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智慧能源與能源互聯網產業鏈初探
來源: 中國能源報   日期: 2016-8-12

  ① 智慧能源與能源互聯網由來

  2012年6月杰里米·里夫金的《第三次工業革命》在中國快速傳播開來。里夫金發現,人類歷史上數次重大的經濟革命都是在新的通信技術和新的能源系統結合之際發生的。他判斷,新的通信技術和新的能源系統將再次結合,標志就是互聯網技術尋找到可再生能源,這是第三次工業革命新的基礎。

  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,成為持續至今的熱詞。

  我們看到,里夫金研究關注的焦點是“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。

  ② 什么是智慧能源

  《中國智慧能源產業發展報告(2015)》認為:“什么是智慧能源?智慧能源必須是應用互聯網和現代通訊技術對能源的生產、使用、調度和效率狀況進行實時監控、分析,并在大數據、云計算的基礎上進行實時檢測、報告和優化處理,以達到最佳狀態的開放的、透明的、去中心化和廣泛自愿參與的能源綜合管理系統。”

  這份報告還做了如下解釋:一智慧能源不只是概念,必須是產業創新的實踐。二智慧能源產業不是單一的產業,而是能源產業與互聯網產業和現代通技術的復合體。三智慧能源不僅包括傳統的能源生產,也包括新能源的開發利用;不僅涵蓋能源生產,也涵蓋能源消費;不僅關系環境資源,更關系能效提升。四智慧能源產業創新是物聯網的實踐,最終的結果是能源互聯網。

  ③ 能源互聯網生態

  2014年6月,習近平主席提出要積極推動我國能源生產和消費革命。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的“互聯網+”行動計劃。同年7月,國務院印發《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》。今年2月,國家發改委、國家能源局、工信部聯合發布《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》,提出十大重點任務和兩大發展階段,為智慧能源產業發展指明方向。

  與此同時,國家推動的電力體制改革、中國制造2025、節能減排升級創新、多能互補集成優化和互聯網升級時代等,從各個領域、各個方向,全面推動了智慧能源產業創新和能源互聯網的發展,由此,互聯網+智慧能源倍受關注,能源互聯網生態新模式正在開啟。

  ④ 智慧能源產業鏈

  智慧能源既然是產業,這個產業的形態是什么?產業鏈如何構成?智慧能源產業技術創新包含哪些內容?覆蓋哪些領域?涉及哪些技術和產品?目前就全世界來說尚未有過這方面的系統研究,是個循序漸進的實踐過程。經過幾年來系統研究,綜合各領域、各產業、各專業的實踐和探索,本文對智慧能源產業鏈的構成及相互關系,探討如下。

  智慧能源技術及解決方案是能源技術與互聯網信息技術融合創新的結果。其中:能源技術包括了能源生產技術、存儲技術、輸送技術及消費技術等;互聯網信息技術包括了網絡技術、計算技術、軟件技術及通信技術等。

  按應用范圍劃分,智慧能源技術及解決方案包含了工業/建筑/交通等行業層面智慧能源技術及解決方案、企業/區域等組織層面智慧能源技術及解決方案等內容;按技術產品劃分,智慧能源技術及解決方案包含了智慧能源各類應用技術、基礎設施與關鍵器件、智慧能源管理平臺等內容。

  和其它產業一樣,智慧能源產業也需要配套技術服務予以支撐,服務內容包括標準計量服務、檢測認證服務、節能低碳第三方服務及測試驗證服務等。

  智慧能源產業與能源互聯網的核心理念是一致的,智慧能源技術、產品及解決方案的創新發展及推廣應用將有效推動能源互聯網的形成與發展。

  ⑤ 智慧能源產業各組成部分分解

  1、能源技術部分

  依據能源利用的四個環節(生產、存儲、輸送、消費),能源技術則包括能源生產技術、存儲技術、輸送技術及消費技術,其中:能源生產技術包括傳統能源技術(煤炭、石油、天然氣、水能等)和新能源技術(太陽能、風能、生物質能、地熱能等);能源存儲技術包括機械儲能、電磁儲能、電化學儲能等;能源輸送技術包括直流供電技術、并網技術、分布式能源/微網技術等;能源消費技術指的是能效提升/節能低碳技術,主要涉及工業(電力、鋼鐵、化工、建材等)、建筑(公共建筑、居住建筑、工業建筑、農業建筑等)、交通(傳統交通工具、新能源汽車、充電樁等)三大領域,近年來農業對智慧能源技術的探索和應用也出現良好苗頭,是未來發展的又一個亮點。

  能源技術是發展智慧能源產業的基礎和依托。智慧能源的目標對象是能源,包括傳統能源和新能源,只有能源的生產、存儲、輸送、消費等技術日趨完善,智慧能源產業才能擁有堅實的發展根基。

  2、信息技術部分

  信息技術是主要用于管理和處理信息所采用的各種技術的總稱,包括互聯網技術和現代通訊技術,隨著技術的創新發展,這兩類技術正在逐漸靠近融合,而且以萬物互聯為特征的物聯網正在形成。根據這一特點,互聯網信息技術包括了網絡技術、計算技術、軟件技術及通信技術等內容。其中:網絡技術包括下一代互聯網、物聯網技術等;計算技術包括云計算、大數據等;軟件技術包括系統軟件、應用軟件、SDN(軟件定義網絡)等;通信技術包括有線通信(光纖、同軸電纜、網線等)、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,未來的物聯網時代,將是傳感器研究和應用爆發的時代。

  信息技術是發展智慧能源產業的工具和手段。智慧能源的目標是實現能源的“智慧化”,其技術核心是在能源技術基礎上引入人類的“智慧”,而實現這一“智慧”的載體則是互聯網、物聯網、云計算、大數據等信息技術。

  3、智慧能源技術及解決方案框架

  (1)按照應用范圍劃分,智慧能源技術及解決方案包括了工業/建筑/交通等行業層面、企業/區域等組織層面的技術及解決方案等內容。其中:工業/建筑/交通等行業層面智慧能源技術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/區域等組織層面智慧能源技術及解決方案包括企業/區域能耗監測與優化、企業/區域生產過程優化、企業/區域能源系統優化等。

  (2)按照技術、產品劃分,智慧能源技術及解決方案包括了智慧能源應用技術、基礎設施與關鍵器件、智慧能源管理平臺等內容。其中:智慧能源應用技術包括分布式能源技術、智能輸配電技術、智能用電及智能調度技術、高效節能變頻調速控制技術、無功補償技術、低耗損配變技術、相位跟蹤控制技術等;基礎設施與關鍵器件包括傳感器、網關、流量計、智能閥門、邏輯模塊、編碼器、光通訊產品等;智慧能源管理平臺架構由現場設施域、網絡傳輸域、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據采集、數據傳輸、數據存儲與處理、數據展現與應用(實現自動控制、總線管理、智能聯動等功能)等。

  4、配套技術服務

  智慧能源產業配套技術服務包括標準計量服務、檢測認證服務、節能低碳服務及測試驗證服務等。其中:標準計量服務、檢測認證服務和節能低碳服務是為智慧能源產業提供的基礎通用服務,測試驗證服務是為智慧能源產業提供的專項特有服務,是根據智慧能源技術特點衍生出來的一項新的服務。各個服務內容具體如下:

  標準計量服務包括標準體系及標準研發、標準培訓及推廣、能源計量等;檢測認證服務包括節能量測量和驗證、碳減排量測量和驗證、核查/評價和認證等;節能低碳服務包括合同能源管理、碳交易、節能量交易等;測試驗證服務主要針對信息技術領域的測試,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、數據互聯互通、智能聯動控制等功能需求。

  ⑥ 小結

  總的來看,智慧能源產業就是將系統能源技術與信息技術相結合,應用于能源的生產、存儲、輸送、消費4個環節,并為這4個環節提供整體解決方案和配套技術服務,以達到資源能源最佳配置、優化、管控整個能源系統的目的。智慧能源產業需要信息與能源的雙向流動,需要信息產業和能源產業的深度融合。

  智慧能源技術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、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,充分挖掘能源系統節能潛力。智慧能源技術及解決方案還可以排除人為干擾,去中心化的實時紀錄、追溯能源的生產和消費情況,幫助各類用戶直觀地了解能源消費的數量與價格,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的改革。從未來發展看,智慧能源產業既是數字化平臺經濟的建設和應用基礎,也是其重要運行對象和重點應用領域,有著不可預計的應用前景。

  需要強調的是,上述產業鏈及其相關性的分析不是固定的、一成不變的,相反,它應該是動態發展,不斷探索創新的。智慧能源產業本身就是高度復合的創新型產業,隨著智慧能源技術和產品的不斷發展和應用,智慧能源產業的內涵和外延將會進一步清晰、完整,智慧能源產業創新也將對社會財富的積累、對經濟轉型提升和人民生活質量的提高做出越來越大的貢獻。

  (王忠敏 ,中國智慧能源產業技術創新戰略聯盟理事長、中關村國標節能低碳技術研究院院長、研究員;呂秋生,中關村國標節能低碳技術研究院科研部主任、助理研究員)

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