秦海巖:我所理解的能源互聯網

2015-07-10 09:04 來源:未知 打印 掃碼手機看

  【摘要】對于更為封閉保守,壁壘深厚的能源行業,更需要借助互聯網的力量進行順應時代發展潮流的變革和提升,更需要依托互聯網為新興企業逆襲寡頭提供機遇。能源互聯網是塑造下一代智能電力系統的技術支撐。其在提高可再生能源發電的運行效率和降低成本方面已取得很好的進展。簡而言之,能源互聯網是利用現代信息技術來解決能源革命面臨的挑戰的方法集。

  秦海巖(作者系中國可再生能源學會風能專委會秘書長)

  如今,互聯網已然成為傳統行業升級換代的引擎,是后發企業顛覆行業先進的利器。“互聯網+”當真幻化出無限可能,傳統集市+互聯網,有了淘寶;傳統百貨商店+互聯網,有了京東;傳統銀行+互聯網,有了支付寶;傳統紅娘+互聯網,有了世紀佳緣;傳統出租車+互聯網,有了滴滴快的。對于更為封閉保守,壁壘深厚的能源行業,更需要借助互聯網的力量進行順應時代發展潮流的變革和提升,更需要依托互聯網為新興企業逆襲傳統寡頭提供機遇。

  在當前言必及“互聯網+”的語境里,能源互聯網也毋庸置疑地成為能源界的顯學。能源行業龐大復雜,牽涉廣泛,因此關于能源互聯網的內涵、特征及應用更是眾說紛紜,至今沒有形成統一的概念。不同角色、不同專業都有基于自身立場的定義和詮釋。但無論概念如何新穎和豐富,最終都不能脫離其產生的背景和我們使用這個概念要達到的目的。

  能源互聯網概念自2008年美國人首次提出后,一直不溫不火,直到最近被廣泛熱議,看起來很突然,實則有著深刻而宏大的時代背景。

  第一大背景就是能源革命的來臨。人類社會經歷了以人力和畜力為代表的柴薪時代、以蒸汽機為代表的煤炭時代和以內燃機為代表的油氣時代,正在向一個全新的可再生能源時代過渡,這將是一場以能源生產清潔化和能源消費電氣化為核心特征的新型能源革命,其最終目的就是要建立一個清潔、高效、經濟、安全、可持續的現代能源體系,而能源互聯網正是推進這場革命的技術手段。

  第二大背景就是信息技術的指數級進步。摩爾定律、吉爾德定律、梅特卡夫定律和亨迪定律,分別對計算能力、網絡帶寬、網絡價值效應、數字傳感器,從技術發展速度和社會經濟價值角度給出了準確的總結和預測。摩爾定律揭示了計算能力進步的速度,關于“計算機性能每24個月提升一倍”的預言,在半個世紀后的今天依然適用。正在熱賣的蘋果智能手表 IWATCH與1985年生產的價值3500萬美元的克雷-2(Cray-2)超級計算機具備一樣的計算速度。吉爾德定律對網絡帶寬的發展速度和成本降低趨勢給出了準確的描述,他預測主干網帶寬的增長速度每8個月就增長一倍,并且隨著使用者增多,成本也在快速下降。不僅有線網絡的速度增長迅猛,移動網絡也從2G跨入了4G。而在五年前,通過手機進行視頻聊天和上網看電影都是不可想象的。梅特卡夫定律則揭示了網絡的價值與網絡規模的平方成正比,即網絡價值隨著網絡用戶數量的增加而呈幾何數級增長,就像電話網絡一樣,一個人的電話是沒有價值的,但所有人都使用電話,就煥發出了不可估量的巨大外部價值。亨迪定律反應了數字傳感器技術的進步速度,變得更小、更輕、更便宜、更好了。

  看看現在一個可握在手里的智能手機,集合了多少傳感器:位置傳感器(GPS)、指南針、高清攝像頭、加速度傳感器、陀螺儀、多點式觸摸屏、話筒,并且各種新型的傳感器還在層出不窮。數字信息技術的指數級進步,促成了一個目標的實現,即 “連接一切”。從傳統的門戶網站、網商、即時通信這種人與人的聯接,到工業互聯網形式的機器與機器的聯接,最終形成人、機器、過程和數據的互聯互通。這是一個基于各種傳感器信息的數據大爆炸時代,也是一個基于萬物互聯、云計算、大數據的智能化時代。在這個時代里,我們可以讓機器幫助我們感知一切,優化決策,高效執行。

  與志在“連接一切”的“互聯網+”化腐朽為神奇的商業技術力量以及無限可能相比,我們使用能源互聯網的目的則具體而明確,即運用新概念和新方法來化解能源革命進程中遇到的主要矛盾和障礙。我國提出的能源革命,基于當前形勢而言,面臨著來自三個方面的挑戰:一是針對能源消費總量巨大、浪費嚴重、效率低下的問題,需要大力推進節能和提高能效;二是為適應電力系統從集中到分散、從單向到雙向、從穩定電源到波動電源的發展方向,需要重塑電力系統;三是需要借助新的技術手段,提高風電場、光伏電站等波動性電源的運行效率和運行水平。簡而言之,能源互聯網是利用現代信息技術來解決能源革命面臨的挑戰的方法集。  這一理解不是憑空臆斷,而是有了探索的雛形,取得了初步的成效。針對上述能源革命的三大挑戰,都分別有相應的技術手段和商業實踐。  移動2.0技術、傳感技術、智能家電和智能建筑技術在節能降耗方面表現出超強的潛力,2014初谷歌以32億美元收購智能家居公司Nest,通過對用戶衣食住行的管理,在提高人們生活舒適度的同時又能節約能源開銷,這是通過能源互聯網進行需求側管理,實現節能的典型案例。

  能源互聯網是塑造下一代智能電力系統的技術支撐,在數據和網絡的協助下,電力能夠按照市場需求實時定價,從而回歸真正商品屬性,價格取代頻率成為調節供需平衡的有效信號,從之前的供應按需求調整變為需求“隨風而舞”、“隨光而動”。在智能電力系統里,清潔可再生能源電力成為主導電源,工商業、交通、民用等各領域的終端用能全面跨入電氣化時代。借住這種系統提供服務的是各種創新型商業模式,例如美國的Opower和德國的E-energy。

  能源互聯網在提高可再生能源發電的運行效率和降低成本方面已取得很好的進展。通過信息采集、智能控制等技術打造的機器互聯網,使風電場、光伏電站成為同傳統電廠一樣的高效可靠電源。風電場通過安裝狀態監測和故障診斷系統,結合資產完整性管理,實現從故障后維修,變為預防性維護,大大降低了故障停機檢修時間,提高了電站的安全穩定運行性能。智能控制系統則是通過感知并預測所處環境,根據不同時間、不同季節、不同扇區的風況條件,自動采取不同控制策略,在達到降載增壽的同時,提高發電效率。具有自我修正功能的自適應控制策略,可以根據環境條件和機組故障情況給出最優的發電策略,比如在故障不那么嚴重時,保持一定比例發電,或者更快速地再次運行,以提高發電量。這樣的技術還有很多,已經在現實中發揮了巨大的作用。

  能源革命是人類社會發展歷程中不可阻擋的潮流,而能源互聯網賦予了其實現的技術可能。在公平開放的互聯環境中,能源行業“天然壟斷”的神話將會被徹底顛覆,多元化的能源商業模式將獲得自由平等的發展權利。歷史經驗表明,由技術進步推動的變革,往往以超乎人們想象的速度和烈度發生。能源互聯網推動的能源革命,即使窮盡我們所有的想象力,也難以預測其到來的速度有多么快,其影響的程度有多么深遠。

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