售電、能源大數(shù)據(jù)與能源互聯(lián)網(wǎng)的未來

大數(shù)據(jù) 能源大數(shù)據(jù) 售電能源互聯(lián)網(wǎng)

俞慶 | 2016-10-11 16:04

【數(shù)據(jù)猿導(dǎo)讀】未來的能源互聯(lián)網(wǎng)，從技術(shù)形態(tài)上，很有可能類似于生物群落的組織方式，就是自底向上的形成自洽的能源局域網(wǎng)、網(wǎng)間網(wǎng)和廣域網(wǎng)。網(wǎng)內(nèi)和網(wǎng)間都存在大量的能量和信息交換

售電業(yè)務(wù)的全新商業(yè)模式探索

（一）能源互聯(lián)網(wǎng)背后的演化邏輯

從信息論的角度看，大數(shù)據(jù)具有天然的互聯(lián)網(wǎng)特性，而互聯(lián)網(wǎng)特性的顛覆性，并不僅僅在于它拉平了信息鴻溝，誕生了基于互聯(lián)網(wǎng)的新商業(yè)模式，更重要的是：大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)代表了人類對物理-信息世界的新的認(rèn)知模式。

包括電網(wǎng)管理在內(nèi)的傳統(tǒng)管理理念是基于大生產(chǎn)-大計(jì)劃-社會化分工體系建立的，現(xiàn)代工業(yè)社會大生產(chǎn)管理的認(rèn)知基礎(chǔ)在于：未來的社會、市場、經(jīng)濟(jì)變化是可以被精確預(yù)測的，即使不能預(yù)測，其變化也是在常規(guī)預(yù)測范圍內(nèi)的。這種基于精確預(yù)測與估計(jì)的規(guī)劃，決定了現(xiàn)代企業(yè)管理自頂向下的決策和設(shè)計(jì)過程，以及由此所確立的高確定性資源計(jì)劃管理，其產(chǎn)品形態(tài)始終是漸進(jìn)式演化的，簡而言之是一種機(jī)械性的思維模式，這種思維模式并不是不好，只是它適合于緩慢變化的市場。

而互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的商業(yè)競爭和市場格局，就像生物生存的自然環(huán)境一樣，存在巨大的不確定性，能源互聯(lián)網(wǎng)所面臨的環(huán)境也是一樣的紛繁變化，在一個(gè)容量有限的微網(wǎng)或者局域的能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)里，較難精確預(yù)測的負(fù)荷波動、天氣的快速變化導(dǎo)致分布式光伏出力大幅變化、電力市場現(xiàn)貨價(jià)格快速波動、大量智能化設(shè)備投運(yùn)帶來的潛在故障增加等等，這是傳統(tǒng)大電網(wǎng)-大電源架構(gòu)沒有遇到過的。而互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的演化形態(tài)，則為能源互聯(lián)網(wǎng)帶來可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，那就是針對高度不確定的未來，通過多目標(biāo)多尺度的自適應(yīng)，以柔性、自組織的動態(tài)方式，通過多分支的快速迭代和概率演算，去獲得最優(yōu)的生存機(jī)會。就像繁衍速度很慢的恐龍無法在毀滅性氣候中勝過繁衍和迭代速度極快的嚙齒類動物，互聯(lián)網(wǎng)一直強(qiáng)調(diào)的快速迭代和柔性適應(yīng)，也是能源互聯(lián)網(wǎng)未來業(yè)務(wù)形態(tài)和技術(shù)形態(tài)最重要的一種可能。

（二）能源互聯(lián)網(wǎng)的信息與能量關(guān)系

未來的能源互聯(lián)網(wǎng)，從技術(shù)形態(tài)上，很有可能類似于生物群落的組織方式，就是自底向上的形成自洽的能源局域網(wǎng)、網(wǎng)間網(wǎng)和廣域網(wǎng)。網(wǎng)內(nèi)和網(wǎng)間都存在大量的能量和信息交換。

如上圖所示：未來的能源互聯(lián)網(wǎng)可能由若干自洽的能源局域網(wǎng)，以及局域網(wǎng)之間的能源區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，以及更高一級的協(xié)調(diào)中心/交易中心構(gòu)成。每個(gè)能源局域網(wǎng)可能是一個(gè)用戶側(cè)的微網(wǎng)、或者是園區(qū)級的微網(wǎng)；而能源區(qū)域網(wǎng)絡(luò)可以是用戶間的微網(wǎng)，或者是園區(qū)間、區(qū)域級的微網(wǎng)，甚至未來的能源局域網(wǎng)可以走出能源網(wǎng)絡(luò)物理邊界的限制，在虛擬電廠-虛擬負(fù)荷-虛擬網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，形成虛擬的能源網(wǎng)絡(luò)，就像電信技術(shù)的VPN一樣。

（三）能源互聯(lián)網(wǎng)與微網(wǎng)

未來的能源互聯(lián)網(wǎng)，就像現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一樣，由多層次多尺度的各種微網(wǎng)相互連接而形成，如下圖所示.

能源互聯(lián)網(wǎng)

左圖說明了各個(gè)級別的微網(wǎng)，在構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)時(shí)的層次和尺度關(guān)系，即從下往上分別是用戶內(nèi)部微網(wǎng)、用戶間/園區(qū)級微網(wǎng)、園區(qū)間/區(qū)域級微網(wǎng)、城市級配網(wǎng)。網(wǎng)內(nèi)自洽和自愈，網(wǎng)間相互耦合，構(gòu)成更大范圍的上一級自洽。

右圖說明了邏輯結(jié)構(gòu)的微網(wǎng)形態(tài)，最下面是各類邏輯部件，包括負(fù)荷、儲能/EV、更低一級的輸配網(wǎng)絡(luò)、分布式能源，它們通過能源網(wǎng)絡(luò)、配網(wǎng)或者微網(wǎng)相互連接，相關(guān)的能源數(shù)據(jù)集中到網(wǎng)內(nèi)的測控層或者數(shù)據(jù)層，支撐上層的高級應(yīng)用。這些高級應(yīng)用包括充放策略、交易代理、輔助決策、負(fù)荷平滑、需求響應(yīng)等等，更重要的是，這些應(yīng)用是基于外部實(shí)時(shí)電價(jià)信號而做出的，實(shí)現(xiàn)技術(shù)-經(jīng)濟(jì)性多目標(biāo)的最優(yōu)化，這比目前所實(shí)踐的單純追求技術(shù)層面穩(wěn)定、可靠的微網(wǎng)控制策略要更為復(fù)雜。

各個(gè)級別微網(wǎng)構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)如下圖所示：

自底向上，分別是設(shè)備層、微網(wǎng)層、區(qū)域微網(wǎng)層和云端決策層，底層設(shè)備包括智能設(shè)備和帶有適配器的非智能設(shè)備，通過數(shù)據(jù)接口耦合到微網(wǎng)中，微網(wǎng)之間通過水平協(xié)調(diào)和同一級的其他微網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，并通過垂直協(xié)調(diào)機(jī)制與上一級微網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，再往上則是區(qū)域級微網(wǎng)或者能源自治域，與云端決策層或者更高級的協(xié)調(diào)中樞通過垂直接口進(jìn)行交互。

（四）從云到端再到云端

從交互和控制的角度看，由于能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)復(fù)雜度，單純的設(shè)備層智能化，不能解決大規(guī)模廣域協(xié)調(diào)的問題，而把所有計(jì)算資源都放到云端，也不能解決能源互聯(lián)網(wǎng)就地平衡和實(shí)時(shí)控制的需求，所以未來的能源互聯(lián)網(wǎng)，應(yīng)該呈現(xiàn)出云-端多層次協(xié)調(diào)控制的形態(tài)，也就是從云計(jì)算，到端計(jì)算，最終云-端混合協(xié)調(diào)。如下圖所示：

售電

而從某種意義上看，現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)實(shí)際上也是一種云-端混合計(jì)算的結(jié)構(gòu)，比如目前作為端計(jì)算主力的智能手機(jī)，擁有不差的計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)人-機(jī)的就地交互，而在云端則實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的存儲、計(jì)算和交互，并且與手機(jī)端實(shí)現(xiàn)協(xié)作。

（五）未來能源互聯(lián)網(wǎng)的B2M商業(yè)模型展望

個(gè)人認(rèn)為，未來能源互聯(lián)網(wǎng)的核心應(yīng)該是機(jī)器，而不是人，因?yàn)閺哪茉瓷a(chǎn)、輸配、控制到末端的能源利用，實(shí)際上都是由機(jī)器來完成的，人只是局部的參與了運(yùn)行維護(hù)，并且享受能源利用的成果，隨著機(jī)器智能程度的加深，人對于能源系統(tǒng)的干預(yù)可能會越來越少。

而從機(jī)器的視角去理解能源互聯(lián)網(wǎng)，與從人的視角去理解的互聯(lián)網(wǎng)，可能就會看到完全不同的場景。

下面我們舉個(gè)最常見的設(shè)備，一臺15kW的交流電機(jī)，如果從管理的視角去理解，它無非是一臺價(jià)值3000元左右的低值設(shè)備，即使在工業(yè)現(xiàn)場，也不會得到太多的關(guān)注。但是從機(jī)器的視角去理解，雖然這臺設(shè)備本身價(jià)值不高，但是按照每年8000小時(shí)的運(yùn)行時(shí)數(shù)，每度電0.7元計(jì)算，每年的能耗費(fèi)用是8萬元左右，按照10年的壽命計(jì)算，全生命周期的能耗是80萬，這就是個(gè)非常巨大的數(shù)字了，雖然付電費(fèi)的是人，但是消耗能源費(fèi)用的是設(shè)備本身。

從設(shè)備視角去理解，則這臺耗能設(shè)備需要提高運(yùn)行效率以降低成本，這就涉及到設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、故障分析、保養(yǎng)、以及合適的運(yùn)行控制；而從能源互聯(lián)網(wǎng)的角度去理解，這臺負(fù)載設(shè)備如果智能化水平提升，還能參與負(fù)荷預(yù)測、負(fù)荷響應(yīng)、甚至與各類儲能設(shè)備聯(lián)合參與運(yùn)行。

機(jī)器智能化水平提升，就需要這類啞終端設(shè)備通過適配器，實(shí)現(xiàn)與能源網(wǎng)絡(luò)的能量和信息交換，也就是變成信息物理系統(tǒng)（CPS）的一個(gè)信息物理節(jié)點(diǎn)。而從降本增效的角度上看，未來隨著電價(jià)市場化水平的提升，這樣一臺年電費(fèi)8萬元以上的設(shè)備，是完全具備智能化的可能的。

所以從這個(gè)案例我們可以推論，未來以機(jī)器智能為主要目標(biāo)的微網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，其商業(yè)形態(tài)將不同于以消費(fèi)者為核心的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，未來將是B2B（企業(yè)對企業(yè)）和M2M（機(jī)器對機(jī)器）互相融合的時(shí)代，可以被稱作B2M的時(shí)代。

也就是在供給側(cè)，由售電公司或者能源服務(wù)公司，通過能源大數(shù)據(jù)平臺和能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)，以智能化的企業(yè)端服務(wù)，提供能源產(chǎn)品（水電熱氣等），以及各類能源服務(wù)產(chǎn)品。在消費(fèi)側(cè)，則呈現(xiàn)出能源微網(wǎng)+信息物理系統(tǒng)+各類源荷儲的智能化設(shè)備相互交互的形態(tài)。供給側(cè)和消費(fèi)側(cè)共同構(gòu)成了能源互聯(lián)網(wǎng)B2M的商業(yè)圖景，并且在電力市場化的格局下不斷朝著降低成本和提升效率的方向提升。而這才是真正具有市場意義的能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

來源：環(huán)球表計(jì)

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