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互联网+推动电网领域技术革命 智能用电水平亟待提高发布时间:2016/3/29 | 来源:上海穆泰电气有限公司

2015年9月26日,国家主席习近平在联合国发展峰会上倡议,将探讨构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求。近年来,国家电网公司创造性地提出了全球能源互联网发展理念,展现了国家电网做强中国电网的强烈信心和非凡意愿。


刘振亚在《全球能源互联网》一书中这样定义全球能源互联网:“全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架、以输送清洁能源为主导、全球互联泛在的坚强智能电网,是服务范围广、配置能力强、安全可靠性高、绿色低碳的全球能源配置平台。”全球能源互联网发展总体上可分为三个阶段,先国内、再跨国,后跨洲。各国国内电网建设和洲内各国电网互联是推动跨洲联网、实现全球互联的重要基础。在亚洲与欧洲、非洲与欧洲、亚洲(中东)与非洲等联网基础条件较好的地区,可率先实现跨洲联网和大规模可再生能源输送。刘振亚指出,世界能源发展面临资源紧张、环境污染、气候变化等诸多挑战,解决问题的根本出路是实施清洁替代和电能替代(“两个替代”)、实现清洁发展。构建以特高压为骨干网架、以输送清洁能源为主导、全球泛在互联的全球能源互联网,是实现清洁能源成为全球主导能源的关键。


一、构建全球能源互联网的背景及重要意义


(一)构建全球能源互联网的背景


自工业革命以来,人类大量开发和使用传统化石能源(煤、油、气),导致能源安全、生态环境等问题突出,全球能源发展面临严峻挑战。为应对能源安全与生态环境问题,必须调整和改善能源结构,降低化石能源比重,从高碳向低碳方向发展,迫切需要加快推进两个替代(清洁替代和电能替代)。在能源开发上,以太阳能、风能、水能、核能、海洋能等清洁可再生能源替代化石能源,能源结构将实现从化石能源为主、清洁能源为辅,向清洁能源为主、化石能源为辅的根本性转变。目前,大规模、高比例发展可再生能源已在全世界范围内形成广泛共识。


全球可再生能源资源丰富,根据欧洲可再生能源委员会统计,全球可再生能源总开发潜力约为当前全球能源总需求的3078倍,其中水能资源超过100亿千瓦,陆地风能资源超过3万亿千瓦,太阳能资源超过40万亿千瓦,总量巨大,仅开发其中的万分之五即可满足人类社会全部用能需求。虽然总量巨大,但地区分布不均衡,构建全球能源互联网能够满足清洁能源大规模开发、大范围配置的需要。适应全球清洁能源大规模开发,预计2050年,全球一次能源需求将达到300亿吨标准煤,其中清洁能源将占到80%,主要转化为电力使用。为了适应全球清洁能源大规模开发,必须在全球范围配置清洁电力。适应全球范围优化配置清洁电力,2050年“一极一道”风电和太阳能发电外送规模将达到12万亿千瓦时。为适应洲内、跨洲乃至全球范围优化配置清洁电力,必须依托特高压和智能电网技术,构建全球能源互联网。预计到2050年,清洁能源每年能替代240亿吨标准煤,减排二氧化碳670亿吨、二氧化硫5.8亿吨;到2050年,全球能源碳排放也会降到每年115亿吨,仅为2009年的50%和2013年的33%。


(二)构建全球能源互联网的重要意义


全球能源互联网作为21世纪能源领域的重大创新,描绘了未来世界能源发展的新蓝图,将深刻改变全球能源发展、经济增长、社会生活和生态环境,这种影响将是巨大的、深层次的和全方位的。建设全球能源互联网对于推动世界能源、经济、社会、环境可持续发展具有五方面的重要意义。


突破资源约束,促进全球能源资源共享。全球自然资源分布与人口、经济发展的分布十分不平衡,人类社会可持续发展要求必须充分实现能源资源的重新分配。能源互联能够实现重新分配资源,实现财富再分配。推动合作共赢,促进经济社会发展。全球能源互联将为资源丰富地区带来发展经济、脱贫致富的重要机遇,也为资源输入地区提供实现经济发展的能源支持,推动世界各地合作共赢。带动新兴产业发展,激发经济增长活力。近年来,新能源、新材料、电动汽车、新一代信息产业焕发生机,带来生产方式和组织结构的深刻变革,带动经济发展转型,全方位推动经济又好又快发展。大规模开发利用可再生能源,将为装备制造业及信息业的规模发展带来较大的市场需求,在拉动经济增长、促进就业的同时,倒逼装备技术和原材料技术不断进步。推动全球能源治理,减少环境污染。化石能源的开发利用造成了巨大的生态破坏和环境污染,而全球能源互联网倡导充分利用可再生能源,通过不断的技术更新、合理的制度安排,大幅提高可再生能源的开发规模和使用范围。加强国际能源合作,推动世界和平发展。能源是各国和地区实现经济社会发展的资源支持和动力源泉,能源的相互依赖和紧密合作将有助于化解各国间的矛盾和纠纷,成为维系和推动世界和平发展的重要砝码。二、能源互联网对智能用电水平提升的重要作用


能源互联网将从根本上改变我国的产业经济布局和能源生产消费模式,以此推动我国能源行业体制的变革,提高我国能源行业的整体开放程度。电力作为重要的二次能源,是实现各能源网络有机互联的枢纽。能源互联网的建设将会最大程度地推动当前我国电力工业体制改革进程,加速相关政策措施的完善以及智能电网等技术手段的研发速度,从而促进我国新型电力工业体系的建设与完善。


能源互联网能够保证分布式可再生电源和电动汽车的大规模接入。一方面,能源互联网能够实现各类型分布式可再生电源,储能设备以及可控负荷之间的协调优化控制。做到“横向源—源互补,纵向源—网—荷—储协调控制”,从而平抑分布式可再生能源间歇特性对局部电网的冲击。另一方面,能源互联网能够促进电动汽车大规模接入。在能源互联背景下,电动汽车作为一种分布式储能设备,将能够与电力系统更好地对接,从而优化系统运行,提高交通运输系统以及整个经济社会的低碳化水平。


能源互联网能够提高需求侧管理精细化和用户用电个性化水平。基于高度信息化的基础设施,以及大数据分析技术,在能源互联网背景下,售电企业能够针对不同电力消费群体的用电习惯进行分析,来制定针对不同消费群体的个性化用电服务模式,同时用电客户也将有更多的用电模式选择。一方面,提高售电企业的需求侧管理精细化水平,对不同用户的不同用电设备进行精细化管理控制。另一方面,提高客户用电的个性化服务水平,客户能够根据供电企业提供的精细化差别电价和自身用电需求,通过移动智能终端调整自身的用电行为。


能源互联网能够推动广域内电力资源的协调互补和优化配置。面对我国能源生产与消费逆向分布的格局,未来我国能源互联网的电力网络结构应该是大电网与微电网相结合的形式,各个区域各种形式可再生能源都能够通过能源互联网柔性接入,从而进一步推动广域内电力资源的协调互补和优化配置。


三、“互联网+”行动带来的电网领域技术革命


当前我国正处在能源革命的关键时期,今年的政府工作报告突出了互联网在经济结构转型中的重要地位,报告明确指出:要制定“互联网+”行动计划,推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合,促进电子商务、工业互联网和互联网金融健康发展。报告引发了各行各业对互联网行业的极大关注,预示着我国能源行业发展将要进入一个全新的历史阶段,未来产业与互联网的融合将贯穿相关行业业务的主线。


能源行业是第三次工业革命的引领者,智能电网是“互联网+”的具体体现,“互联网+”必将给电网带来技术应用、服务模式、发展理念等方面的变化。“互联网+用电=智能用电”。智能用电可实现3个10%:能效水平提升10%;用电降低10%;削峰填谷10%。智能用电是用技术手段引导客户消费行为,为客户提供能效服务,使得客户合理用能,明显提升能效管理水平,实现“节能+智能”。在这种趋势下,客户与电网的互动将变成现实,电器智能化使用水平也将得到普及。“互联网+”将使电网领域的创新技术应用飞速发展,体现在五个方面。


电力云技术应用将成为电网管理的技术关键。云安全终端系统,简称云终端,是传统个人电脑的换代产品,采用先进的云计算技术,桌面上的瘦终端超越了传统个人电脑主机在网络可达的范围,可实现在任何时间、任何地点、任何终端设备都可访问用户自己的桌面系统和文件。未来,随着电力移动终端应用的明显增长,云安全终端系统将是大势所趋。电力移动终端应用将有明显增长。电力移动终端可直接面向电力营销服务、客户用能服务、电力安全巡检外勤作业终端等方面。此外,电力通信、电信运营及移动互联技术的统一可信通信APP——“来电”已成功应用。它可提供即时消息、语音通话、视频通话和多媒体会议等服务,可提高电力通信安全性和沟通效率,降低通信成本约20%,并解决跨地域通信难等问题,实现“需求导向、事件驱动、五级联动、全员协同、透明互动”的新型移动互联网工作模式。互联网基因将贯穿电力的各个环节。这方面现在已经有所体现了,比如电力装备智能化,现在很多电力装备都已经进行了智能化改造,就是在原有基础上加一些可通信设备。此外,电网可视化和运行、运维网络化也将在不久的将来实现。信息安全业务将成为电网中信息通信产业中的重要环节。互联网与电网融合产生的电网对于整个国民经济发展非常重要,由于电网的特殊性,互联网与电网融合将产生电网独特的安全特点。农网、大数据传输网、移动虚拟专网将随之出现。电力网络架构将发生变化,电网未来会建一张自己的无线专网,通过通信的全覆盖和运营商的合作,在线上支持各种应用。


四、电网公司在“互联网+”行动中的应有作为


在能源互联网的推动下,智能用电将得到普及,电力将实现智能化应用。未来的电力客户,包括个人客户、工业客户等,与电网的关系将是互动关系。一方面,客户与电网之间的积极互动对提高用电能效非常有帮助,对电网的能效平衡也起到关键的作用。另一方面,客户的生活方式和生活品质将得到改变和提高。随着智能用电的推广,手机作为客户终端也成为智能用电的工具,可以实现能效分析、用电查询、电费交纳、家电控制、与电网互动等功能。随着以亿计客户的绑定关注,电力客户服务端将产生其他附加价值。电网公司在工作中,应以价值创造为主线,统筹各方资源,全面推动“电网企业”向“现代能源综合服务企业”转型,承载能源革命,促进产业革命,支撑国家经济社会转型发展。


加快关键技术研究,支撑智能用电科学发展。实施创新驱动发展战略,抓住国家推进智慧能源建设的新机遇,开展电力光纤同缆传输、一体化公共服务网络、分布式发电、智能微网、主动配电网、用户终端智能化等关键技术研究,开展“互联网+”领域标准创新和升档工作,超前决策、超前谋划,占领“互联网+”在智能用电领域实用化应用新高地。深化终端用能管理,创新家庭能效管理模式。以庞大的用户群为先机,推进大数据、云平台的应用,提高能效评估和智能控制手段,以网络化、智能化、协同化为重点,创新运营模式,拓展业务发展,推动家庭“电表、水表、气表、热力表”四表合一,实现资源共享,进一步提升客户能源消费体验。促进能源协调互补,实现能源网络开放共享。加强部门横向协同,全面提升供电服务水平,深化研究分布式电源、微电网和电动汽车等随机性电源接入技术条件和运营模式,规范客户侧电源发展,构建电力设备与用电终端开放共享的能源网络。开展运营水平评估,促进应用功能实用化。以实用化应用为先导,研判市场发展趋势,评估盈利预期,借鉴“互联网+”融合应用经验,将智能用电纳入地方“互联网+”行动落实方案,提高服务和管理能力,加强多方合作,实现互利共赢,创新建设和运营模式,促进应用功能的实用化。


未来,“互联网+电力服务”会催生新的服务模式,电力服务模式将产生明显变化,移动互联网服务的方式会得到普及,客户与电网双向互动将变为现实。随之而来的是,电网发展理念将发生变革,一方面,电能替代和绿色替代这两个替代将成为能源发展的主流,电能替代主要是指“以电代煤,以电代油,电从远方来,来的是清洁电”,绿色替代就是大幅增长的水能、风能、太阳能等清洁能源将替代火电。另一方面,需求侧管理也将更加科学合理,分布式能源并网容量的增多会加大用电客户与电网之间的互动需求,而智能用电、移动终端等的广泛应用也将促进电网与用电客户间的互动,便于电网侧做出合理的调度判断,使得用电需求相应更加科学合理


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