什么是智慧能源?智慧能源必須是應用互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代通訊技術(shù)對能源的生產(chǎn)、使用、調(diào)度和效率狀況進行實時監(jiān)控、分析,并在大數(shù)據(jù)、云計算的基礎(chǔ)上進行實時檢測、報告和優(yōu)化處理,以達到最佳狀態(tài)的開放的、透明的、去中心化和廣泛自愿參與的能源綜合管理系統(tǒng)。
智慧能源與能源互聯(lián)網(wǎng)由來
2012年6月杰里米˙里夫金的《第三次工業(yè)革命》在中國快速傳播開來。里夫金發(fā)現(xiàn),人類歷史上數(shù)次重大的經(jīng)濟革命都是在新的通信技術(shù)和新的能源系統(tǒng)結(jié)合之際發(fā)生的。他判斷,新的通信技術(shù)和新的能源系統(tǒng)將再次結(jié)合,標志就是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)尋找到可再生能源,這是第三次工業(yè)革命新的基礎(chǔ)。
與里夫金的研究差不多同一時間象限,IBM首次提出了“智慧地球”概念,并在中國全國范圍內(nèi)積極推廣“智慧城市”新理念,使“智慧城市”的概念迅速普及,成為持續(xù)至今的熱詞。
我們看到,里夫金研究關(guān)注的焦點是“可再生能源”,IBM推廣的是“智慧城市”,而中國的問題并不止于此,于是“智慧能源”的研究開始進入視線。
什么是智慧能源?
《中國智慧能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告(2015)》認為:“什么是智慧能源?智慧能源必須是應用互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代通訊技術(shù)對能源的生產(chǎn)、使用、調(diào)度和效率狀況進行實時監(jiān)控、分析,并在大數(shù)據(jù)、云計算的基礎(chǔ)上進行實時檢測、報告和優(yōu)化處理,以達到最佳狀態(tài)的開放的、透明的、去中心化和廣泛自愿參與的能源綜合管理系統(tǒng)?!?/p>
這份報告還做了如下解釋:
一智慧能源不只是概念,必須是產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的實踐。
二智慧能源產(chǎn)業(yè)不是單一的產(chǎn)業(yè),而是能源產(chǎn)業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代通技術(shù)的復合體。
三智慧能源不僅包括傳統(tǒng)的能源生產(chǎn),也包括新能源的開發(fā)利用;不僅涵蓋能源生產(chǎn),也涵蓋能源消費;不僅關(guān)系環(huán)境資源,更關(guān)系能效提升。
四智慧能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)的實踐,最終的結(jié)果是能源互聯(lián)網(wǎng)。
能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)
2014年6月,習近平主席提出要積極推動我國能源生產(chǎn)和消費革命。2015年3月,李克強總理主持國務院常務會議,明確提出包括智慧能源在內(nèi)的“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃。同年7月,國務院印發(fā)《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》。今年2月,國家發(fā)改委、國家能源局、工信部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導意見》,提出十大重點任務和兩大發(fā)展階段,為智慧能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明方向。
與此同時,國家推動的電力體制改革、中國制造2025、節(jié)能減排升級創(chuàng)新、多能互補集成優(yōu)化和互聯(lián)網(wǎng)升級時代等,從各個領(lǐng)域、各個方向,全面推動了智慧能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新和能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,由此,互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源倍受關(guān)注,能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)新模式正在開啟。
智慧能源產(chǎn)業(yè)鏈
智慧能源既然是產(chǎn)業(yè),這個產(chǎn)業(yè)的形態(tài)是什么?產(chǎn)業(yè)鏈如何構(gòu)成?智慧能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新包含哪些內(nèi)容?覆蓋哪些領(lǐng)域?涉及哪些技術(shù)和產(chǎn)品?
目前就全世界來說尚未有過這方面的系統(tǒng)研究,是個循序漸進的實踐過程。經(jīng)過幾年來系統(tǒng)研究,綜合各領(lǐng)域、各產(chǎn)業(yè)、各專業(yè)的實踐和探索,本文對智慧能源產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)成及相互關(guān)系,探討如下。
智慧能源技術(shù)及解決方案是能源技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)融合創(chuàng)新的結(jié)果。其中:能源技術(shù)包括了能源生產(chǎn)技術(shù)、存儲技術(shù)、輸送技術(shù)及消費技術(shù)等;互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)包括了網(wǎng)絡技術(shù)、計算技術(shù)、軟件技術(shù)及通信技術(shù)等。
按應用范圍劃分,智慧能源技術(shù)及解決方案包含了工業(yè)/建筑/交通等行業(yè)層面智慧能源技術(shù)及解決方案、企業(yè)/區(qū)域等組織層面智慧能源技術(shù)及解決方案等內(nèi)容;按技術(shù)產(chǎn)品劃分,智慧能源技術(shù)及解決方案包含了智慧能源各類應用技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施與關(guān)鍵器件、智慧能源管理平臺等內(nèi)容。
和其它產(chǎn)業(yè)一樣,智慧能源產(chǎn)業(yè)也需要配套技術(shù)服務予以支撐,服務內(nèi)容包括標準計量服務、檢測認證服務、節(jié)能低碳第三方服務及測試驗證服務等。
智慧能源產(chǎn)業(yè)與能源互聯(lián)網(wǎng)的核心理念是一致的,智慧能源技術(shù)、產(chǎn)品及解決方案的創(chuàng)新發(fā)展及推廣應用將有效推動能源互聯(lián)網(wǎng)的形成與發(fā)展。
智慧能源產(chǎn)業(yè)各組成部分分解
1、能源技術(shù)部分
依據(jù)能源利用的四個環(huán)節(jié)(生產(chǎn)、存儲、輸送、消費),能源技術(shù)則包括能源生產(chǎn)技術(shù)、存儲技術(shù)、輸送技術(shù)及消費技術(shù),其中:
能源生產(chǎn)技術(shù)包括傳統(tǒng)能源技術(shù)(煤炭、石油、天然氣、水能等)和新能源技術(shù)(太陽能、風能、生物質(zhì)能、地熱能等);
能源存儲技術(shù)包括機械儲能、電磁儲能、電化學儲能等;
能源輸送技術(shù)包括直流供電技術(shù)、并網(wǎng)技術(shù)、分布式能源/微網(wǎng)技術(shù)等;
能源消費技術(shù)指的是能效提升/節(jié)能低碳技術(shù),主要涉及工業(yè)(電力、鋼鐵、化工、建材等)、建筑(公共建筑、居住建筑、工業(yè)建筑、農(nóng)業(yè)建筑等)、交通(傳統(tǒng)交通工具、新能源汽車、充電樁等)三大領(lǐng)域,近年來農(nóng)業(yè)對智慧能源技術(shù)的探索和應用也出現(xiàn)良好苗頭,是未來發(fā)展的又一個亮點。
能源技術(shù)是發(fā)展智慧能源產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和依托。智慧能源的目標對象是能源,包括傳統(tǒng)能源和新能源,只有能源的生產(chǎn)、存儲、輸送、消費等技術(shù)日趨完善,智慧能源產(chǎn)業(yè)才能擁有堅實的發(fā)展根基。
2、信息技術(shù)部分
信息技術(shù)是主要用于管理和處理信息所采用的各種技術(shù)的總稱,包括互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)代通訊技術(shù),隨著技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展,這兩類技術(shù)正在逐漸靠近融合,而且以萬物互聯(lián)為特征的物聯(lián)網(wǎng)正在形成。根據(jù)這一特點,互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)包括了網(wǎng)絡技術(shù)、計算技術(shù)、軟件技術(shù)及通信技術(shù)等內(nèi)容。其中:
網(wǎng)絡技術(shù)包括下一代互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等;
計算技術(shù)包括云計算、大數(shù)據(jù)等;
軟件技術(shù)包括系統(tǒng)軟件、應用軟件、SDN(軟件定義網(wǎng)絡)等;
通信技術(shù)包括有線通信(光纖、同軸電纜、網(wǎng)線等)、無線通信(3G/4G/5G、WLAN、藍牙等)等,特別值得重視的是傳感器技術(shù),未來的物聯(lián)網(wǎng)時代,將是傳感器研究和應用爆發(fā)的時代。
信息技術(shù)是發(fā)展智慧能源產(chǎn)業(yè)的工具和手段。智慧能源的目標是實現(xiàn)能源的“智慧化”,其技術(shù)核心是在能源技術(shù)基礎(chǔ)上引入人類的“智慧”,而實現(xiàn)這一“智慧”的載體則是互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)。
3、智慧能源技術(shù)及解決方案框架
?。?)按照應用范圍劃分,智慧能源技術(shù)及解決方案包括了工業(yè)/建筑/交通等行業(yè)層面、企業(yè)/區(qū)域等組織層面的技術(shù)及解決方案等內(nèi)容。其中:
工業(yè)/建筑/交通等行業(yè)層面智慧能源技術(shù)及解決方案包括智慧供熱、智慧供冷、智慧流體、智慧蒸汽、智能變電站、智能輸配電、智慧照明、智慧家居、智慧交通等;
企業(yè)/區(qū)域等組織層面智慧能源技術(shù)及解決方案包括企業(yè)/區(qū)域能耗監(jiān)測與優(yōu)化、企業(yè)/區(qū)域生產(chǎn)過程優(yōu)化、企業(yè)/區(qū)域能源系統(tǒng)優(yōu)化等。
?。?)按照技術(shù)、產(chǎn)品劃分,智慧能源技術(shù)及解決方案包括了智慧能源應用技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施與關(guān)鍵器件、智慧能源管理平臺等內(nèi)容。其中:
智慧能源應用技術(shù)包括分布式能源技術(shù)、智能輸配電技術(shù)、智能用電及智能調(diào)度技術(shù)、高效節(jié)能變頻調(diào)速控制技術(shù)、無功補償技術(shù)、低耗損配變技術(shù)、相位跟蹤控制技術(shù)等;
基礎(chǔ)設(shè)施與關(guān)鍵器件包括傳感器、網(wǎng)關(guān)、流量計、智能閥門、邏輯模塊、編碼器、光通訊產(chǎn)品等;
智慧能源管理平臺架構(gòu)由現(xiàn)場設(shè)施域、網(wǎng)絡傳輸域、分析處理域以及控制處理域四個部分組成,各部分的作用分別為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲與處理、數(shù)據(jù)展現(xiàn)與應用(實現(xiàn)自動控制、總線管理、智能聯(lián)動等功能)等。
4、配套技術(shù)服務
智慧能源產(chǎn)業(yè)配套技術(shù)服務包括標準計量服務、檢測認證服務、節(jié)能低碳服務及測試驗證服務等。其中:標準計量服務、檢測認證服務和節(jié)能低碳服務是為智慧能源產(chǎn)業(yè)提供的基礎(chǔ)通用服務,測試驗證服務是為智慧能源產(chǎn)業(yè)提供的專項特有服務,是根據(jù)智慧能源技術(shù)特點衍生出來的一項新的服務。
各個服務內(nèi)容具體如下:
標準計量服務包括標準體系及標準研發(fā)、標準培訓及推廣、能源計量等;
檢測認證服務包括節(jié)能量測量和驗證、碳減排量測量和驗證、核查/評價和認證等;
節(jié)能低碳服務包括合同能源管理、碳交易、節(jié)能量交易等;
測試驗證服務主要針對信息技術(shù)領(lǐng)域的測試,包括IPv6測試、IEEE1888測試、SDN測試等,以滿足智慧能源管理平臺中的龐大域名地址、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、智能聯(lián)動控制等功能需求。
小結(jié)
總的來看,智慧能源產(chǎn)業(yè)就是將系統(tǒng)能源技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合,應用于能源的生產(chǎn)、存儲、輸送、消費4個環(huán)節(jié),并為這4個環(huán)節(jié)提供整體解決方案和配套技術(shù)服務,以達到資源能源最佳配置、優(yōu)化、管控整個能源系統(tǒng)的目的。智慧能源產(chǎn)業(yè)需要信息與能源的雙向流動,需要信息產(chǎn)業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)的深度融合。
智慧能源技術(shù)及解決方案可以借助信息手段,針對能源低效或者能源故障問題做出反應,并迅速解決問題,適應所有的能源生產(chǎn)、儲存、輸送以及銷售和使用方式,加強能源管理、減少運行維護成本,充分挖掘能源系統(tǒng)節(jié)能潛力。智慧能源技術(shù)及解決方案還可以排除人為干擾,去中心化的實時紀錄、追溯能源的生產(chǎn)和消費情況,幫助各類用戶直觀地了解能源消費的數(shù)量與價格,進而選擇最適合自己的能源方案,從而更加有效地推動電力和整個能源系統(tǒng)的改革。從未來發(fā)展看,智慧能源產(chǎn)業(yè)既是數(shù)字化平臺經(jīng)濟的建設(shè)和應用基礎(chǔ),也是其重要運行對象和重點應用領(lǐng)域,有著不可預計的應用前景。
需要強調(diào)的是,上述產(chǎn)業(yè)鏈及其相關(guān)性的分析不是固定的、一成不變的,相反,它應該是動態(tài)發(fā)展,不斷探索創(chuàng)新的。智慧能源產(chǎn)業(yè)本身就是高度復合的創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè),隨著智慧能源技術(shù)和產(chǎn)品的不斷發(fā)展和應用,智慧能源產(chǎn)業(yè)的內(nèi)涵和外延將會進一步清晰、完整,智慧能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新也將對社會財富的積累、對經(jīng)濟轉(zhuǎn)型提升和人民生活質(zhì)量的提高做出越來越大的貢獻。