售電、能源大數(shù)據(jù)與能源互聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)

責(zé)任編輯:editor006

作者:俞慶

2016-10-11 16:30:38

摘自:環(huán)球表計(jì)

如上圖所示:未來(lái)的能源互聯(lián)網(wǎng)可能由若干自洽的能源局域網(wǎng),以及局域網(wǎng)之間的能源區(qū)域網(wǎng)絡(luò),以及更高一級(jí)的協(xié)調(diào)中心 交易中心構(gòu)成。未來(lái)的能源互聯(lián)網(wǎng),就像現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一樣,由多層次多尺度的各種微網(wǎng)相互連接而形成,如下圖所示

售電業(yè)務(wù)的全新商業(yè)模式探索

(一)能源互聯(lián)網(wǎng)背后的演化邏輯

從信息論的角度看,大數(shù)據(jù)具有天然的互聯(lián)網(wǎng)特性,而互聯(lián)網(wǎng)特性的顛覆性,并不僅僅在于它拉平了信息鴻溝,誕生了基于互聯(lián)網(wǎng)的新商業(yè)模式,更重要的是:大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)代表了人類(lèi)對(duì)物理-信息世界的新的認(rèn)知模式。

包括電網(wǎng)管理在內(nèi)的傳統(tǒng)管理理念是基于大生產(chǎn)-大計(jì)劃-社會(huì)化分工體系建立的,現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)大生產(chǎn)管理的認(rèn)知基礎(chǔ)在于:未來(lái)的社會(huì)、市場(chǎng)、經(jīng)濟(jì)變化是可以被精確預(yù)測(cè)的,即使不能預(yù)測(cè),其變化也是在常規(guī)預(yù)測(cè)范圍內(nèi)的。這種基于精確預(yù)測(cè)與估計(jì)的規(guī)劃,決定了現(xiàn)代企業(yè)管理自頂向下的決策和設(shè)計(jì)過(guò)程,以及由此所確立的高確定性資源計(jì)劃管理,其產(chǎn)品形態(tài)始終是漸進(jìn)式演化的,簡(jiǎn)而言之是一種機(jī)械性的思維模式,這種思維模式并不是不好,只是它適合于緩慢變化的市場(chǎng)。

而互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)和市場(chǎng)格局,就像生物生存的自然環(huán)境一樣,存在巨大的不確定性,能源互聯(lián)網(wǎng)所面臨的環(huán)境也是一樣的紛繁變化,在一個(gè)容量有限的微網(wǎng)或者局域的能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)里,較難精確預(yù)測(cè)的負(fù)荷波動(dòng)、天氣的快速變化導(dǎo)致分布式光伏出力大幅變化、電力市場(chǎng)現(xiàn)貨價(jià)格快速波動(dòng)、大量智能化設(shè)備投運(yùn)帶來(lái)的潛在故障增加等等,這是傳統(tǒng)大電網(wǎng)-大電源架構(gòu)沒(méi)有遇到過(guò)的。而互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的演化形態(tài),則為能源互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)可借鑒的經(jīng)驗(yàn),那就是針對(duì)高度不確定的未來(lái),通過(guò)多目標(biāo)多尺度的自適應(yīng),以柔性、自組織的動(dòng)態(tài)方式,通過(guò)多分支的快速迭代和概率演算,去獲得最優(yōu)的生存機(jī)會(huì)。就像繁衍速度很慢的恐龍無(wú)法在毀滅性氣候中勝過(guò)繁衍和迭代速度極快的嚙齒類(lèi)動(dòng)物,互聯(lián)網(wǎng)一直強(qiáng)調(diào)的快速迭代和柔性適應(yīng),也是能源互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)業(yè)務(wù)形態(tài)和技術(shù)形態(tài)最重要的一種可能。

(二)能源互聯(lián)網(wǎng)的信息與能量關(guān)系

未來(lái)的能源互聯(lián)網(wǎng),從技術(shù)形態(tài)上,很有可能類(lèi)似于生物群落的組織方式,就是自底向上的形成自洽的能源局域網(wǎng)、網(wǎng)間網(wǎng)和廣域網(wǎng)。網(wǎng)內(nèi)和網(wǎng)間都存在大量的能量和信息交換。

如上圖所示:未來(lái)的能源互聯(lián)網(wǎng)可能由若干自洽的能源局域網(wǎng),以及局域網(wǎng)之間的能源區(qū)域網(wǎng)絡(luò),以及更高一級(jí)的協(xié)調(diào)中心/交易中心構(gòu)成。每個(gè)能源局域網(wǎng)可能是一個(gè)用戶(hù)側(cè)的微網(wǎng)、或者是園區(qū)級(jí)的微網(wǎng);而能源區(qū)域網(wǎng)絡(luò)可以是用戶(hù)間的微網(wǎng),或者是園區(qū)間、區(qū)域級(jí)的微網(wǎng),甚至未來(lái)的能源局域網(wǎng)可以走出能源網(wǎng)絡(luò)物理邊界的限制,在虛擬電廠-虛擬負(fù)荷-虛擬網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,形成虛擬的能源網(wǎng)絡(luò),就像電信技術(shù)的VPN一樣。

(三)能源互聯(lián)網(wǎng)與微網(wǎng)

未來(lái)的能源互聯(lián)網(wǎng),就像現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一樣,由多層次多尺度的各種微網(wǎng)相互連接而形成,如下圖所示.

能源互聯(lián)網(wǎng)

左圖說(shuō)明了各個(gè)級(jí)別的微網(wǎng),在構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)時(shí)的層次和尺度關(guān)系,即從下往上分別是用戶(hù)內(nèi)部微網(wǎng)、用戶(hù)間/園區(qū)級(jí)微網(wǎng)、園區(qū)間/區(qū)域級(jí)微網(wǎng)、城市級(jí)配網(wǎng)。網(wǎng)內(nèi)自洽和自愈,網(wǎng)間相互耦合,構(gòu)成更大范圍的上一級(jí)自洽。

右圖說(shuō)明了邏輯結(jié)構(gòu)的微網(wǎng)形態(tài),最下面是各類(lèi)邏輯部件,包括負(fù)荷、儲(chǔ)能/EV、更低一級(jí)的輸配網(wǎng)絡(luò)、分布式能源,它們通過(guò)能源網(wǎng)絡(luò)、配網(wǎng)或者微網(wǎng)相互連接,相關(guān)的能源數(shù)據(jù)集中到網(wǎng)內(nèi)的測(cè)控層或者數(shù)據(jù)層,支撐上層的高級(jí)應(yīng)用。這些高級(jí)應(yīng)用包括充放策略、交易代理、輔助決策、負(fù)荷平滑、需求響應(yīng)等等,更重要的是,這些應(yīng)用是基于外部實(shí)時(shí)電價(jià)信號(hào)而做出的,實(shí)現(xiàn)技術(shù)-經(jīng)濟(jì)性多目標(biāo)的最優(yōu)化,這比目前所實(shí)踐的單純追求技術(shù)層面穩(wěn)定、可靠的微網(wǎng)控制策略要更為復(fù)雜。

各個(gè)級(jí)別微網(wǎng)構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)如下圖所示:

自底向上,分別是設(shè)備層、微網(wǎng)層、區(qū)域微網(wǎng)層和云端決策層,底層設(shè)備包括智能設(shè)備和帶有適配器的非智能設(shè)備,通過(guò)數(shù)據(jù)接口耦合到微網(wǎng)中,微網(wǎng)之間通過(guò)水平協(xié)調(diào)和同一級(jí)的其他微網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào),并通過(guò)垂直協(xié)調(diào)機(jī)制與上一級(jí)微網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào),再往上則是區(qū)域級(jí)微網(wǎng)或者能源自治域,與云端決策層或者更高級(jí)的協(xié)調(diào)中樞通過(guò)垂直接口進(jìn)行交互。

(四)從云到端再到云端

從交互和控制的角度看,由于能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)復(fù)雜度,單純的設(shè)備層智能化,不能解決大規(guī)模廣域協(xié)調(diào)的問(wèn)題,而把所有計(jì)算資源都放到云端,也不能解決能源互聯(lián)網(wǎng)就地平衡和實(shí)時(shí)控制的需求,所以未來(lái)的能源互聯(lián)網(wǎng),應(yīng)該呈現(xiàn)出云-端多層次協(xié)調(diào)控制的形態(tài),也就是從云計(jì)算,到端計(jì)算,最終云-端混合協(xié)調(diào)。如下圖所示:

  售電

而從某種意義上看,現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)實(shí)際上也是一種云-端混合計(jì)算的結(jié)構(gòu),比如目前作為端計(jì)算主力的智能手機(jī),擁有不差的計(jì)算能力,實(shí)現(xiàn)人-機(jī)的就地交互,而在云端則實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、計(jì)算和交互,并且與手機(jī)端實(shí)現(xiàn)協(xié)作。

(五)未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)的B2M商業(yè)模型展望

個(gè)人認(rèn)為,未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)的核心應(yīng)該是機(jī)器,而不是人,因?yàn)閺哪茉瓷a(chǎn)、輸配、控制到末端的能源利用,實(shí)際上都是由機(jī)器來(lái)完成的,人只是局部的參與了運(yùn)行維護(hù),并且享受能源利用的成果,隨著機(jī)器智能程度的加深,人對(duì)于能源系統(tǒng)的干預(yù)可能會(huì)越來(lái)越少。

而從機(jī)器的視角去理解能源互聯(lián)網(wǎng),與從人的視角去理解的互聯(lián)網(wǎng),可能就會(huì)看到完全不同的場(chǎng)景。

下面我們舉個(gè)最常見(jiàn)的設(shè)備,一臺(tái)15kW的交流電機(jī),如果從管理的視角去理解,它無(wú)非是一臺(tái)價(jià)值3000元左右的低值設(shè)備,即使在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),也不會(huì)得到太多的關(guān)注。但是從機(jī)器的視角去理解,雖然這臺(tái)設(shè)備本身價(jià)值不高,但是按照每年8000小時(shí)的運(yùn)行時(shí)數(shù),每度電0.7元計(jì)算,每年的能耗費(fèi)用是8萬(wàn)元左右,按照10年的壽命計(jì)算,全生命周期的能耗是80萬(wàn),這就是個(gè)非常巨大的數(shù)字了,雖然付電費(fèi)的是人,但是消耗能源費(fèi)用的是設(shè)備本身。

從設(shè)備視角去理解,則這臺(tái)耗能設(shè)備需要提高運(yùn)行效率以降低成本,這就涉及到設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障分析、保養(yǎng)、以及合適的運(yùn)行控制;而從能源互聯(lián)網(wǎng)的角度去理解,這臺(tái)負(fù)載設(shè)備如果智能化水平提升,還能參與負(fù)荷預(yù)測(cè)、負(fù)荷響應(yīng)、甚至與各類(lèi)儲(chǔ)能設(shè)備聯(lián)合參與運(yùn)行。

機(jī)器智能化水平提升,就需要這類(lèi)啞終端設(shè)備通過(guò)適配器,實(shí)現(xiàn)與能源網(wǎng)絡(luò)的能量和信息交換,也就是變成信息物理系統(tǒng)(CPS)的一個(gè)信息物理節(jié)點(diǎn)。而從降本增效的角度上看,未來(lái)隨著電價(jià)市場(chǎng)化水平的提升,這樣一臺(tái)年電費(fèi)8萬(wàn)元以上的設(shè)備,是完全具備智能化的可能的。

所以從這個(gè)案例我們可以推論,未來(lái)以機(jī)器智能為主要目標(biāo)的微網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用,其商業(yè)形態(tài)將不同于以消費(fèi)者為核心的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,未來(lái)將是B2B(企業(yè)對(duì)企業(yè))和M2M(機(jī)器對(duì)機(jī)器)互相融合的時(shí)代,可以被稱(chēng)作B2M的時(shí)代。

也就是在供給側(cè),由售電公司或者能源服務(wù)公司,通過(guò)能源大數(shù)據(jù)平臺(tái)和能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu),以智能化的企業(yè)端服務(wù),提供能源產(chǎn)品(水電熱氣等),以及各類(lèi)能源服務(wù)產(chǎn)品。在消費(fèi)側(cè),則呈現(xiàn)出能源微網(wǎng)+信息物理系統(tǒng)+各類(lèi)源荷儲(chǔ)的智能化設(shè)備相互交互的形態(tài)。供給側(cè)和消費(fèi)側(cè)共同構(gòu)成了能源互聯(lián)網(wǎng)B2M的商業(yè)圖景,并且在電力市場(chǎng)化的格局下不斷朝著降低成本和提升效率的方向提升。而這才是真正具有市場(chǎng)意義的能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

鏈接已復(fù)制,快去分享吧

企業(yè)網(wǎng)版權(quán)所有?2010-2024 京ICP備09108050號(hào)-6京公網(wǎng)安備 11010502049343號(hào)