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孙宏斌:泛在综合能量管理赋能能源互联网

发表时间:2019-08-22

  泛在的墙或者壁垒,需要泛在的互联和物联。第一类是看得见的物理之墙,第二类是看不见的非物理之墙,这个墙更高。

  检验能源互联网+成功与否,唯一的试金石就是电力能源领域是否已成为创新创业的沃土。

  物理互联是能源互联网实现的物理基础,而信息互联是能源开放共享生态形成的技术关键。

  “能源互联网有什么新使命?什么是颠覆性技术?电力能源领域是否已成为创新创业的沃土……”近日,在“泛在电力物联网与城市智慧能源高级研讨会”上,清华大学电机系教授、能源互联网能量管理与调控研究中心主任孙宏斌在演讲伊始就抛出了一连串问题,而这也是行业热点。那么,能源互联网与泛在电力物联网是什么关系?泛在综合能量管理系统将会为未来的园区、公共建筑乃至整个城市提供哪些服务?今后能源互联网的发展趋势如何?孙宏斌教授为本报一一作答。

  记者:您曾提出,能源互联网是理念先行,引领技术发展的方向。那么,应该如何来理解能源互联网?

  能源互联网的使命就是要破除阻碍开放共享能源生态形成的各类壁垒。在传统的能源系统里,这样的壁垒无处不在,我们称之为“泛在”。泛在的墙或者壁垒,需要泛在的互联和物联。我们希望打破各种壁垒,构建更好的开放共享能源生态,包括上下游的产业链以及能源系统内部。分析这种壁垒可以发现,第一类就是看得见的物理之墙。比如,如何把冷、热、气、电、交通的壁垒破除?这就要形成综合的能源系统。第二类就是看不见的非物理之墙,这个墙更高。比如,跨区域风电消纳问题,这里有商业模式、市场、区域的政策之墙。从整体来讲,非物理之墙里还有学科之墙,在大学里,冷、热、气、电、交通、信息,如何突破学科交叉的瓶颈,这也是构建开放共享能源生态的内容之一。

  能源互联网是个颠覆性技术。那么,什么是颠覆性技术?够难、够新、够尖端的就是吗?其实不尽然。这项概念最早是由美国哈佛商学院克莱顿教授·克里斯滕森在《颠覆性技术的机遇浪潮》一书中提出的,他认为,颠覆性技术不是指技术的创新度,而是效果的颠覆性,即能够对行业带来创造性的破坏,并促进其重大发展。比如,人类对于大规模化石能源的利用,就像是人类历史长河中的一朵浪花。大约在200年前第一次工业革命,这朵浪花跳起来。而到了2000年左右,便达到了顶峰。预计在未来的200年间,这朵浪花会掉下去。所以,当下我们处在这朵浪花的快速下降沿,处在一个能源巨大变革的时代,是颠覆性的。其中能源互联网将在其中起着十分重要的支撑作用。

  个人认为,检验能源互联网成功与否,唯一的试金石就是电力能源领域是否已成为创新创业的沃土。若能源开放共享的生态得以建立,众多的互动者积极参与进来,整个能源系统的生产力、创新力便会得到巨大释放。

  孙宏斌:提到泛在的综合能量管理系统,首先,看两个定语。所谓“泛在”,就是无处不在、千家万户的多主体,是分布自治的意思香港创富心水论坛高手。而“综合”,是指横向的冷、热、气、电、交通等不同能量系统的集成综合,也包括源、网、荷、储等不同环节纵向综合的协同。泛在的综合能量管理系统的核心是多能互补综合能量管理系统(IntegratedEnergyManagementSystem,简称“IEMS”),这个概念是我们在国际上首先提出来的。我们希望提供综合的能量管理系统,实现多能互补,源网荷储的协同,用信息流来调控能量流,降低用能成本,提高终端能效,保障供能安全和扩展市场服务,这是为综合能源服务商服务的。

  值得注意的是,目前,保障供能的安全问题变得越来越突出。以北京为例,今年5月份,由于燃气的不足,使得电力系统发生故障。北京作为一个大型都市,这个问题非常突出。不但在北京市,浙江省、广东省都存在这个问题,小到一个工商业园区也是这样,所以综合的能量之间耦合在一起,连锁的安全问题就非常大。在此就不单是考虑提高综合能效、降低成本的问题,而必须要以安全供能为前提。

  孙宏斌:能源互联网与泛在电力物联网都具有开放、互联、共享、用户为核心的互联网思维的特点,采用“互联网+”,实现多能互补协同,走向市场驱动的路线,从而达到构建新的开放共享能源生态的目的。

  然而,二者的视角、使命、范围不尽相同。能源互联网是自上而下,全能源链的总体视角,而泛在电力物联网则是自内而外,以电网为核心向外扩展,包括边缘(源、荷内部)和外部(冷、热、气、交通)。能源互联网更体现国家意志,以消除壁垒,突破能源生产关系变革,释放先进生产力为使命。而泛在电力物联网主要体现企业意志,以转型能源互联网企业,推动经营模式变革为使命。从范围看,能源互联网主要指“互联网+”,泛在电力物联网是其子集。而泛在电力物联网是能源互联网在国家电网企业中的实例化,是核心和枢纽,但国家电网这个实例非常重要,是整个国家的能源互联网的枢纽和平台部分。

  记者:当前IEMS在不同的应用场景中发挥着什么作用?可以提供哪些服务呢?

  孙宏斌:它的结构总体来讲是云边协同的服务,在云上为千家万户提供并发的能量管理服务。在边缘为本地的园区,还有各种智慧体,包括楼宇、智慧小城、小镇,提供智能的边缘计算。

  比如一个是在边缘上的IEMS,可能是一个园区的IEMS,像大脑一样管理着工业园区或者商业园区、科技园区,或者医院、酒店、学校。而另外一个是面向大城市云上广域的IEMS,它是泛在的,就像大家看到的满天星辰,每个星星是一个智慧体,管理着一个主体。

  在边缘方面,北京科技产业园区的数字化改造是目前大家认为非常成功的能源互联网局域网案例。从效益来看还不错。它是一个老的园区,该园区大概有14家高科技企业,他们通过做了综合的IEMS,能够支持冷、热、气、电多种潮流的计算仿真分析,所有操作之前都可以在这上面模拟,而且有各种灵敏度,包括经济灵敏度、能效、控制灵敏度。比如,温度降低1摄氏度,整个园区的成本会下降多少。经过一番改造发现,老工商业园区改造是容易成功的。

  另外就是在云上的服务。比如广州的城市能源互联网项目,这是国家能源局已经验收的首批国家级能源互联网示范项目,它采用了“1+3+3”的总体架构,涵盖了特大城市能源互联网的核心元素。其中,“1”是一个“互联网+”综合服务平台,“3”是三个智慧园区,另外一个“3”是三个创新的业态,体量很大,覆盖整个都市,展示整体的能源互联网特征。

  具体以广州从化工业园区的综合能量管理系统研发和示范项目为例,这个园区的核心部分约有12平方公里,是一个典型的工业园区。工业园的能源格局呈现大容量、多能流、可再生能源高渗透等特点,具有开展多能协同、多能优化调度等良好基础条件,是开展“互联网+”智慧能源综合能源服务业态模式示范较为适宜的区域。通过在园区内建设IEMS系统,并提出虚拟电厂和用户需求侧响应模式,实现了灵活性资源集群同步化控制技术,最终系统实现部署应用。

  孙宏斌:个人认为,目前主要有两个方向。一是信息互联。信息互联技术专注于能源互联网中多种能流的数据智能感知和可靠传输,建立分布式计算平台和多方数据共享机制,提供大数据的潜力挖掘,通过打破信息壁垒,实现信息互联互通、开放共享。这主要是互联网技术在能源系统中的应用;二是物理互联。物理互联技术则专注于打破传统集中式、单向且相对独立的能源系统间的物理壁垒,通过建立综合能源系统,提高高效能源转换和存储,实现能量的互联互通。而这一点主要是运用互联网思维在改造能源系统。

  其中,物理互联是能源互联网实现的物理基础,而信息互联是能源开放共享生态形成的技术关键。下一步,如果在政策和市场机制方面取得突破,能源互联网即将迎来井喷式的发展,这个才是决定性的驱动力。

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