布,结合功率精确估计未来最可能的发电量,并针对损失因素,给出优化方案。

第四,资产优化。该平台能够综合考虑设备运行状态、历史设备部件故障信息,最优化设备备品、备件数量,减少库存,保证备件供应。

基于大数据平台的电能质量监测涉及配网台区的功率、电压、电流等三个业务监测,试点应用结果表明,可基于大数据平台的查询计算功能进行快速改造,数据加工结果与基于传统关系数据库存储过程计算结果一致,且在数据源转换、数据源清洗、异动监测、异动清洗和数据展现等5个计算处理过程耗时上,基于大数据平台处理耗时仅为基于传统关系数据库处理耗时的1/5,充分体现了在海量数据处理的优越性。

总之,能源互联网基于分布式能源和垃圾资源化利用的必要性逐渐显见,其作为输入端,提供大量的数据支持;而能源互联网终端则将数据加以处理。随着时代的发展,大数据技术在能源互联网构建及运行过程中扮演海量数据管理与分析的角色,是保障能源互联网经济运行的关键因素之一。随着能源互联网不断建设以及大数据技术的不断提升,未来大数据技术在能源互联网的应用会越来越多,同时也会推动业务与技术的双重进步。

徐拥军,江苏现代低碳技术研究院执行院长,中国绿色能源产业技术创新战略联盟秘书长。

关键字:能源互联网

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