“為適應(yīng)文明演進(jìn)的新趨勢(shì)和新要求,人類必須從根本上解決文明前行的動(dòng)力困擾,實(shí)現(xiàn)能源的安全、穩(wěn)定、清潔和永續(xù)利用。”
如果把城市比作一部復(fù)雜的機(jī)器,那么維系這部機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的原料就是能源。
如果把城市比作一個(gè)人的身體,那么能源的作用就如同人體中的血液——它流經(jīng)城市的各個(gè)環(huán)節(jié),帶來能量和有用的物質(zhì),供各部分正常工作、運(yùn)轉(zhuǎn),產(chǎn)生廢棄物并排放二氧化碳。
環(huán)境污染和能源枯竭問題隨之而來。人們最終意識(shí)到,促使社會(huì)發(fā)展的是能源,遏制社會(huì)前進(jìn)的還是能源。
城市是能源消費(fèi)的主體,決定能源發(fā)展格局。生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展、建設(shè)綠色智慧新城,則是未來城市發(fā)展的趨勢(shì)。
近年來,可再生能源技術(shù)的高速發(fā)展,正在重塑新型城市用能方式。城市能源發(fā)展方式轉(zhuǎn)型升級(jí)不僅對(duì)推動(dòng)能源變革發(fā)展具有重大意義,也將驅(qū)動(dòng)城市生活品質(zhì)升級(jí)。
為了解決這一問題,2009年,包括IBM專家隊(duì)伍在內(nèi)的國(guó)際學(xué)術(shù)界提出,互聯(lián)互通的科技將改變整個(gè)人類世界的運(yùn)行方式,涉及數(shù)十億人的工作和生活,因此學(xué)術(shù)界開始提出要“構(gòu)建一個(gè)更有智慧的地球(Smarter Planet)”,智慧能源(Smarter Energy)便是支撐起“智慧地球”的重要理念之一。
時(shí)機(jī)正巧,從2008到2018年,也正好是中國(guó)能源體系發(fā)生巨大變化的十年。
中國(guó)是一個(gè)富煤缺油少氣的國(guó)家,這導(dǎo)致了上世紀(jì)五六十年代,中國(guó)能源供應(yīng)以單一燃煤為主,產(chǎn)品單一,主要供應(yīng)電。改革開放40年,電力工業(yè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展,形成了以火電為主的發(fā)電結(jié)構(gòu)。從2013年開始,我國(guó)發(fā)電量位居世界第一。
但這個(gè)成績(jī)并不“劃算”:高速發(fā)展的同時(shí),我們必要時(shí)刻擔(dān)心煤油消耗的速率,并投入大價(jià)錢治理空氣、水源等一系列污染問題。
有學(xué)者曾這樣總結(jié),“集中了二分之一的人口、四分之三的資源消費(fèi)、五分之四的GDP,產(chǎn)生三分之二的碳排放。”
我們的能源格局,是時(shí)候重新洗牌了,擁有自組織、自檢查、自平衡、自優(yōu)化等人類大腦功能,滿足系統(tǒng)、安全、清潔和經(jīng)濟(jì)要求的智慧能源將成為引發(fā)這場(chǎng)變革的關(guān)鍵。
按照國(guó)家節(jié)能減排財(cái)政政策綜合示范城市和國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范城市建設(shè)要求,國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局發(fā)布《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》。從能源強(qiáng)度看,按照規(guī)劃目標(biāo)測(cè)算,“十三五”期間單位GDP能耗要求下降15%以上。為確保能源安全,應(yīng)對(duì)能源需求可能回升較快和局部地區(qū)可能出現(xiàn)的供應(yīng)緊張局面。
首先厘清概念
智慧能源與智能能源、新型能源、可再生能源、清潔能源等概念既有聯(lián)系,也存在重大差別。
智能能源是指將能效技術(shù)與智能技術(shù)相結(jié)合,強(qiáng)調(diào)具體的技術(shù)及其物質(zhì)或物理屬性,還沒有延伸到觀念、制度等非物質(zhì)或非物理的范疇。
新型能源是相對(duì)于常規(guī)能源而言的一種能源形式。其突出特點(diǎn)是:技術(shù)先進(jìn)、尚未完全商業(yè)化開發(fā)和規(guī)模化應(yīng)用,如風(fēng)能、太陽能、海洋能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能、氫能、核聚變能等。就其能源形式而言,新能源屬于智慧能源,但智慧能源的外延要大于新能源,如針對(duì)傳統(tǒng)能源的清潔、高效利用技術(shù)也屬于智慧能源的范疇。
可再生能源是相對(duì)于不可再生能源而言的,強(qiáng)調(diào)一定時(shí)空下能源的可再生性,無疑是智慧能源的一部分,因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了能源的可再生,體現(xiàn)了人類的智慧。但可再生能源不等于智慧能源,因?yàn)橹腔勰茉催h(yuǎn)比可再生能源的范圍寬泛,不可再生能源的技術(shù)創(chuàng)新也屬于智慧能源的范疇。
清潔能源與智慧能源并不能完全畫上等號(hào)。清潔是智慧能源的一個(gè)重要屬性,但不是說所有的清潔能源都能歸入智慧能源的范疇,清潔能源必須還要滿足高效、安全等其他條件才能成為智慧能源,因此清潔能源與智慧能源擁有交集,但又不完全重合。
智慧能源是智慧城市建設(shè)的重要基石
在全國(guó)重點(diǎn)用能單位中建立智慧能源管理系統(tǒng),不僅是用能單位實(shí)現(xiàn)精細(xì)化節(jié)能管理、促進(jìn)節(jié)能降耗的必然要求,也是政府及時(shí)跟蹤了解本地區(qū)節(jié)能工作進(jìn)展情況,準(zhǔn)確把握和分析節(jié)能降耗發(fā)展趨勢(shì),加強(qiáng)能耗數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)性工作。對(duì)此,政府和重點(diǎn)用能企業(yè)高度重視,全面推進(jìn)能源管理系統(tǒng)建設(shè)。
智慧能源是智慧城市建設(shè)的重要基石,隨著智慧城市建設(shè)的推進(jìn),通過“智慧能源”實(shí)現(xiàn)的節(jié)能減排經(jīng)濟(jì)效益將占據(jù)越來越重要的地位。
智慧能源物聯(lián)網(wǎng)電力載波與無線相融合
例如,瑞斯康微電子就致力于電力線載波通信技術(shù)的研發(fā),以電力線載波通信技術(shù)(PLC)為核心技術(shù),融合RF、LoRa、NB-IoT、GPRS等無線技術(shù);在水電氣熱集抄、智能樓宇、供熱計(jì)量、空調(diào)節(jié)能、智慧照明等領(lǐng)域提供綜合能源管理解決方案,構(gòu)建“能源物聯(lián)網(wǎng)”。
智慧能源管理通過對(duì)智慧城市的各種設(shè)備實(shí)施綜合自動(dòng)化監(jiān)控與管理,在實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的同時(shí)能夠?yàn)橛脩籼峁┌踩⑹孢m、便捷高效的工作與生活環(huán)境,并使整個(gè)系統(tǒng)和其中的各種設(shè)備處在最佳的工作狀態(tài),從而延長(zhǎng)能耗設(shè)備壽命、減少管理成本、降低建筑物整體能耗的目的,是一種現(xiàn)代化、信息化和智能化的設(shè)備管理系統(tǒng)。智慧能源的核心在于信息化與自動(dòng)化的深度融合,為用戶提供智能化遠(yuǎn)程集控、節(jié)約能耗的解決方案。
智慧能源管理解決方案遠(yuǎn)程管控與大數(shù)據(jù)管理
1.用能監(jiān)測(cè)
能源物聯(lián)網(wǎng)用先進(jìn)的傳感器、控制器、集中器和軟件應(yīng)用程序,將能源終端、能源傳輸端、能源消費(fèi)端的設(shè)備、系統(tǒng)連接起來,形成能源互聯(lián)互通。
通過對(duì)用能單位能源消耗數(shù)據(jù)的在線采集,實(shí)現(xiàn)對(duì)能源消費(fèi)總量、企業(yè)上傳數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測(cè)管理,便于相關(guān)涉眾及時(shí)掌握能源消耗動(dòng)態(tài)。從時(shí)間維度上實(shí)現(xiàn)能源消耗快報(bào),實(shí)時(shí)對(duì)能源終端設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2.能耗計(jì)量
通過整合系統(tǒng)連接的能耗設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)等,進(jìn)行大數(shù)據(jù)采集、計(jì)量、統(tǒng)計(jì),為用能單位提供全方位多維度對(duì)采集的能源消耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,幫助能源管理者了解能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),制定節(jié)能政策的量化考核指標(biāo),為節(jié)能技術(shù)推廣提供全面、精細(xì)化的數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)可對(duì)各用能部門間進(jìn)行耗電考評(píng),有效促進(jìn)行為節(jié)能,培養(yǎng)節(jié)能意識(shí)。
3.能源管控
能源管控對(duì)管轄范圍內(nèi)的能耗設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù),確保數(shù)據(jù)的有效傳輸;控制能耗設(shè)備的工作狀態(tài);采集室內(nèi)溫度,根據(jù)需求調(diào)整適宜的溫度;根據(jù)用戶需求,自定義分時(shí)段控制設(shè)備運(yùn)行狀態(tài);設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí),及時(shí)上報(bào)故障提醒,以便操作人員及時(shí)維修;多設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制的綜合管控,達(dá)到統(tǒng)一管理,有效節(jié)能的目的。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)的不斷發(fā)展,新興技術(shù)與智慧能源的不斷融合,涵蓋的范圍不斷延伸,智能能源已成為智慧城市信息化領(lǐng)域的重要組成部分,創(chuàng)造了新的發(fā)展生態(tài),帶來了新的發(fā)展契機(jī)。
結(jié)語:
智慧能源的精髓是智慧。智慧是對(duì)事物認(rèn)識(shí)、辨析、判斷處理和發(fā)明創(chuàng)造的能力。智慧區(qū)別于智力,智力主要是指人的認(rèn)識(shí)能力和實(shí)踐能力所達(dá)到的水平。智慧區(qū)別于智能,智能主要指智謀與才能,偏向于具體的行為、能力和技術(shù)。智慧能源的智慧,不僅融匯于能源開發(fā)利用技術(shù)創(chuàng)新中,還體現(xiàn)在能源生產(chǎn)消費(fèi)制度變革上。