作者:李惠钰 来源:中国科学报 发布时间:2016/8/16 9:14:09
选择字号:
为能源互联网安装智慧大脑

 未来将是全国范围内大规模开展“互联网+ 智慧能源”试点的机遇期。图片来源:百度图片

■本报记者 李惠钰

《第三次工业革命》的作者杰里米·里夫金对能源互联网这样设想:“在即将到来的时代,我们需要创建一个能源互联网,让亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源,多余的能源则可以与他人共享,就像我们现在在网络上分享信息一样。”

能源互联网可以把普通的能源分布网变成类似信息互联网,毫无疑问这将掀起一场能源变革,而我国已做好变革的准备。

继今年2月三部委联合出台《关于推动“互联网+”智慧能源发展的指导意见》之后,日前国家能源局又下发了《关于组织实施“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目的通知》,能源互联网的征途又向前迈进了一步。

“可以说在未来一个阶段,将是全国范围内大规模开展‘互联网+智慧能源’试点的机遇期,无数的产业在这里面跃跃欲试。”8月10日~12日,在河北省秦皇岛市召开的2016中国能源互联网大会暨智慧能源产业博览会上,国家发展改革委能源研究所副研究员苗韧预测,到2030年,能源互联网有望达到GDP的0.5%~1%的水平。

上述比例看似很低,但苗韧表示,到2030年,整个工业占GDP比重可能只有30%。这也意味着,如果能源互联网能占到GDP的1%,就已经能够与不少传统行业比肩。

但是,如何搭建起能源互联网神经式的互动网络,将互联网更好地与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合,仍面临太多难题。

电气化、低碳化、智能化是趋势

实际上,看似高大上的能源互联网并不是一味地跟风“互联网+”,既是大势所趋,也非常接地气。

“如果说Internet是一个信息互联的网络,能源互联网则是一个利用Internet、为重塑能源服务的有力网络。因为能源互联网有众多先进的传感器、控制软件、大数据技术,他们把能源生产端、传输端、消费端的数以亿计的设备、机器、系统连接起来,形成能源互联网的物联基础。”

中国工程院院士杜祥琬作出上述阐释后强调,能源互联网把新的能源技术、新的用能方式和新的管理模式集合在一起,其目的就在于建设高效、安全、低碳、经济、共享、可持续的现代化能源体系。

在杜祥琬看来,能源互联网将向着电气化、低碳化、智能化三大趋势发展。

电气化是指终端能源中电力的比例应大幅度提高,这就意味着直燃煤(特别是散烧煤)需求量大幅度下降,被电、气或工业余热取而代之;交通耗油要逐步下降,并发展电替代、生物油气替代、氢替代、太阳能替代这四种交通能源的替代技术。

“这两个减法将使终端能源中的非电比例下降,我国终端能源中,电力的占比将从目前的20%上升到2020年的25%以上,并进一步达到最高的比例。”杜祥琬说。

而为应对气候变化和可持续发展的要求,发展低碳能源也将是必由之路。杜祥琬表示,可再生能源、核能和天然气(含非常规)这“三匹马”将合力拉车,逐步实现高比例替代煤炭。未来,非化石能源将成为主导能源,我国低碳电力在电力中的占比将从2015年的27%上升至2020年的约35%,并进一步到50%以至最高。

最重要的是,能源系统的设计、运营和管理也将与IT和DT深度融合,使其自动化、数字化程度与效率大为提高。

智能化应用有多种技术,如智能感知技术、大数据技术、云计算技术、微网技术等。能源系统中管网监控、运行、能源交易和用户用能及各类分布式电源负荷数据极大,大数据分析的应用则可大幅提高系统的效率;云计算则可以实现随时、随地的高性能计算,快捷便利地获取计算资源并提高其应用价值。

共享绿色电力并非易事

可以说,能源互联网=智慧+能源系统。

能源互联网是智慧能源应用在能源系统中,在技术层面与能源系统中的分布式能源、储能设备、节能低碳技术等协同性技术相互配合;在运营模式上,借鉴互联网的运营管理和创新商业模式思路,推进能源系统的安全、高效、低碳运行。

杜祥琬表示,实现能源互联网的途径是“两个结合”,一是将分布式与集中式相结合,既可构成独立运行的微网,也可自下而上地与集中式的智能电网连接互动,利用智能感知技术和大数据技术高效管理,构成新型的能源网络,使低碳化、智能化落地;二是将横向的多能互补和纵向的能源“源、网、荷、储、用”优化结合,例如用火电调峰,提高间歇性能源的并网率,或者根据气象情况调动不同的能源,也可根据能源侧的波动启动调峰或峰电的有效利用。

可以想象,在即将到来的时代,数亿人将在能源互联网上共享绿色电力。虽然能源互联网被寄予厚望,但其建设过程中面临的挑战也不可小觑。

中国可再生能源学会理事长石定寰就提出了三重挑战:首先需要国家投入大量的经费来支持能源基础设施建设;其次要解决应用的问题,即能源的生产和消费消纳问题,这相应地需要降低可再生能源价格、大幅度压低成本;第三,还需要进一步解决政策环境、机制体制问题。

不仅如此,能源互联网想要实现成熟运转,需要的技术准备也是只多不少:比如需要极强的信息流处理能力,来预测和监视消费者的需求变化、极端不稳定的能量生产供应变化;同时它还要指挥相应的能量调配部门完成上载与下载能源的分流与整合等等。

另外,能源互联网中的“能源”还不仅仅限于电力这种二次能源,也包括电力之外的煤炭、石油、天然气等一次能源。当前,互联网与能源融合不仅需要突破分布式发电、储能、智能微网、主动配电网、柔性直流等能源领域关键技术,还需要探索物联网、大数据、云计算等信息通信技术在能源领域的深度应用。

区块链技术或将加速落地

未来,能源系统要连接数以十亿计的发电设施、光伏面板、储能电池、充电网络、用能设备,使之像一个交响乐团。面对这些超大规模数据之间的流通,亟须一个服务能源互联网的智慧大脑,区块链技术或将是最佳选择。

区块链是由区块有序链接起来形成的一种数据结构,其中区块是指数据的集合,相关信息和记录都包括在里面,是形成区块链的基本单元。其核心功能就是不依靠中心或者第三方机构,保障数据的真实可信,打破信任壁垒,极大降低了业务开展需要支付的信任成本,促进业务的高效开展。这与能源互联网的理念在一定程度上十分吻合,使区块链未来有潜力成为能源互联网中重要的技术解决方案之一。

国家开发银行原副行长、智慧能源投资控股集团董事局主席高坚表示,能源互联网融合信息技术与能源技术,是实现智慧能源的基石。而区块链技术被普遍认为是继蒸汽机、电力、信息和互联网科技之后,最有潜力触发第五轮颠覆性革命浪潮的核心基础技术,可以显著降低全社会的交易和运营成本,提高运行效率。两者的碰撞与融合,将产生全新智慧能源的推动力。

“区块链交易是真实、不可篡改的,所以可以加速金融机构的清算、结算。”北京大学区块链技术研究院执行院长朱皞罡也表示,“区块链是只做一件事情,那就是用积极的方式,重新构建全新的信用体系。这个信用体系不是靠政策、规章、制度建立的,而是靠客观的技术建立,一个是永久的融合,形成永久数据的痕迹,其次就是双向的安全。”

朱皞罡表示,区块链可以完整地解决能源过程中的信息流、票据流,还有电力流,实现能源的追踪,实现电能代替这个柔性交易平台。

不过,区块链技术在能源互联网中的应用仍然在计算能力及响应速度、异步共识网络的容错以及智能合约的责任主体缺失等问题上存在诸多挑战。

《中国科学报》 (2016-08-16 第5版 技术经济周刊)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。 

相关新闻 相关论文

图片新闻
牛顿苹果树在沪开花结果 古冰芯铅污染或可追踪国家兴衰
科学家发现深海软体动物马蹄螺科两新种 北极上空出现罕见臭氧层空洞
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐