《電子技術(shù)應(yīng)用》
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清華大學(xué)曹軍威:互聯(lián)網(wǎng)理念驅(qū)動(dòng)了能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

2018-09-09

  由中國(guó)能源研究會(huì)指導(dǎo),鹽城市人民政府與遠(yuǎn)景科技集團(tuán)共同發(fā)起的“2018鹽城綠色智慧能源大會(huì)”,于2018年9月6日-7日在江蘇省鹽城市舉辦。

  本次大會(huì)主題為“創(chuàng)新、綠色、智慧、共享”,致力于打造智慧能源領(lǐng)域全球權(quán)威會(huì)議。大會(huì)特邀智慧能源領(lǐng)域40+國(guó)內(nèi)外權(quán)威機(jī)構(gòu)、500+智慧能源企業(yè)、50+合作媒體、1000+參會(huì)嘉賓齊聚鹽城,共同探討智慧能源現(xiàn)狀與未來。能見App全程直播本次大會(huì)。

  在光伏產(chǎn)業(yè)分場(chǎng)會(huì)議——“新形勢(shì)下光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展探索”上,清華大學(xué)信息技術(shù)研究院副院長(zhǎng)曹軍威發(fā)表了以“互聯(lián)網(wǎng)理念驅(qū)動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展”為題的主旨演講。

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  以下為演講實(shí)錄:

  曹軍威:非常感謝有這個(gè)機(jī)會(huì)跟大家交流一下我們能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的一些研究。

  剛才陶主任是從政策層面上跟大家交流得比較多,我來自于清華大學(xué)信息技術(shù)研究院,我們主要是做能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的一些技術(shù)方面的研究,所以我講的這個(gè)內(nèi)容,一個(gè)是技術(shù)層面比較多,另外一個(gè)就是我們把整個(gè)可再生能源,包括給它拓展到一個(gè)我們所謂的能源互聯(lián)網(wǎng)的語境下,我們講源網(wǎng)荷甚至儲(chǔ),它是一個(gè)能源產(chǎn)業(yè)鏈上的一個(gè)多個(gè)環(huán)節(jié),我們?cè)趺礃右砸环N互聯(lián)網(wǎng)的理念來拓展我們的空間,談?wù)勎覀兊囊恍┫敕āF渲懈嘁饬x上是從技術(shù)層面,學(xué)術(shù)層面,要給大家一個(gè)啟發(fā)和借鑒。

  主要是講講我們做的一些研究,比如說我們?cè)诒本┦锌莆馁Y助下,我們做了能量路由器的這樣一些研發(fā),我們還參加了中電聯(lián)的能源互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)制定,我這邊在負(fù)責(zé)能量管理平臺(tái)的一些標(biāo)準(zhǔn)的制定,在這兩個(gè)方面,我覺得是在能源互聯(lián)網(wǎng)的這個(gè)語境下能夠最好地來體現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)方面的一些理念。

  在這兩個(gè)方面跟大家做一個(gè)詳細(xì)的交流。

  能源互聯(lián)網(wǎng),大家剛才講了,光伏業(yè)現(xiàn)在面臨著一些問題,包括這些平價(jià)的問題。拓展到能源互聯(lián)網(wǎng),這幾年大家討論得也比較多,具體能源互聯(lián)網(wǎng)落地也不是那么容易的事情,但是就目前來看,能源互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為一種主流的趨勢(shì),幾個(gè)標(biāo)志性的事件,去年開始示范工程國(guó)家已經(jīng)正式批準(zhǔn),包括去年底國(guó)家電網(wǎng)公司也提出來建設(shè)世界一流的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè),而且把綜合服務(wù)這些理念貫徹到工作中去。今年能源互聯(lián)網(wǎng)工作的實(shí)施也進(jìn)行了各方面,包括儲(chǔ)能一些點(diǎn)也是有一些熱點(diǎn)。但是具體整個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)落地還有些具體的政策障礙,這方面我們也可以探討。

  互聯(lián)網(wǎng)是我今天講的一個(gè)主要的切入點(diǎn),因?yàn)槟茉椿ヂ?lián)網(wǎng)的內(nèi)容也比較多。互聯(lián)網(wǎng)的這個(gè)切入點(diǎn),最開始是從互聯(lián)網(wǎng)+這樣個(gè)理念開始。它所謂的互聯(lián)網(wǎng)+理念,就是把互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的很多互聯(lián)網(wǎng)思維,比如說用戶思維、簡(jiǎn)約思維、平臺(tái)思維、大數(shù)據(jù)思維,把互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)所能極致體現(xiàn)的一些理念能夠和其他行業(yè)聯(lián)系在一起,而在某些領(lǐng)域,比如說在電商,在交通這些領(lǐng)域都起到了一些非常大的甚至顛覆性的作用。我們?cè)趺窗堰@些互聯(lián)網(wǎng)理念能夠某種程度上在能源行業(yè)應(yīng)用,這也是能源互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)主要的思想。

  我們并不是說它一下子就能顛覆或者怎么樣,互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)主要的問題,就是說它可以發(fā)現(xiàn)或者在信息透明這些角度,能夠發(fā)現(xiàn)你原有行業(yè)的一些問題。它如果能解決這些痛點(diǎn),本身就可以起到這方面的作用。

  我們講互聯(lián)網(wǎng)到能源互聯(lián)網(wǎng)的這個(gè)理念,也不僅僅是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,我們講互聯(lián)網(wǎng)理念的應(yīng)用,為什么我們今天起的這個(gè)題目是互聯(lián)網(wǎng)理念驅(qū)動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,它不僅僅是我把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),我來做一個(gè)信息的平臺(tái)、數(shù)字化的平臺(tái)跟能源互聯(lián)網(wǎng)連接。

  什么是互聯(lián)網(wǎng)的理念呢?一個(gè)是自上而下來構(gòu)建能源基礎(chǔ)設(shè)施,尤其是我們光伏有這種天然的稟賦,它可以形成一種分布式分散式的建設(shè),它甚至可以跟源放在一起。我們互聯(lián)網(wǎng)實(shí)際上自上而下來構(gòu)建這個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施的理念就非常強(qiáng)烈,它就是說我先從一個(gè)小的網(wǎng)絡(luò)連起,最終才形成了現(xiàn)在所謂的互聯(lián)網(wǎng)。我們?cè)谀茉葱袠I(yè)可以看到分布式能源、可再生能源、儲(chǔ)能,這些都已經(jīng)成為一些可實(shí)現(xiàn)的分布式的實(shí)現(xiàn)。我們逐漸能夠把它連接成所謂的能源微網(wǎng)甚至于到能源互聯(lián)網(wǎng),我們國(guó)家電網(wǎng)公司也提出了全球能源互聯(lián)網(wǎng)。逐漸有沒有這樣的模式自下而上地來構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施,這個(gè)就是我們提出了能源互聯(lián)網(wǎng),所以大家想到能源互聯(lián)網(wǎng)不僅僅是我現(xiàn)有的能源基礎(chǔ)設(shè)施把它用一些互聯(lián)網(wǎng)的手段把它信息化,而且是現(xiàn)有的能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施分散化地把它互聯(lián)起來。

  根據(jù)這樣的理念,它最終最后的目標(biāo)是最大限度地能夠適應(yīng)分布式可再生能源的接入,它既能夠在底層來接納這種靈活性,又能夠在上層保證這種安全、可靠和穩(wěn)定性,這個(gè)就是我們互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)它所體現(xiàn)出來的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。這樣復(fù)雜的系統(tǒng)它很難是一個(gè)自上而下,因?yàn)槟闳绻陨隙聛順?gòu)建一個(gè)巨大的復(fù)雜的系統(tǒng)以后,到末端你就很難去調(diào)度甚至去優(yōu)化。我們講自下而上來建,并不是一個(gè)包打天下的解決方案,但是和我們國(guó)家現(xiàn)有的包括大電網(wǎng)的架構(gòu)是一個(gè)互補(bǔ)的模式。

  從互聯(lián)網(wǎng)的角度,我們總結(jié)能源互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)本質(zhì)特征,開放、對(duì)等、互聯(lián)、分享。我們有沒有一個(gè)開放的互聯(lián)的環(huán)節(jié),大家能不能對(duì)等,你做儲(chǔ)能,他是用戶,他可能是電網(wǎng),他可能還是冷熱等等,類似這樣的環(huán)節(jié),能不能在一個(gè)開放的平臺(tái)下進(jìn)行對(duì)接?而且這個(gè)對(duì)接最終不僅僅是信息層面上,還可以是價(jià)值等等層面上來進(jìn)行對(duì)等。

  我們總結(jié)出來,在互聯(lián)網(wǎng)理念下十六字的理念,開放、互聯(lián)、對(duì)等、分享,在價(jià)值這個(gè)層面能不能有一種更多的考慮,能源的價(jià)值屬性,能夠更多地從價(jià)值驅(qū)動(dòng)角度給用戶提供更多的增值服務(wù),還有體驗(yàn)方面能夠做出一些新的應(yīng)用模式。這個(gè)就是我們總結(jié)的能源互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)特征。

  未來的一個(gè)情況,我們認(rèn)為整個(gè)實(shí)現(xiàn)應(yīng)該是信息能源基礎(chǔ)設(shè)施一體化的實(shí)現(xiàn)。未來信息技術(shù)的典型場(chǎng)景,有數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)到云計(jì)算,到大數(shù)據(jù)分析,這是一個(gè)很大的趨勢(shì),而且是正在形成的這樣一個(gè)趨勢(shì)。如果互聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)也能夠與類似的架構(gòu)互聯(lián),與類似的區(qū)域性的分布式能源,包括需求側(cè),包括風(fēng)光儲(chǔ)微網(wǎng)這樣的形式存在,再用電網(wǎng),比如說直流、交流的配網(wǎng),把它連接在一起,它就能夠形成自下而上對(duì)等互聯(lián)的能源互聯(lián)網(wǎng)的典型場(chǎng)景。未來如果能把信息跟能源基礎(chǔ)信息交流在一起,我們就不再分什么是基礎(chǔ)設(shè)施和信息基礎(chǔ)設(shè)施,都可能是一體化的實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上在我們國(guó)家電網(wǎng)公司,這些方面都有所嘗試。

  在這樣的一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)理念的支撐下,我們?cè)倏次覀兯^的源網(wǎng)荷,就不僅僅是每一個(gè)單獨(dú)單立的環(huán)節(jié),它把各個(gè)環(huán)節(jié)組成在一起,在一個(gè)小的區(qū)域,在一個(gè)空間這樣的角度把它連接在一起,然后再逐漸地自下而上去拓展和互聯(lián)。

  從功能的角度,主要是四個(gè)層面。物理層面,包括傳感通訊層面、能量管理、控制業(yè)務(wù)層面到交易層面。實(shí)際上上三個(gè)層面都是信息層面,最后一個(gè)層面是物理層面,所以我們叫信息物理融合的系統(tǒng)。我們現(xiàn)在跟市場(chǎng)化相結(jié)合,我們認(rèn)為能源互聯(lián)網(wǎng)在這三個(gè)層面上都可以有一些新的創(chuàng)新。

  這個(gè)是我們根據(jù)我們推的一些示范工程的架構(gòu),給出一個(gè)抽象的能源互聯(lián)網(wǎng)可以落地的全景圖,這里可以看到有一些分布式能源的形式,有需求側(cè)管理和響應(yīng)的形式,有風(fēng)光儲(chǔ)電動(dòng)汽車微網(wǎng)的形式,在這樣一個(gè)區(qū)域內(nèi),如果我們?cè)诨A(chǔ)設(shè)施層面上能與這樣的一些元素構(gòu)成,在上層我們?cè)儆梦锫?lián)網(wǎng)也好,互聯(lián)網(wǎng)的這些技術(shù)把信息采集上來,甚至在這個(gè)區(qū)域我們形成這個(gè)區(qū)域的一個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)商,他甚至可以把交易這方面,分布式的交易也做起來的話,這樣的一個(gè)區(qū)域化的園區(qū)型的自下而上的邊緣,我們互聯(lián)網(wǎng)講邊緣發(fā)起的模式,就可以在我們國(guó)家能夠推廣開來。

  下面從兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)方面來講一講我們所理解的互聯(lián)網(wǎng)的理念。一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是在我們這個(gè)能量層面,我們?cè)谘邪l(fā)的所謂的能量路由器,能量層面我們有沒有即插即用組網(wǎng)的形式,電力電子,還有大家如果比較熟悉的光伏行業(yè)的光伏逆變器,實(shí)際上就是這樣的一個(gè)類似的裝置。我們叫能量路由器,它不僅僅是光伏逆變器,儲(chǔ)能它需要PCS,并網(wǎng)你需要并網(wǎng)的變流器,你充電需要充電的功率模塊,所有這些你可以把它統(tǒng)一稱為一個(gè)所謂的能量路由器。如果未來在這樣的一個(gè)系統(tǒng)里面,類似的控制越來越普及的話,實(shí)際上我們就會(huì)走向一種從專用化實(shí)現(xiàn)到集成化實(shí)現(xiàn)的這樣一個(gè)道路,實(shí)際上我們的能量路由器就是一個(gè)電力電子裝置在電力轉(zhuǎn)換和控制方面的一個(gè)集成化實(shí)現(xiàn)的這樣一個(gè)例子。如果有這樣一個(gè)裝置在里面,大家能夠即插即用在里面,就像互聯(lián)網(wǎng)一樣,有沒有這樣的裝置,我只要連上這個(gè)電線它就可以交換電量,這個(gè)就是一個(gè)所謂的裝置層面上的。

  我們也是借鑒互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)路由器的這樣一個(gè)理念,它既有決策中心,也有緩存,也有控制,這是一個(gè)對(duì)外的接口。實(shí)現(xiàn)這樣的一些方案,可以采用一種像互聯(lián)網(wǎng)式的分層實(shí)現(xiàn),既有物理層的實(shí)現(xiàn),也有傳輸層的一些協(xié)議,也有在上面應(yīng)用層的一些策略。它既可以實(shí)現(xiàn)電的這些切換路由,又可以進(jìn)行一些輔助的電能質(zhì)量的調(diào)節(jié),甚至可以輔助地提供一些信息的服務(wù)。

  類似的這些方案,它的輸入輸出如何定義?通過協(xié)議接口,你可以定義各種風(fēng)力的、光伏的甚至另外一個(gè)路由器的這樣一個(gè)輸入,輸出也可以是各種交流直流的這樣的負(fù)荷,它由于本身是一個(gè)電力電子交直流的轉(zhuǎn)換,本身還有一些緩存或者儲(chǔ)能的機(jī)制,本身就具有這樣能量平衡的方式。它實(shí)際上類似于直流微網(wǎng),但是它不是一個(gè)網(wǎng)的形式,它以一個(gè)設(shè)備的形式存在。這樣的一個(gè)裝置,它就把電力電子的這些變換一個(gè)集成化的實(shí)現(xiàn)以后,就變化一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的模塊,就可以實(shí)現(xiàn)這種即插即用的一些功能。

  這樣的一些技術(shù)特征,我們也開發(fā)了這樣的一個(gè)原型機(jī),低電壓等級(jí)的,也是經(jīng)過了第三方認(rèn)證。它的主要的一些特征,包括所謂的多端口。它不僅僅是傳統(tǒng)上逆變器一個(gè)輸入一個(gè)輸出,它是多端口可擴(kuò)展,未來如果成本進(jìn)一步下降,可能就不一定有單獨(dú)的光伏逆變器,單獨(dú)的PCS。用軟件定制化來定制它的功能,它未來可以替代一些變壓器的功能,甚至可以備用。它既然是一個(gè)集成化的設(shè)計(jì),它又可以兼具儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)和平衡。未來像基站,像信息路由器,信息路由器本身就是一個(gè)最終的執(zhí)行終端、計(jì)量的終端,未來能量路由器也可以成為這樣一個(gè)終端,現(xiàn)在很多企業(yè)也在研究各種冷熱電結(jié)合的能源站,它也可以結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。

  基于這樣的實(shí)現(xiàn),我們認(rèn)為現(xiàn)在比較典型的實(shí)現(xiàn),比如說在光儲(chǔ)充這樣一些領(lǐng)域,如果你有一些集群式的充電站,你可以看到你如果要加入剛才講到的儲(chǔ)能、光伏、充電,包括跟電網(wǎng)連接,你會(huì)發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)電力電子裝置非常密集的系統(tǒng)。這時(shí)候如果我們有一個(gè)集成化的能量路由器,它就可以取代原來的變流器、光伏逆變器、PCS,最終它帶有能量管理功能,把電能質(zhì)量的這些功能也可以順帶解決,就變成一個(gè)集成化的解決方案。

  下面我再從軟件的層面上再介紹我們所謂的能量管理平臺(tái),現(xiàn)在包括我們光伏行業(yè)大家都做很多光伏云,各種平臺(tái),風(fēng)電,包括接入的這種平臺(tái)很多。我們所謂的能源互聯(lián)網(wǎng)的能量管理平臺(tái),我們就希望各種元素應(yīng)該集成到一個(gè)平臺(tái)上,也就是說我們?cè)谡麄€(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)上我們能夠做到多元主體的接入,全景數(shù)據(jù)接入,不僅僅是光伏的數(shù)據(jù),還有用戶的數(shù)據(jù),還有網(wǎng)的數(shù)據(jù),當(dāng)這些數(shù)據(jù)連接在一起的時(shí)候,可能這個(gè)價(jià)值就完全不一樣了。而且這樣的平臺(tái)應(yīng)該加強(qiáng)用戶體驗(yàn)的驅(qū)動(dòng),價(jià)值閉環(huán)的驅(qū)動(dòng),就像類似于淘寶你去交易,你去商城,有物流,如果有這樣的一個(gè)平臺(tái),它真正能夠做到能量的信息融合,在這個(gè)上面還可以做很多大數(shù)據(jù)的一些智能的分析。這個(gè)就是我們?cè)谥贫ǖ闹须娐?lián)的能源互聯(lián)網(wǎng)能量管理平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)組成,也就是說我們把整個(gè)我們所謂的多元主體分為六類,有源,有荷,有網(wǎng),也有很多的中間環(huán)節(jié),中間商、服務(wù)商甚至運(yùn)營(yíng)商。

  我們總結(jié)了各個(gè)環(huán)節(jié)上他在這個(gè)能源管理平臺(tái)上所提供的一些功能,這些功能既有從能量交換,到信息推心,到業(yè)務(wù)管理,到價(jià)值驅(qū)動(dòng),到用戶中心,包括光伏發(fā)電站,包括風(fēng),甚至冷熱,我們都在這里,它本身就是在平臺(tái)上就可以提供各種各樣的功能。在用戶層面上,價(jià)值驅(qū)動(dòng)層面上它提供什么功能,在業(yè)務(wù)調(diào)度、優(yōu)化層面上,分析層面上提供什么功能,我們都做了一些抽象和總結(jié)。

  在網(wǎng)側(cè),電網(wǎng)主要是以電為主,它就有一些信息的采集,然后它的EMS管理,它的一些未來可能是一些過網(wǎng)費(fèi)的核算。在終端用能用戶方面,如果這樣的一個(gè)平臺(tái)能夠提供一些支付的功能,商城的功能,在用戶中心能夠提供一些團(tuán)購反饋的這些功能,它本身也是變成一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)式的有一定黏度的用戶的平臺(tái)。這些都是我們建議的方向。

  在中間商,售電方就是一個(gè)典型的中間商,他可以自上而下提供哪些功能。運(yùn)營(yíng)商他可能更加關(guān)心整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的效率和調(diào)度,在價(jià)值分析層面,在用戶管理方面都可以提供這樣的功能。

  比如說售電商可以發(fā)布信息,用能用戶可以選擇不同的個(gè)性化解決方案,運(yùn)營(yíng)商可以在這上面有數(shù)據(jù)的分析,甚至是全景數(shù)據(jù),因?yàn)槿皵?shù)據(jù)接入的話,就可以把數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈打通,就會(huì)有一些全景的提示。

  最后在這樣的平臺(tái)上我們可以衍生出來各種各樣的大數(shù)據(jù)和智能分析,這個(gè)不詳細(xì)講了。

  所謂的總結(jié),我們說技術(shù)的角度最體現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)理念的幾個(gè)方面,我給大家介紹了一下。能量層面,能量路由、交換,這是一個(gè)技術(shù)。信息融合層面,能量管理平臺(tái)。大數(shù)據(jù)智能分析這一塊沒有展開講,最后就是價(jià)值分享,包括現(xiàn)在區(qū)塊鏈的技術(shù),分散式的價(jià)值分享,大家也可以關(guān)注。最終我們認(rèn)為它是一個(gè)是工程落地的這樣一個(gè)過程。

  謝謝大家!我的分享到此為止。


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