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泛在电力物联网与互惠共赢能源互联网生态圈

作者:曾鸣 来源:中国电业 时间:2019-09-10 浏览:

“泛在电力物联网”的提出与内涵

2019年1月17日,国家电网公司三届四次职代会暨2019年工作会议提出,聚焦建设世界一流能源互联网企业,守正创新、担当作为,打造“枢纽型,平台型,共享型”企业,建设运营好“坚强智能电网,泛在电力物联网”,即“三型两网”发展战略,“泛在电力物联网”的概念开始兴起。

物联网(Internet Of Things,IOT)最早由麻省理工学院的凯文·阿什顿(Kevin Ashton)教授提出,其理念和内涵不断进化和发展,当前普遍接受的定义为:基于互联网、广播电视网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络即称为物联网,其核心技术体系包括设备编码技术、设备识别技术、通信技术、传感技术和加密解析技术等方面。

我国在2010年就已经开始了关于电力物联网的基础理论及应用技术研究,电力物联网是物联网在智能电网中的应用,主要分为感知层、网络(传输)层、平台(数据)层和应用层四层架构。

泛在电力物联网,就是围绕电力系统各环节,充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,实现电力系统各环节万物互联、人机交互,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。其中,感知层的末端感知节点规模更大,采集的数据更全面,涵盖电力系统发、输、配、储、用各环节、各设备乃至各元件;网络(传输)层将通过5G等新技术的应用,实现更高的数据传输效率;平台(数据)层将所有数据统一汇集管理,数据壁垒将被打通;应用层则协同智慧服务体系的建设,向用户提供更加智能化、人性化的电力普遍服务,数据价值得以体现。泛在电力物联网需要先明确应用层的模式,再引领、布局其他三层的发展。

坚强智能电网和泛在电力物联网是能源互联网在电力系统的具体实现形式,坚强智能电网是“骨骼肌肉”,支撑电力系统“能源流”的安全稳定传输,泛在电力物联网是“神经网络”,实现电力系统“源—网—荷—储”各环节“信息流”的末梢采集和归集处理。

泛在电力物联网不再是传统的“二次系统”,其既要支撑输配电管制业务也要支撑综合能源服务等竞争性业务。因此,在物理上数据信息要共享,构建“两网”融合的统一数据共享平台,在经营上管制业务和竞争业务要分开,通过不同的价值回收途径实现投资、成本的回收。泛在电力物联网价值分析与价值回收路径是制定行动计划的前提。

国家电网公司建设“泛在电力物联网”旨在:对内实现“数据一个源、电网一张图、业务一条线”,“一网通办、全程透明”,对外实现电网内外部、上下游的信息和业务互通,打造能源互联网生态圈,支撑“三型两网”和世界一流能源互联网企业建设。

国家电网公司建设“泛在电力物联网”具有显著的社会价值、经济价值和环境价值,具体体现在三方面:一是社会价值。通过建设“泛在电力物联网”带动通信、互联网等周边产业协同发展;同时,通过信息、技术和价值共享,建设互惠共赢能源互联网生态圈。二是经济价值。以“云大物移智”、区块链、边缘计算等技术应用,支撑更便捷、智能、高效供电服务和综合能源服务的开展,创新电网数据共享服务等新型服务模式,开辟新的盈利渠道。三是环境价值。以系统“源—网—荷—储”各环节的泛在互联和协调运行,保障大规模集中式、分布式清洁能源顺利消纳,降低碳及污染物排放。

综合能源服务是能源互联网生态圈中的重要业务形态

能源互联网生态圈涵盖能源“发—输—配—用”各环节的企业、用户以及上下游的设备制造商、互联网公司、政府部门、科研院所、金融公司等主体。建设互惠共赢的能源互联网生态圈就是发挥各主体优势,打通各主体间的业务流、信息流、资金流,提升要素资源配置效率,为能源系统的转型发展创造良好平台。

综合能源服务是能源互联网生态圈中的重要业务形态,具体包括能源销售服务、能源规划建设及运维服务、能效服务、信息服务、市场交易及金融服务五大类内容。

泛在电力物联网下的综合能源服务发展趋势:提质增效、互联共享、技术创新、生态共建。

近年来,各类能源企业、服务机构已纷纷开始布局综合能源业务,参与综合能源服务市场竞争,例如国家电网与南方电网均已分别成立综合能源服务公司、发电企业积极参与能源互联网示范项目建设、阿里云的综合能源服务云方案等。可以预见,未来综合能源市场将主要包括大型能源企业、售电公司、节能服务技术公司和拥有客户资源的非能源行业服务机构等4类竞争主体。

大型能源企业一类是传统能源企业转型,如电网公司、发电企业、天然气公司等;另一类以产业链延伸为主,如协鑫、新奥等。他们具有雄厚的服务资质、技术资源、资本资源、客户资源、电源资源、线下服务能力,但业务范围集中于单一能源领域,跨领域转型难度大。电改后新成立的售电公司,管理灵活,业务转型较快,但投资能力及技术资质相对较弱。能源行业的小微企业或非能源行业的专业技术企业,如小型节能企业、小型负荷集成商、电力设计院、互联网公司等,运用大数据、云计算等技术提供用能优化和管理方案,他们在节能服务、工程设计、信息化开发等方面良好的技术基础,但投资能力较弱。非能源行业单位大量客户提供能源相关服务的机构,如大型互联网平台企业等,他们具有优质的客户资源、线上服务能力,但缺乏能源行业技术资源与服务资质。

大型能源企业和拥有大量客户资源的非能源行业服务机构具有丰富的客户资源和较强的服务能力,将成为未来综合能源服务市场中最具有竞争力的两类主体,而其他主体将通过战略联盟、项目合资、供应商合作等模式与其发展合作伙伴关系,形成互惠共赢的商业生态圈,未来综合能源市场的竞争态势预计将由单个企业间的竞争转变成为商业生态圈之间的竞争。

然而,由于物理技术及体制机制原因,各类能源分别由不同系统主体供应、运营,行业壁垒难以打破。在此背景下,如何推动互惠共赢能源互联网生态圈的建设,为用户提供综合能源服务解决方案?

思路一:跨界融合

从顶层设计出发,由石油、天然气、热力、电力供应商与互联网运营商合作组成综合能源服务解决方案供应商或成立商业联盟,实现对各类能源的综合供应、调控。

思路二:终端创新

从能源利用的终端入手,各独立的综合能源服务商从各类能源供应商处购买能源,避开能源生产、传输端的行业壁垒,通过综合能源服务智慧管理平台,为用户提供综合能源解决方案。

新形势下综合能源服务的实施路径

提升综合能源服务水平是能源电力企业增强市场竞争力的重要途径,建设能源互联网和综合能源系统是能源电力系统转型的重要发展目标。具体可以从以下两方面入手,以提升企业的综合能源服务水平。

第一步,以点到面,提升综合能源服务水平。一是突破企业管理桎梏,勇于创新综合能源服务商业模式,可以尝试以BOT、PPP等模式参与综合能源服务项目;二是选取典型区域,打造综合能源服务试点示范,形成可推广的综合能源服务运营经验;三是多种手段结合,积极开拓综合能源服务市场,逐步形成完善的综合能源服务体系。

突破企业管理桎梏,勇于创新综合能源服务商业模式,调研分析公共建筑、工业园区、工业企业等不同客户特点,准确掌握客户能源服务需求,细分客户类别。因地制宜地使用能源托管、多能互补等商业模式,大胆开展PPP、EMC、EPC、BOT等多种工程项目实践,强化“云大物移智”等相关技术的推广应用,为客户提供定制化的综合能源解决方案。

选取典型区域,打造综合能源服务试点示范,发挥企业自身资源优势,结合“云大物移智”等技术应用,发掘企业开展综合能源服务的潜在市场、用户,掌握客户内部能效数据资源,深入挖掘数据价值,建设一批规模较大、效益良好、技术先进的综合能源服务示范项目。主动提炼项目运营经验,形成具有可推广性和可复制性的模式。

多种手段结合,积极开拓综合能源服务市场,紧紧抓住体制机制改革机遇期,做好市场营销服务,紧盯优质园区、用户,采用捆绑营销、信息化营销等多种手段,积极开拓综合能源服务市场。

第二步,推动综合能源系统落地,共同建设能源互联网。一是开展综合能源系统仿真,验证综合能源系统的可行性;二是开展泛在电力物联网试点示范,以综合能源服务重点区域为依托,部署“云大物移智”等软硬件设施,创新商业模式,打造基于泛在电力物联的综合能源服务样板;三是结合泛在电力物联网等相关技术应用,最终打造能源流与信息流融合的综合能源系统,即能源互联网。

围绕“两高三低”目标,开展综合能源系统仿真。综合能源系统的规划、运行、市场交易等各环节都要围绕“两高三低”目标的实现,即实现系统综合能效的提高、系统运行可靠性的提高、用户用能成本的降低、系统碳排放的降低和系统其它污染物排放的降低。开展综合能源系统仿真是推动综合能源系统落地的重要基础性理论研究工作,仿真的功能模块应该涉及规划方案的优化、运行计划优化、市场交易模拟及综合效益评估等四个方面,以理论仿真指导实际项目的设计,从而实现系统的“两高三低”目标。

开展泛在电力物联网试点示范,加强“云大物移智”等信息通信技术的创新与应用,并选取重点区域,落实各环节数据采集、传输、存储、处理的软硬件部署方案及商业模式,打造以泛在电力物联为特色的综合能源服务样板。

打造能源流与信息流融合的综合能源系统——能源互联网。加强电网、发电、能源服务公司、互联网企业等上下游主体间的互联合作,共建能源流与信息流深度融合的能源互联网生态圈。

各类主体如何支撑互惠共赢生态圈建设?

电网企业。打造数据共享平台,开展信息共享服务,通过泛在电力物联网全面采集系统运行信息和用户用能信息,在保障用户隐私的前提下,向用户自身、科研机构、政府部门及发电企业等其他主体共享相关数据和信息,支撑用户用能行为优化、科研工作开展、政府监督管理、可再生能源顺利并网,最大化发挥数据价值。

打造业务融合平台,开展价值共享服务,在智能电网、泛在电力物联网建设领域,创新业务模式,以PPP、BOT、BT等模式引入其他主体、资本,共同开展综合能源服务相关业务,建设互惠共赢能源互联网生态圈,带动产业上下游主体协同发展,实现价值共享。

发电企业。三转变:定位转变(由电力供应起始端转变为多类型能源流和信息流协同供应起始端);角色转变(由发电商转变为综合能源供应商);业务转变(由发电上网转变为发电、售电及综合能源服务等多样化业务)。

三搭建:搭建多元能源发电协调控制平台(实现横向多元能源互补);搭建综合能源系统仿真平台(模拟并测算各类能源生产、传输、消纳的互补潜力);搭建在线互动的综合能源服务平台(实现各类能源供应与用户用能的良性互动)。

三发展:发展多类型主体能源流和信息流的互联互通技术、智慧发电技术以及分布式发电技术。

综合能源服务公司。把握泛在电力物联网建设机遇期,创新综合能源服务模式。就当下我国综合能源服务公司的发展现状而言,由于公司规模、组织体系、人才队伍、投资能力、技术储备等方面的限制,使得其在系统建设、风险管理、核心技术等方面都存在较为明显的短板。为此,综合能源服务公司必须把握泛在电力物联网建设机遇期,一方面,整合资源,与政府背景投资企业、电网公司、发电企业、互联网企业、信息通信企业等主体形成利益共同体,争取稀缺业务资源,建设良性竞争、合作共赢的能源互联网生态圈;另一方面,以泛在电力物联网为支撑,发掘各类用户深层次服务需求(如能源信息服务、能源定制服务等),制定灵活的市场营销策略,满足客户差异化能源服务需求。

电力、通信设备制造商。提升智能电网基础设施建设所需设备生产水平和供应能力。坚强智能电网涵盖特高压、主网、配电网等各层级,包含交流、直流等不同技术类型,建设工程量大、技术攻关难、质量要求高,部分核心设备仍完全依赖于进口。因此,电力设备制造商应加强与高校、科研机构合作,尽快实现智能电网核心设备的国产化和规模化生产,在保证设备质量的同时降低设备成本,支撑坚强智能电网建设。提升电力系统终端信息采集装置、信息传输装置、数据中心处理器等核心装备的生产水平和供应能力。泛在电力物联网的最终目标是要实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,需要大量的、面向各类设备的信息采集装置,适应各种信号和地理环境的信息传输装置以及大规模、高效快速数据处理器,这些都是通信设备制造商需要关注的领域。

信息服务公司。推进相关试点工作,打造互惠共赢能源互联网生态圈发展样板。目前,我国的“互联网+”智慧能源、物联网等相关工程示范尚未达到泛在电力物联网要求的系统各环节万物互联、人机互动的发展目标。信息服务公司应利用自身通信、互联网产业基础优势,牢牢抓住建设世界一流能源互联网企业的战略突破期,与高校、科研机构、设备制造商加强合作,选取合适的试点区域,开展泛在电力物联网相关试点工作,打造互惠共赢能源互联网生态圈发展样板,形成可推广的示范经验和可推广应用的技术产品。

高校、科研机构。互惠共赢能源互联网生态圈的顶层设计、规划与业务布局研究。开展能源互联网生态圈建设,涉及整个产业链条的融合发展,需要做好政策机制的顶层设计、基础设施建设的合理规划和业务体系的提前布局。高校、科研机构在电力系统规划、综合能源系统规划、政策研究与决策支持方面具有强大的研究团队和深厚的研究基础,能够为互惠共赢能源互联网生态圈的顶层设计与规划布局提供科研支撑。

能源电力领域云大物移智技术的研发。作为能源电力行业技术研发的支撑单位,能源电力高校及相关科研机构在能源电力领域云大物移智技术的研发与试点应用方面均具有深厚的技术储备和试点应用经验。高校、科研机构应发挥自身优势,围绕电力云构建、大数据分析、电力数据移动传输及智慧用电等领域关键科学问题进行攻关研发,以推动互惠共赢能源互联网生态圈的建设发展。

关键字:泛在电力物联网

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