以泛在感知推动能源互联网高质量发展
2019-08-20 10:38  · 来源:  · 作者:孙祥栋 李军 赵小飞  · 责编:城市能源

  以用户为中心  为能源系统注入灵活性  

  传统能源行业普遍基于“生产侧”的视角认识自身发展问题,并提供全局优化方案。主要原因是在改革开放的过程中能源这一要素多次滞后于经济发展,“缺能”、“缺电”现象频发,如在1985-1988年和始于1992年的两次经济加速、工业扩张引起了能源供应缺口;2000年以后的再重工业化进程导致多次大规模“电荒”等,经济增长对能源要素的要求更加侧重于“数量上的保障”。而当前及未来较长一段时间,能源需求将持续放缓,能源供应也将逐渐呈现出宽松态势,人们对能源行业改革的期待和产品多样化需求更为迫切,以用户为中心将成为未来能源系统演化的基本规律。 

  在这样的大背景下,能源互联网概念应运而生。能源互联网是互联网思维与传统能源行业的融合,通过横向多能互补高效利用,纵向源网荷储优化协同,构建多种类型能源的互联网络。基于互联网思维,能源互联网将能源行业关注的重心从“生产侧”转移至“消费侧”,将更好从用户需求出发,满足人们对智慧能源、美好生活的向往,实现整体的系统优化。 

  与此同时,相关政策的精准部署为能源互联网的发展提供了指导。20157月,《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》(国发〔201540号)正式发布,明确提出了“互联网+”智慧能源重点任务。随后,《国家发展改革委、国家能源局、工业和信息化部关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》(发改能源〔2016392号)对相关任务进一步聚焦细化。今年以来,首批“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目进入验收阶段,能源互联网建设已经进入快车道。 

  泛在电力物联网是能源互联网  

    灵活性的重要来源  

  能源互联网建设发展的关键在于“双向互动”,“双向互动”既包括能源行业“生产者”和“消费者”之间的互动,还包括源网荷储各个独立环节内部的信息交互处理,因此底层的数据感知是重中之重。今年年初国家电网公司提出了泛在电力物联网概念,其目标是应用移动互联、人工智能等现代信息技术和先进通信技术,促进电力系统各个环节万物互联、人机交互,实现状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活。笔者认为,泛在电力物联网是能源互联网灵活性的重要来源,为实现能源互联网“双向互动”提供了最直接的解决方案。从源网荷储这四个独立环节来看: 

  有利于提高能“源”生产效率。可再生能源是未来全球能源转型方向,但由于能量密度低、资源位置、资源利用的转换效率等方面的劣势,其替代化石能源成为主体能源并非一朝一夕之功。泛在电力物联网的数据感知应用将以能源行业“信息密度”的提高来弥补清洁能源能量密度的劣势,从而有助于加快当前能源转型的进度。如金风科技基于全生命周期信息数据,通过精确地捕捉机组所处环境的风速、风向等流场信息及其动态变化,进一步将此类信息整合至风机控制,使得机组可以提前感知复杂风况,并通过智能控制作出最优响应,实现风机“随风而动,顺势而为”,在提升发电量的同时,还可以有效降低机组载荷,提升机组运行的稳定性和适应性。 

  有利于提升电“网”智能水平。考虑到未来能源互联网体系结构中可再生能源逐步成为重要的能量来源、电力输配网与其他能源网络相比的可延展性更强,电网将是能源互联网的主干网。智能电网是物联网最主要的应用场景之一,在现代电网向信息化、自动化、互动化转型发展的过程中,物联网相关技术的落地应用至关重要。如2012年起国家电网公司就开始探索将物联网技术应用于智能电网,经营区域11个省(自治区、直辖市)进行探索性实践,开展了287项智能电网试点项目,涵盖了输电设备及线路状态监测系统、输电线路无人机智能巡检系统、分布式发电及微电网接入控制、电动汽车充换电设施及运营管理系统、智能小区/楼宇、智能园区、配网状态监测等7个领域,部署了电压电流、温湿度、噪声、拉力、风偏等65种传感装置,有效提升了智能电网发电、输电、变电、配电和用电等环节的信息采集、智能处理和双向互动能力。 

  有利于响应负“荷”多样化需求。未来需求侧、负荷端对能源行业的需求将不再仅仅限定为“能源产品”,多样化能源“服务”的前景将更为广阔。泛在电力物联网的建设有利于准确挖掘“新动能”产业的用能用电特征,有利于获取家庭用电设备各时段的负载信息,从而有效感知预测个体的价值获取意愿和行为。如美国的Opower公司与电力企业合作获取家庭能源使用数据,基于行为科学理论、房龄信息、周边天气等建立家庭能耗档案,并通过个人纵向比较、邻里横向比较来激发用户节能意愿。此外,还可以在电力高峰时刻通知用户避免进行洗衣、制冷等高耗能活动,帮助售电公司进行需求侧响应,实现负荷转移。 

  有利于调动大规模“储”能资源。储能是能源互联网建设的关键设备,具有匹配供需、平抑波动、削峰填谷、提高质量等多个功能。但目前储能行业的信息化水平仍然不高,近日国家发展改革委等相关部委印发的《贯彻落实<关于促进储能技术与产业发展的指导意见>2019-2020年行动计划》也明确提出“研究探索信息技术、人工智能等前沿科技与可再生能源、储能领域的融合”。通过泛在感知技术可以有效挖掘整合大规模储能资源。如有研究指出,目前用户侧存在大量分散、闲置的电池储能资源,主要包括电动汽车、通信基站、各类不间断电源电池等。基于电池能量管控云平台和电池能量交换系统可以将碎片化闲置电池储能资源盘活为大规模分布式储能系统供电网调度利用,从而实现基于“虚拟电厂”的配电网储能系统。 

  (作者分别供职于北京化工大学、北京信息科技大学、物联网智库) 

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