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能源互联网:解决能源挑战的方法集

行业上下游中国仪表网2015年08月21日 11:10人气:16993

  【中国仪表网 行业上下游】如今,互联网已然成为传统行业升级换代的引擎,是后发企业颠覆行业先进的利器。“互联网 ”的出现,让各个行业都利用现代信息技术来面临技术革命的挑战。
  

  对于更为封闭保守,壁垒深厚的能源行业,更需要借助互联网的力量进行顺应时代发展潮流的变革和提升,更需要依托互联网为新兴企业逆袭传统寡头提供机遇。
  
  能源互联网是塑造下一代智能电力系统的技术支撑。其在提高可再生能源发电的运行效率和降低成本方面已取得很好的进展。简而言之,能源互联网是利用现代信息技术来解决能源革命面临的挑战的方法集。
  
  在当前言必及“互联网+”的语境里,能源互联网也毋庸置疑地成为能源界的显学。能源行业庞大复杂,牵涉广泛,因此关于能源互联网的内涵、特征及应用更是众说纷纭,至今没有形成统一的概念。不同角色、不同专业都有基于自身立场的定义和诠释。但无论概念如何新颖和丰富,最终都不能脱离其产生的背景和我们使用这个概念要达到的目的。
  
  能源互联网从何而来?
  
  能源互联网概念自2008年美国人首次提出后,一直不温不火,直到最近被广泛热议,看起来很突然,实则有着深刻而宏大的时代背景。
  
  第一大背景就是能源革命的来临。人类社会经历了以人力和畜力为代表的柴薪时代、以蒸汽机为代表的煤炭时代和以内燃机为代表的油气时代,正在向一个全新的可再生能源时代过渡,这将是一场以能源生产清洁化和能源消费电气化为核心特征的新型能源革命,其最终目的就是要建立一个清洁、高效、经济、安全、可持续的现代能源体系,而能源互联网正是推进这场革命的技术手段。
  
  第二大背景就是信息技术的指数级进步。摩尔定律、吉尔德定律、梅特卡夫定律和亨迪定律,分别对计算能力、网络带宽、网络价值效应、数字传感器,从技术发展速度和社会经济价值角度给出了准确的总结和预测。摩尔定律揭示了计算能力进步的速度,关于“计算机性能每24个月提升一倍”的预言,在半个世纪后的今天依然适用。
  
  正在热卖的苹果智能手表IWATCH与1985年生产的价值3500万美元的克雷-2(Cray-2)超级计算机具备一样的计算速度。吉尔德定律对网络带宽的发展速度和成本降低趋势给出了准确的描述,他预测主干网带宽的增长速度每8个月就增长一倍,并且随着使用者增多,成本也在快速下降。不仅有线网络的速度增长迅猛,移动网络也从2G跨入了4G。而在五年前,通过手机进行视频聊天和上网看电影都是不可想象的。
  
  梅特卡夫定律则揭示了网络的价值与网络规模的平方成正比,即网络价值随着网络用户数量的增加而呈几何数级增长,就像电话网络一样,一个人的电话是没有价值的,但所有人都使用电话,就焕发出了不可估量的巨大外部价值。
  
  亨迪定律反应了数字传感器技术的进步速度,变得更小、更轻、更便宜、更好了。看看现在一个可握在手里的智能手机,集合了多少传感器:位置传感器(GPS)、指南针、高清摄像头、加速度传感器、陀螺仪、多点式触摸屏、话筒,并且各种新型的传感器还在层出不穷。
  
  数字信息技术的指数级进步,促成了一个目标的实现,即“连接一切”。从传统的门户网站、网商、即时通信这种人与人的联接,到工业互联网形式的机器与机器的联接,最终形成人、机器、过程和数据的互联互通。这是一个基于各种传感器信息的数据大爆炸时代,也是一个基于万物互联、云计算、大数据的智能化时代。在这个时代里,我们可以让机器帮助我们感知一切,优化决策,高效执行。
  
  能源革命三大挑战都有办法解决
  
  与志在“连接一切”的“互联网+”化腐朽为神奇的商业技术力量以及无限可能相比,我们使用能源互联网的目的则具体而明确,即运用新概念和新方法来化解能源革命进程中遇到的主要矛盾和障碍。
  
  我国提出的能源革命,基于当前形势而言,面临着来自三个方面的挑战:
  
  一是针对能源消费总量巨大、浪费严重、效率低下的问题,需要大力推进节能和提高能效;二是为适应电力系统从集中到分散、从单向到双向、从稳定电源到波动电源的发展方向,需要重塑电力系统;三是需要借助新的技术手段,提高风电场、光伏电站等波动性电源的运行效率和运行水平。简而言之,能源互联网是利用现代信息技术来解决能源革命面临的挑战的方法集。
  
  这一理解不是凭空臆断,而是有了探索的雏形,取得了初步的成效。针对上述能源革命的三大挑战,都分别有相应的技术手段和商业实践。
  
  移动2.0技术、传感技术、智能家电和智能建筑技术在节能降耗方面表现出超强的潜力,2014年初谷歌以32亿美元收购智能家居公司Nest,通过对用户衣食住行的管理,在提高人们生活舒适度的同时又能节约能源开销,这是通过能源互联网进行需求侧管理,实现节能的典型案例。
  
  能源互联网是塑造下一代智能电力系统的技术支撑,在数据和网络的协助下,电力能够按照市场需求实时定价,从而回归真正商品属性,价格取代频率成为调节供需平衡的有效信号,从之前的供应按需求调整变为需求“随风而舞”、“随光而动”。在智能电力系统里,清洁可再生能源电力成为主导电源,工商业、交通、民用等各领域的终端用能全面跨入电气化时代。借住这种系统提供服务的是各种创新型商业模式,例如美国的Opower和德国的E-energy。
  
  能源互联网在提高可再生能源发电的运行效率和降低成本方面已取得很好的进展。通过信息采集、智能控制等技术打造的机器互联网,使风电场、光伏电站成为同传统电厂一样的高效可靠电源。风电场通过安装状态监测和故障诊断系统,结合资产完整性管理,实现从故障后维修,变为预防性维护,大大降低了故障停机检修时间,提高了电站的安全稳定运行性能。
  
  智能控制系统则是通过感知并预测所处环境,根据不同时间、不同季节、不同扇区的风况条件,自动采取不同控制策略,在达到降载增寿的同时,提高发电效率。具有自我修正功能的自适应控制策略,可以根据环境条件和机组故障情况给出最优的发电策略,比如在故障不那么严重时,保持一定比例发电,或者更快速地再次运行,以提高发电量。这样的技术还有很多,已经在现实中发挥了巨大的作用。
  
  能源革命是人类社会发展历程中不可阻挡的潮流,而能源互联网赋予了其实现的技术可能。在公平开放的互联环境中,能源行业“天然垄断”的神话将会被彻底颠覆,多元化的能源商业模式将获得自由平等的发展权利。
  
  历史经验表明,由技术进步推动的变革,往往以超乎人们想象的速度和烈度发生。能源互联网推动的能源革命,即使穷尽我们所有的想象力,也难以预测其到来的速度有多么快,其影响的程度有多么深远。
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