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智慧能源与能源互联网产业链

日期: 2016-08-15
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1.jpg编者按:在2016中国能源互联网大会暨智慧能源产业博览会即将召开之际发表此文,推荐给有志于能源互联网建设及智慧能源产业发展的各界人士。


什么是智慧能源?智慧能源与能源互联网究竟是怎样一种关系?智慧能源产业是怎样构成的,如何创新发展?这些都是落实中央提出的实现能源生产和消费革命的切实问题。自从国务院发出《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》后,关于能源互联网和智慧能源的舆论和“成果”铺天盖地,也很快出现了一批能源互联网和智慧能源的专家。但是,至今为此,这些研究成果大都在半空中飘着,只见眼花缭乱,但很难抓到实在的东西,系统性的东西更难找得到。说起原因来并不复杂,就是缺乏进行脚踏实地地深入研究,尤其是没有进行踏踏实实的实践和探索。


本文作者及中国智慧能源产业技术创新战略联盟是这样一群人,他们既较早地开始了对于智慧能源的集中探索,又紧密地结合中国的实际进行智慧能源产业实践。每前进一步,都会从理论和思维上进行总结完善,比如每年发布的《中国智慧能源产业发展报告》,又在实践成果上进行整合和提升,比如每年举办的中国能源互联网大会暨智慧能源产业博览会。本文是他们最新的成果,文章虽然不长,但理论思维简洁清晰,产业技术链接完整充实。具有鲜明的建设性和实践意义。对于理清能源互联网和智慧能源产业发展思维,参与和推动“互联网+”基础上的创业创新具有重要的参考价值。


希望有志于能源互联网建设及智慧能源产业发展的各界人士一读。特别是结合即将召开的2016中国能源互联网大会暨智慧能源产业博览会进行体验、参与和思考,相信能够获得更加切实的收益。


一、关于智慧能源与能源互联网的由来

2012年6月有一本书传到中国,书的作者叫杰里米·里夫金,是个美国人。最初,只有少数人开始阅读这本叫作《第三次工业革命》的著作。借助互联网的传播,这本书的思想很快就被传播开来。中央政府的高层领导指示有关部门“密切关注”。北京、上海、浙江、江苏、安徽、云南等省市也相继组织了全面学习。由此,在仅仅一年半的时间内,此书在中国竟被印刷了37次,人们趋之若鹜。新华网头条报道说,全球正迎来第三次工业革命,转变经济发展方式已经刻不容缓,评介这是一本有可能改变中国命运的书。


为什么这样一本洋著作会这样迅速地在中国热起来?是因为作者敏锐地发现,人类历史上数次重大的经济革命都是在新的通信技术和新的能源系统结合之际发生的。他判断,新的通信技术和新的能源系统将再次结合,标志就是互联网技术寻找到可再生能源,这是第三次工业革命的基础。


与里夫金的研究差不多在同一个时间象限,一家著名的公司叫IBM,正在为在全球金融危机中如何使自己的主流业务由硬件制造转向软件设计和咨询服务而绞尽脑汁,他们首次提出了“智慧地球”的概念。差不多与此同时,以“城市——使生活更美好”为主题的上海世博会正在紧锣密鼓地筹备中,作为精明的商人,IBM恰逢其时地提出并最早让中国人津津乐道地接受了“智慧城市”的新概念。


2009年,中国政府为了应对全球金融危机,提出了4万亿投资项目,IBM公司抓住机遇,趁热打铁,在全国范围内积极推广他们“智慧城市”新理念。他们连续在中国召开22次“智慧城市”研讨会,吸引超过200名以上市长和近2000名政府官员参加,使“智慧城市”的概念迅速普及,成为至今高烧不退的热词。


人们看到,里夫金的研究关注的焦点是“可再生能源”,IBM大作文章的是“智慧城市”,而中国的问题绝不止于此,于是,“智慧能源”的研究开始进入人们的视线。


 二、什么是智慧能源

《中国智慧能源产业发展报告(2015)》开宗明义这样写道:“什么是智慧能源?智慧能源必须是应用互联网和现代通讯技术对能源的生产、使用、调度和效率状况进行实时监控、分析,并在大数据、云计算的基础上进行实时检测、报告和优化处理,以达到最佳状态的开放的、透明的、去中心化和广泛自愿参与的能源综合管理系统。”这份报告还做了如下解释:1、智慧能源不只是概念,必须是产业创新的实践。2、智慧能源产业不是单一的产业,而是能源产业与互联网产业和现代通信技术的复合体。3、智慧能源不仅包括传统的能源生产,也包括新能源的开发利用;不仅涵盖能源生产,也涵盖能源消费;不仅关系环境资源,更关系能效提升。4、智慧能源产业创新是物联网的实践,最终的结果是能源互联网。


做出这样的判断,并不是一个人、几个人的力量,而是一群人和一个组织、一个公共技术平台循序渐进的研究结果,这个组织和平台就是中国智慧能源产业技术创新战略联盟。联盟自2013年夏开始酝酿筹备,当年11月成立。2015年10月,在杭州,联盟以自己的方式,借助西湖博览会的东风,成功举办了“2015能源互联网大会暨智慧能源产业博览会”,以此聚焦了这个全新的产业,使中国的智慧能源产业创新跨上与发达国家比肩的起跑线。


三、能源互联网生态

2014年6月,习近平主席提出要积极推动我国能源生产和消费革命。2015年3月,李克强总理主持国务院常务会议,明确提出包括智慧能源在内的“互联网+”行动计划。同年7月,国务院印发《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》。今年2月,国家发展和改革委员会、国家能源局、工业和信息化部联合发布《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》,提出十大重点任务和两大发展阶段,为智慧能源产业发展指明了方向。与此同时,国家推动的电力体制改革、中国制造2025、节能减排升级创新、多能互补集成优化和互联网升级换代等,从各个领域、各个方向,全面推动了智慧能源产业创新和能源互联网的发展,由此,互联网+智慧能源倍受关注,能源互联网生态新模式正在开启。


四、智慧能源产业链

智慧能源既然是产业,这个产业的形态是什么?产业链如何构成?智慧能源产业技术创新包含哪些内容?覆盖哪些领域?涉及哪些技术和产品?目前就全世界来说尚未有过这方面的系统研究,这是个循序渐进的实践过程,既急不得,也慢不得。经过几年来系统研究,综合各领域、各产业、各专业的实践和探索,本文对智慧能源产业链的构成及相互关系,给出如下图解,以为探讨。


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智慧能源技术及解决方案是能源技术与互联网信息技术的融合创新的结果。其中:能源技术包括了能源生产技术、存储技术、输送技术及消费技术等;互联网信息技术包括了网络技术、计算技术、软件技术及通信技术等。


按应用范围划分,智慧能源技术及解决方案包含了工业/建筑/交通等行业层面智慧能源技术及解决方案、企业/区域等组织层面智慧能源技术及解决方案等内容;按技术产品划分,智慧能源技术及解决方案包含了智慧能源各类应用技术、基础设施与关键器件、智慧能源管理平台等内容。


和其它产业一样,智慧能源产业也需要配套技术服务予以支撑,服务内容包括标准计量服务、检测认证服务、节能低碳第三方服务及测试验证服务等。


智慧能源产业与能源互联网的核心理念是一致的,智慧能源技术、产品及解决方案的创新发展及推广应用将有效推动能源互联网的形成与发展。


五、智慧能源产业各组成部分分解


1、能源技术部分

依据能源利用的四个环节(生产、存储、输送、消费),能源技术则包括能源生产技术、存储技术、输送技术及消费技术,其中:能源生产技术包括传统能源技术(煤炭、石油、天然气、水能等)和新能源技术(太阳能、风能、生物质能、地热能等);能源存储技术包括机械储能、电磁储能、电化学储能等;能源输送技术包括直流供电技术、并网技术、分布式能源/微网技术等;能源消费技术指的是能效提升/节能低碳技术,主要涉及工业(电力、钢铁、化工、建材等)、建筑(公共建筑、居住建筑、工业建筑、农业建筑等)、交通(传统交通工具、新能源汽车、充电桩等)三大领域,近年来农业对智慧能源技术的探索和应用也出现良好苗头,是未来发展的又一个亮点。


能源技术是发展智慧能源产业的基础和依托。智慧能源的目标对象是能源,包括传统能源和新能源,只有能源的生产、存储、输送、消费等技术日趋完善,智慧能源产业才能拥有坚实的发展根基。


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2、信息技术部分

信息技术是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称,包括互联网技术和现代通讯技术,随着技术的创新发展,这两类技术正在逐渐靠近融合,而且以万物互联为特征的物联网正在形成。根据这一特点,互联网信息技术包括了网络技术、计算技术、软件技术及通信技术等内容。其中:网络技术包括下一代互联网、物联网技术等;计算技术包括云计算、大数据等;软件技术包括系统软件、应用软件、SDN(软件定义网络)等;通信技术包括有线通信(光纤、同轴电缆、网线等)、无线通信(3G/4G/5G、WLAN、蓝牙等)等,特别值得重视的是传感器技术,未来的物联网时代,将是传感器研究和应用暴发的时代。

信息技术是发展智慧能源产业的工具和手段。智慧能源的目标是实现能源的“智慧化”,其技术核心是在能源技术基础上引入人类的“智慧”,而实现这一“智慧”的载体则是互联网、物联网、云计算、大数据等信息技术。


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3、智慧能源技术及解决方案框架

(1)按照应用范围划分,智慧能源技术及解决方案包括了工业/建筑/交通等行业层面、企业/区域等组织层面的技术及解决方案等内容。其中:工业/建筑/交通等行业层面智慧能源技术及解决方案包括智慧供热、智慧供冷、智慧流体、智慧蒸汽、智能变电站、智能输配电、智慧照明、智慧家居、智慧交通等;企业/区域等组织层面智慧能源技术及解决方案包括企业/区域能耗监测与优化、企业/区域生产过程优化、企业/区域能源系统优化等。


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(2)按照技术、产品划分,智慧能源技术及解决方案包括了智慧能源应用技术、基础设施与关键器件、智慧能源管理平台等内容。其中:智慧能源应用技术包括分布式能源技术、智能输配电技术、智能用电及智能调度技术、高效节能变频调速控制技术、无功补偿技术、低耗损配变技术、相位跟踪控制技术等;基础设施与关键器件包括传感器、网关、流量计、智能阀门、逻辑模块、编码器、光通讯产品等;智慧能源管理平台架构由现场设施域、网络传输域、分析处理域以及控制处理域四个部分组成,各部分的作用分别为数据采集、数据传输、数据存储与处理、数据展现与应用(实现自动控制、总线管理、智能联动等功能)等。


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4、配套技术服务

智慧能源产业配套技术服务包括标准计量服务、检测认证服务、节能低碳服务及测试验证服务等。其中:标准计量服务、检测认证服务和节能低碳服务是为智慧能源产业提供的基础通用服务,测试验证服务是为智慧能源产业提供的专项特有服务,是根据智慧能源技术特点衍生出来的一项新的服务。各个服务内容具体如下:


标准计量服务包括标准体系及标准研发、标准培训及推广、能源计量等;检测认证服务包括节能量测量和验证、碳减排量测量和验证、核查/评价和认证等;节能低碳服务包括合同能源管理、碳交易、节能量交易等;测试验证服务主要针对信息技术领域的测试,包括IPv6测试、IEEE1888测试、SDN测试等,以满足智慧能源管理平台中的庞大域名地址、数据互联互通、智能联动控制等功能需求。


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六、小结

总的来看,智慧能源产业就是将系统能源技术与信息技术相结合,应用于能源的生产、存储、输送、消费4个环节,并为这4个环节提供整体解决方案和配套技术服务,以达到资源能源最佳配置、优化、管控整个能源系统的目的。智慧能源产业需要信息与能源的双向流动,需要信息产业和能源产业的深度融合。


智慧能源技术及解决方案可以借助信息手段,针对能源低效或者能源故障问题做出反应,并迅速解决问题,适应所有的能源生产、储存、输送以及销售和使用方式,加强能源管理、减少运行维护成本,充分挖掘能源系统节能潜力。智慧能源技术及解决方案还可以排除人为干扰,去中心化地实时纪录、追溯能源的生产和消费情况,帮助各类用户直观地了解能源消费的数量与价格,进而选择最适合自己的能源方案,从而更加有效地推动电力和整个能源系统的改革。从未来发展看,智慧能源产业既是数字化平台经济的建设和应用基础,也是其重要运行对象和重点应用领域,有着不可预计的广阔应用前景。


需要强调的是,上述产业链及其相关性的分析不是固定的,一成不变的,相反,它应该是动态发展,不断探索创新的。智慧能源产业本向就是高度复合的创新型产业,随着智慧能源技术和产品的不断发展和应用,智慧能源产业的内涵和外延将会进一步清晰、完整,智慧能源产业创新也将会对社会财富的积累、对经济转型提升和人民生活质量的提高做出越来越大的贡献。


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