“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”的技術(shù)特征與發(fā)展路徑解析

張耀軍，張軍保，邵 陽

（大唐海南能源開發(fā)有限公司，海口 570203）

0 引言

人類進(jìn)入工業(yè)時代以后，加大了對自然資源的開發(fā)力度。人們?yōu)榱藢崿F(xiàn)效率更高的生產(chǎn)和質(zhì)量更高的生活，發(fā)明出越來越多的設(shè)備，這些設(shè)備的動力來源主要是消耗石油、煤炭、木材等自然資源，久而久之，人類生產(chǎn)生活中燃燒自然資源排放的廢水、廢氣對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。

為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，發(fā)展新能源技術(shù)迫在眉睫。經(jīng)過多年的研究，新能源技術(shù)的研究與應(yīng)用已經(jīng)取得顯著的效果，在互聯(lián)時代背景下，能源的轉(zhuǎn)換與互聯(lián)技術(shù)的融合孕育出“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”技術(shù)。在世界范圍內(nèi)，“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”不僅被諸多學(xué)者展開深入研究，更是許多行業(yè)實現(xiàn)更好、更快發(fā)展的一個重要契機(jī)。

1 “互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”技術(shù)特征

“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”是互聯(lián)時代背景下誕生的一項融合技術(shù)。各行各業(yè)在此技術(shù)的支持下可以更好地實現(xiàn)生產(chǎn)、運輸、貯存、消費，助力能源市場實現(xiàn)更加深度的融合和新形態(tài)的發(fā)展。

“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”作為一項融合技術(shù)，主要具備了設(shè)備智能化、多功能協(xié)同化、信息對稱化、市場供需分散化、市場交易開放化等一系列特征。在“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”的支持下，新能源的技術(shù)、模式、業(yè)態(tài)正在重新興起。

1.1 物理層面

“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”技術(shù)物理層面的特征主要表現(xiàn)在以多功能協(xié)同為支持條件下的能源技術(shù)高性能、多能流耦合分析控制技術(shù)、用于監(jiān)控云平臺的運維技術(shù)。其多功能協(xié)同的物理層面特征可以助力全系統(tǒng)實現(xiàn)高效綠色的運轉(zhuǎn)。

真正的“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”技術(shù)可以實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)智慧互聯(lián)、能源轉(zhuǎn)換，通過這種轉(zhuǎn)換形式實現(xiàn)多維度的能量互補(bǔ)，最終優(yōu)化全系統(tǒng)的運行，使某特定單元的運載負(fù)荷下降，同時也實現(xiàn)了系統(tǒng)配置的優(yōu)化。

分布式能源是未來的主流趨勢，可以直接使用分布式能源向用戶所需要的能源轉(zhuǎn)換，如此一來，電網(wǎng)將不再是唯一的能源來源。微網(wǎng)單元建設(shè)作為能源互聯(lián)網(wǎng)主要特征，微網(wǎng)也就是在用戶對多種能源的需求基礎(chǔ)上構(gòu)建的一種多能源耦合系統(tǒng)，既可以實現(xiàn)獨立運行，也可以和外部區(qū)域主干網(wǎng)實現(xiàn)并列運行。“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”可以實現(xiàn)不同能源系統(tǒng)之間的優(yōu)點互補(bǔ)，防止出現(xiàn)能源的二次轉(zhuǎn)換，使能源的綜合利用率得到提升；還可以將可再生能源的消納水平進(jìn)一步提升，實現(xiàn)分布式小微能源的并網(wǎng)、用戶的靈活互動和管廊、網(wǎng)點的有效整合，從而實現(xiàn)資源的高效利用。

1.2 信息層面

“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”技術(shù)信息層面的特征主要表現(xiàn)在信息的透明度與共享度。具體來說，“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”的信息透明度主要通過能源設(shè)備的狀態(tài)情況、網(wǎng)絡(luò)的實際運行情況、市場交易情況來體現(xiàn)。在大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)、智能技術(shù)的支持下，“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”技術(shù)可以實現(xiàn)對能源設(shè)備各項狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，也可以實現(xiàn)對電網(wǎng)運行的實時狀態(tài)在線風(fēng)險評估，由此可以對電網(wǎng)的實際運作能力進(jìn)行在線評估，包括電網(wǎng)市場價格在內(nèi)的市場實況信息。

包括電網(wǎng)在內(nèi)的能源網(wǎng)絡(luò)的共同特征就是垂直分布的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但從電網(wǎng)公司的角度來講，這種垂直的網(wǎng)絡(luò)分布結(jié)構(gòu)使電網(wǎng)公司可以占據(jù)的能源信息比重高達(dá)99%以上，不過即便如此，電網(wǎng)公司與用戶之間仍然存在嚴(yán)重的信息不對稱問題。隨著“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”技術(shù)的發(fā)展，這種信息不對稱的問題正在逐漸消失。在“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”技術(shù)的支持下，電網(wǎng)公司可以與用戶實現(xiàn)實時信息共享，包括電網(wǎng)公司與各電廠之間也可以實現(xiàn)統(tǒng)籌規(guī)劃與信息的實時共享。這種局面形成以后，傳統(tǒng)的電力資源完全壟斷垂直結(jié)構(gòu)的局面會被打破，而代替垂直格局的是更加多元化參與者的扁平化結(jié)構(gòu)，利于市場業(yè)務(wù)的順利開展。

1.3 市場層面

“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”技術(shù)在信息技術(shù)與互聯(lián)技術(shù)的支持下，實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)與能源技術(shù)的深度融合，進(jìn)而使互聯(lián)技術(shù)在配置資源的過程中體現(xiàn)出更加突出的優(yōu)化和集成優(yōu)勢，從而催生全新的發(fā)展形態(tài)與商業(yè)模式，能源消費者之間的能源共享效率也會更高。在互聯(lián)技術(shù)的支持下，所收集到的數(shù)據(jù)可以被整個能源網(wǎng)當(dāng)中的生產(chǎn)者、消費者所應(yīng)用，從而實現(xiàn)多方面利益的同時優(yōu)化。

（1）借助互聯(lián)網(wǎng)可以構(gòu)建公平、公正、公開的市場環(huán)境，突破不同能源行業(yè)之間的信息屏障，多種能源可以實現(xiàn)效益、效率雙層面優(yōu)化，構(gòu)成真正的開放交易?！盎ヂ?lián)網(wǎng)＋智慧能源”激發(fā)了能源市場的活力，使更多的主體有機(jī)會加入能源市場，從用能需求出發(fā)提供更加多樣化的服務(wù)，確保多個能源供應(yīng)商可以實現(xiàn)相對公平的市場競爭，使市場從整體上呈現(xiàn)出開放狀態(tài)。經(jīng)過電力改革，能源市場獲得了許多確保市場自由發(fā)展的條件，用戶和其他市場一樣可以實現(xiàn)能源開放與自由交易。

（2）“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”構(gòu)建信息共享平臺，實現(xiàn)政策、市場引導(dǎo)用戶加入能源管理工作中，提升整體上的能源利用效率。在大量用戶的基礎(chǔ)上收集負(fù)荷數(shù)據(jù)對未來的電價變化趨勢進(jìn)行分析，再對用戶的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘并實現(xiàn)優(yōu)化，提供需求側(cè)相應(yīng)服務(wù)與系列輔助服務(wù)，降低電價，使電網(wǎng)資產(chǎn)利用率得到有效提升。

（3）新能源市場背景下，“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”為發(fā)展更多的能源商業(yè)模式和業(yè)態(tài)創(chuàng)造條件，產(chǎn)生了更多新經(jīng)濟(jì)增長點。

在“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”背景下，全新的發(fā)展形態(tài)與商業(yè)模式的誕生，進(jìn)一步實現(xiàn)生產(chǎn)者與消費者之間能源共享的高效性。根據(jù)互聯(lián)數(shù)據(jù)同時優(yōu)化多方效益可知，這也是“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”技術(shù)與升級版智能電網(wǎng)的本質(zhì)區(qū)別所在。

2 “互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”技術(shù)發(fā)展路徑

2.1 在智能材料與傳感分布的基礎(chǔ)上打造升級能源

“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”技術(shù)順利應(yīng)用的基礎(chǔ)就是多種多樣的能源設(shè)備。因此，為了提高能源設(shè)備的質(zhì)量與性能，能源公司需要從基礎(chǔ)材料的角度出發(fā)對設(shè)備研制進(jìn)行分析。除此之外，通過設(shè)備的多次融合，在設(shè)備中應(yīng)用微型傳感器的方式提高能源設(shè)備信息物理方面的集成程度，最終實現(xiàn)能源設(shè)備的高品質(zhì)、高精度，以更好地支持“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”技術(shù)發(fā)展。

2.2 從物聯(lián)網(wǎng)的角度出發(fā)構(gòu)建智能化能源網(wǎng)絡(luò)，使分布能源的接入更加靈活

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合豐富多樣的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口為能源能夠隨時接入創(chuàng)造條件，而這一點正是實現(xiàn)能源批量化接入、微型發(fā)電技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)，更是最大限度實現(xiàn)能源清潔化的重要手段之一。為了實現(xiàn)能源的隨時接入，我國需要標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議、信息安全保障、可靠的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，同時構(gòu)建智能化的能源網(wǎng)絡(luò)。

2.3 邊緣計算能源系統(tǒng)分布的自治與高效

在信息透明、泛化的互聯(lián)能源網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，使用邊緣計算技術(shù)、能源分布自治理念可以打造智慧能源終端，最終實現(xiàn)能源系統(tǒng)邊緣化管理與應(yīng)用?！盎ヂ?lián)網(wǎng)＋智慧能源”可以實現(xiàn)消費終端的智慧化升級，能源高效消納，能源系統(tǒng)整合效率得到提升，打造智慧微能源電網(wǎng)。

2.4 智能決策

云計算技術(shù)可以進(jìn)一步為智慧能源系統(tǒng)實現(xiàn)分布式感知、集中決策創(chuàng)造條件，以此來推動能源系統(tǒng)進(jìn)一步實現(xiàn)智慧化；在區(qū)塊鏈技術(shù)完善的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善能源市場的交易體系，構(gòu)建透明化、智慧化能源系統(tǒng)。

2.5 能源轉(zhuǎn)型升級

自“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”誕生之日起，國內(nèi)許多地區(qū)致力于將“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”投入社會實際生產(chǎn)活動中，在提升社會生產(chǎn)效率的同時提升居民的生活質(zhì)量，從而推動能源的轉(zhuǎn)型升級。在“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”推動能源轉(zhuǎn)型升級的過程中，公司需要將能源設(shè)備作為技術(shù)支撐，進(jìn)一步推動“互聯(lián)網(wǎng)+”時代背景下智慧能源的轉(zhuǎn)型升級。

在“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”背景下，公司需要盡可能提升能源設(shè)備物理信息水平，在此基礎(chǔ)上提升能源設(shè)備的集中能力和設(shè)備融合基礎(chǔ)材料研制水平。同時，能源會實現(xiàn)高精度、高可靠度感知，從而提升智慧能源應(yīng)用水平和資源優(yōu)質(zhì)化水平，最終實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級。

2.6 分布式能源

“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”背景下，分布式能源發(fā)展得到創(chuàng)新，結(jié)合互聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)動力能源設(shè)備的轉(zhuǎn)換，在綜合系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+智慧能源”結(jié)合智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)、遠(yuǎn)程遙控技術(shù)，從本質(zhì)上提升人員作業(yè)水平與能源實際使用效率，實現(xiàn)無人監(jiān)控。

在“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”技術(shù)支持下，越來越多的能源公司促成了社會化服務(wù)體系的建成，無論在能源生產(chǎn)供應(yīng)還是系統(tǒng)運行管理水平都得到提升，并為日后深入開展能源研究提供了重要的條件與方向?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+智慧能源”進(jìn)一步推動能源實現(xiàn)供給側(cè)，市場上逐漸形成良性競爭，對分布式能源的發(fā)展而言也必然呈現(xiàn)出積極走向。一些地區(qū)已經(jīng)率先使用“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”發(fā)展分布式能源，這些地區(qū)都存在一些相對先進(jìn)的分布式能源企業(yè)，同時建立相應(yīng)的營業(yè)網(wǎng)點，便于占據(jù)分布式能源市場。分布式能源在“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”背景下需要實現(xiàn)不斷創(chuàng)新，建設(shè)周期更短且投資更少，安全性、可靠性都更具有保障性，同時能夠滿足網(wǎng)絡(luò)全覆蓋、經(jīng)濟(jì)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展、資源環(huán)境生態(tài)保護(hù)的需求。

3 結(jié)語

時代的發(fā)展和環(huán)境的變化迫使人們需要進(jìn)行能源的轉(zhuǎn)型?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+智慧能源”技術(shù)可以很好地實現(xiàn)傳統(tǒng)能源向清潔能源的轉(zhuǎn)型。相較于升級版的智能電網(wǎng)，“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”技術(shù)可以更好地解決能源信息不對稱性的問題，更能實現(xiàn)能源的隨時接入，如此一來，其在給電網(wǎng)公司、發(fā)電廠帶來更好效益的同時，也給用戶帶來了更好的體驗，從而實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展。

以大數(shù)據(jù)、云計算為基礎(chǔ)，實現(xiàn)能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)移、運用等多個環(huán)節(jié)形成的產(chǎn)業(yè)鏈，促使“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”在形態(tài)上實現(xiàn)信息流、能量流、資金流自由接入與共享。“互聯(lián)網(wǎng)＋智慧能源”技術(shù)可以解決現(xiàn)階段能源行業(yè)提升消納的比重和能源利用率等多方面存在的迫切需求，打造全新的發(fā)展形態(tài)、商業(yè)模式，使能源消費者與其他用戶可以實現(xiàn)能源高效率共享。將數(shù)據(jù)應(yīng)用于能源網(wǎng)生產(chǎn)者，最大限度實現(xiàn)多方利益優(yōu)化，促使能源的生產(chǎn)、消費更加智慧化，滿足人們的需求。