华北电力大学曾鸣:泛在电能物联网如何支撑山西省能源革命?
2019年8月28日,山西省电力行业协会和北京能见科技发展有限公司在太原共同举办山西省能源革命综合改革论坛,能源领域众多专家、企业家围绕煤炭清洁化及高效利用、新能源产业的发展和应用等,充分探讨煤炭清洁化、风电、光伏、储能、售电、综合能源服务、设备制造、科研等业务,进一步推动能源变革健康有序发展。
华北电力大学能源互联网研究中心主任曾鸣出席大会,并做了题为《泛在电力物联网与山西能源革命》的主旨演讲。以下为演讲内容。
曾鸣:山西能源革命已经提了一段时间,有两年时间吧,前段时间又再次提出。我长期从事能源,特别是电力,我主要是在战略规划、改革政策、发展模式这些方面研究,对我们的故乡—山西的事情我一直在跟踪,今天特别高兴能在全山西电力行业跟大家交流。
主要有三个问题:
第一个是山西能源革命发展成效与面临的挑战;第二个是要介绍一下泛在电力物联网的内涵、价值体现;第三是如何支撑泛在电力物联网助力山西能源革命。
能源革命的发展成效,山西这些年应该说了五年了,山西在能源四个革命生产消费、体制改革与技术创新领域获得长足发展,取得了较为丰硕的成果。具体在供给侧,压减煤炭过剩产能,停建缓减煤电机组、大力发展煤层气、光伏、生物质新能源,2018年底光伏领跑者发电规模达到4400万千瓦,位居全国第一。
再看能源消费领域,山西积极发展绿色交通,全省新能源城市公交车和新能源出租车占比分别达到60%、21.1%,吉利、比亚迪、宇航等7户企业新能源汽车项目建成投产。
能源体制领域,积极推动电力市场化改革,率先在全国开展电力现货交易试点,输配电价改革坚实落地,一般工商业、大工业输配电价为全国最低水平。
能源技术领域,加大循环流化床锅炉、乏风瓦斯减排关键能源技术,尤其是颠覆性技术的公关突破,持续加强能源装备制造业技改资金支持。
下面说说能源革命面临的挑战,从四个方面看。在能源生产领域,能源供应侧,供需双侧随机特性突出,可再生能源发展面临瓶颈等,我们知道可再生能源风和光,如果超过一个比例,电力系统供应随机性就凸显了,就相当于一个系统两侧都是随机的,这种运营起来安全都是问题。
第二能源消费领域,对化石能源消费的依赖较大,整体能源使用效率仍旧偏低等,在整个山西各领域,包括商业,包括居民,整体的用电用水还是偏低的。
第三能源体制领域,体制机制改革需进一步深化,能源电力带动周边产业协同发展的作用亟待提高等。
第四能源技术领域,数字革命、工业互联网、中国制造2025等与能源电力系统的深度融合等。数字信息化最新一技术如何支撑能源革命,到底怎么驱动?在山西怎么驱动?虽然山西能源革命已取得了一定成就,但是挑战还是很明显的。
下面介绍第二部分,首先什么是电力物联网的内涵?物联网是最早由麻省理工学院的凯文·阿什额教授提出,现在来看什么是物联网?基于互联网、广播电视、传统电信网等信息承载体,让所有能够彼此被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络称为物联网,其核心技术体系包括设备编码技术、设备识别技术、通信技术、传感技术和加密解析技术等方面。
什么是电力物联网?从2010年开始建设智能电网,用了物联网大技术,就叫电力物联网。电力物联网就在智能电网各个环节的运用形成了电力物联网,主要分为感知层、网络层/传输层、平台(数据)层和应用层四层架构。先感知、采集,完了以后传输,然后在平台分析、应用。
什么是泛在电力物联网?在四层功能上进一步强化,技术用的是更加先进的技术,覆盖范围更加广泛,所以起的名字叫泛在物联网。具体可以这样说,比如说感知层,泛在物联网与普通物联网相比,在末端感知节点规模要大得多,采集数据更加全面;再说网络层,用更多新技术,比如说5G传播效率更高;平台层,那就是将来实现所有数据统一汇聚分析,要打破过去长期使用的,要统一汇集管理;应用层,则要协同智慧服务体系的建设,向各用户提供更智能化、人性化的能源服务,让服务价值得以体现,是泛在电力物联网建设需要的明确的首要层级。泛在物联网在物联网四层基础上应用得更加广泛,更加有效益,最后落在综合能源系统,中国未来的能源一定是向综合发展,比如说智能化。综合化,纵观欧洲和北美,大趋势就是综合化,综合能源,尤其我们山西,其中道路之一就是要综合,只有综合我们才能解决能源革命的四个革命问题。什么叫综合?不是说你一个管控平台上,而是各种能源的一个耦合,是最优化的转化,实现综合能效目标、空气排放目标、碳减排目标、用户支出成本目标五个目标,两高三低,实现综合能源性。
泛在电力物联网的内涵外延的东西,泛在电力物联网不再是传统的二次系统,一定不是过去的一次系统、二次系统。其主要是支撑输配电管制业务,也要支撑综合能源服务等竞争性业务,同时也要支撑互惠共赢能源互联网生态圈建设。因此,在物理上数据信息要共享,构建“两网”融合的统一数据共享平台,在经营上管制业务和竞争业务要分开,并有效推动互惠共赢能源互联网生态圈的建设发展,通过不同的价值回收途径实现投资、成本的回收。
泛在电力物联网的价值体系,有三块价值:
第一,支撑电网智能、高效、稳定配电,保障能源安全,“源—网—荷—储”细节的泛在互联和协调机制,保障大规模、随机的集中式、分布式清洁能源顺利消纳,降低碳污染排放;
第二,支撑综合能源服务等新兴产业发展开辟新的经济增长点,以“云大物移智”、“区块链、边缘计算等技术应用,支撑更便捷、更智能、更高效的供电服务和综合能源服务的开展,创造数据共享服务等新型服务模式,开辟新的盈利渠道。
第三,打造能源互联网生态圈,发展共享经济与平台经济,通过信息、技术和价值共享,建设互惠供应的能源互联网生态圈,发展共享经济和平台经济,带动通信、互联网等周边产业协同发展。
最后讲泛在电能物联网如何支撑山西省能源革命。
第一个生产革命,主要表现在两个方面:
第一方面,与坚强智能电网融合发展提供更安全、智能输电服务,支撑集中式清洁能源大规模、远距离传输以及分布式清洁能源的规模化、经济化利用,平抑供应侧大规模清洁能源出力波动性和需求侧电力消费不确定性等双侧随机性对系统运行带来的冲击,有效改善能源生产和供应模式、提高能源系统中清洁能源的生产和供应比例。
另一方面,能源的生产和供应模将发生显著变化,能源生产和供应将从单一化供应模式转变为多元化供应模式,包括供应主体多元化、能源产品的多元化、业务结构的多元化。同时泛在电力物联网等新技术、新业态发展又不断催生新的市场主体,这些主体的业务领域、产业列别、供应方的增加,将会使得能源生产和供应环节的模式发生根本性改变,从而全面推动能源生产革命。
第二,如何支撑消费革命?第一个,泛在电力物联网的信息全面感知赋予了用户更广泛的消费选择权,新业态、新模式将不断涌现,泛在电力物联网通过“云大物移智”等多种智能化终端设备和信息技术,可以实现信息的即时化接收和处理,各类市场主体将为用户提供方方面面的综合服务,丰富了服务类型和消费者选项。同时,传统的物理能源消费理念逐步过渡到能源、信息、服务综合消费理念,从而催生出更加丰富多元的能源消费类型。
另一方面,泛在电力物联网能够支撑用户对自身能效水平的即时、全面感知,帮助用户进行用能决策,进而提升系统整体效率的用能效率。泛在电力物联网中智能化用能辅助工具的广泛使用,将实现系统内能源供给、消耗的全面监测,并开展综合能效分析和多环节协调管控优化,通过智能化的综合能源服务管理系统动态调整系统的供、用能策略,进而从供应侧和需求侧双向优化系统运行、改善系统运行状态。
第三,泛在电力网如何支撑能源技术革命?泛在电力物联网内的平台、设备都要求高度智能化、精确化和标准化,将给原有的智能电网、信息化管理技术体系带来深刻变革。一是感知层的系统末梢信息数据采集,设备级乃至元件级的信息将能够被及时感知;二是网络层的电力信息即时、安全、大容量传输,源网荷储各环节、各主体的信息将能够被实时送达;三是平台层的电力信息大规模、标准化存储和智能化处理,各主体、各业务领域的信息数据将能够被统一、智能、规范管理;四是应用层的电力信息有效应,支撑管制性输配电业务,竞争性综合能源服务及互惠共赢互联网生态圈建设等多种业务的开展。
最后是如何支撑体制革命?利用电网公司“枢纽”和“平台”优势,建设互惠共赢能源互联网生态圈,创新能源电力系统运营管理机制,发展共享经济和平台经济,实现电网上下游及周边产业各类主体协调发展。能源互联网生态圈覆盖能源“发—输—配—用”各个环节的企业、用户以及上下游的设备制造商、互联网公司、政府部门、科研院所、金融公司等主体。建设互惠共赢的能源互联网生态圈就是发挥电网公司、发电企业、装备制造业科研院所、互联网公司、金融企业等各类主体优势,打通信息流、服务流、资金流,提升资源要素配置效率,为能源互联网转型升级和能源互联网的快速发展创造良好的平台,以共享经济、平台经济的发展模式创新能源电力系统运营的体制机制,进而支撑能源体制革命。今天就讲这么多,谢谢大家,讲的不对的地方请大家批评指正!