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清华大学曹军威:互联网理念驱动了能源互联网的发展

北极星输配电网  来源:能见App    2018/9/7 11:23:00  我要投稿  
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北极星输配电网讯:由中国能源研究会指导,盐城市人民政府与远景科技集团共同发起的“2018盐城绿色智慧能源大会”,于2018年9月6日-7日在江苏省盐城市举办。

本次大会主题为“创新、绿色、智慧、共享”,致力于打造智慧能源领域全球权威会议。大会特邀智慧能源领域40+国内外权威机构、500+智慧能源企业、50+合作媒体、1000+参会嘉宾齐聚盐城,共同探讨智慧能源现状与未来。能见App全程直播本次大会。

在光伏产业分场会议——“新形势下光伏产业发展探索”上,清华大学信息技术研究院副院长曹军威发表了以“互联网理念驱动能源互联网发展”为题的主旨演讲。

以下为演讲实录:

曹军威:非常感谢有这个机会跟大家交流一下我们能源互联网相关的一些研究。

刚才陶主任是从政策层面上跟大家交流得比较多,我来自于清华大学信息技术研究院,我们主要是做能源互联网相关的一些技术方面的研究,所以我讲的这个内容,一个是技术层面比较多,另外一个就是我们把整个可再生能源,包括给它拓展到一个我们所谓的能源互联网的语境下,我们讲源网荷甚至储,它是一个能源产业链上的一个多个环节,我们怎么样以一种互联网的理念来拓展我们的空间,谈谈我们的一些想法。其中更多意义上是从技术层面,学术层面,要给大家一个启发和借鉴。

主要是讲讲我们做的一些研究,比如说我们在北京市科委的资助下,我们做了能量路由器的这样一些研发,我们还参加了中电联的能源互联网的标准制定,我这边在负责能量管理平台的一些标准的制定,在这两个方面,我觉得是在能源互联网的这个语境下能够最好地来体现互联网方面的一些理念。

在这两个方面跟大家做一个详细的交流。

能源互联网,大家刚才讲了,光伏业现在面临着一些问题,包括这些平价的问题。拓展到能源互联网,这几年大家讨论得也比较多,具体能源互联网落地也不是那么容易的事情,但是就目前来看,能源互联网已经成为一种主流的趋势,几个标志性的事件,去年开始示范工程国家已经正式批准,包括去年底国家电网公司也提出来建设世界一流的能源互联网企业,而且把综合服务这些理念贯彻到工作中去。今年能源互联网工作的实施也进行了各方面,包括储能一些点也是有一些热点。但是具体整个能源互联网落地还有些具体的政策障碍,这方面我们也可以探讨。

互联网是我今天讲的一个主要的切入点,因为能源互联网的内容也比较多。互联网的这个切入点,最开始是从互联网+这样个理念开始。它所谓的互联网+理念,就是把互联网经济的很多互联网思维,比如说用户思维、简约思维、平台思维、大数据思维,把互联网企业所能极致体现的一些理念能够和其他行业联系在一起,而在某些领域,比如说在电商,在交通这些领域都起到了一些非常大的甚至颠覆性的作用。我们怎么把这些互联网理念能够某种程度上在能源行业应用,这也是能源互联网的一个主要的思想。

我们并不是说它一下子就能颠覆或者怎么样,互联网的一个主要的问题,就是说它可以发现或者在信息透明这些角度,能够发现你原有行业的一些问题。它如果能解决这些痛点,本身就可以起到这方面的作用。

我们讲互联网到能源互联网的这个理念,也不仅仅是一个互联网技术的应用,我们讲互联网理念的应用,为什么我们今天起的这个题目是互联网理念驱动能源互联网发展,它不仅仅是我把互联网技术,我来做一个信息的平台、数字化的平台跟能源互联网连接。

什么是互联网的理念呢?一个是自上而下来构建能源基础设施,尤其是我们光伏有这种天然的禀赋,它可以形成一种分布式分散式的建设,它甚至可以跟源放在一起。我们互联网实际上自上而下来构建这个基础设施的理念就非常强烈,它就是说我先从一个小的网络连起,最终才形成了现在所谓的互联网。我们在能源行业可以看到分布式能源、可再生能源、储能,这些都已经成为一些可实现的分布式的实现。我们逐渐能够把它连接成所谓的能源微网甚至于到能源互联网,我们国家电网公司也提出了全球能源互联网。逐渐有没有这样的模式自下而上地来构建基础设施,这个就是我们提出了能源互联网,所以大家想到能源互联网不仅仅是我现有的能源基础设施把它用一些互联网的手段把它信息化,而且是现有的能源互联网基础设施分散化地把它互联起来。

根据这样的理念,它最终最后的目标是最大限度地能够适应分布式可再生能源的接入,它既能够在底层来接纳这种灵活性,又能够在上层保证这种安全、可靠和稳定性,这个就是我们互联网架构它所体现出来的一个优势。这样复杂的系统它很难是一个自上而下,因为你如果自上而下来构建一个巨大的复杂的系统以后,到末端你就很难去调度甚至去优化。我们讲自下而上来建,并不是一个包打天下的解决方案,但是和我们国家现有的包括大电网的架构是一个互补的模式。

从互联网的角度,我们总结能源互联网的一个本质特征,开放、对等、互联、分享。我们有没有一个开放的互联的环节,大家能不能对等,你做储能,他是用户,他可能是电网,他可能还是冷热等等,类似这样的环节,能不能在一个开放的平台下进行对接?而且这个对接最终不仅仅是信息层面上,还可以是价值等等层面上来进行对等。

我们总结出来,在互联网理念下十六字的理念,开放、互联、对等、分享,在价值这个层面能不能有一种更多的考虑,能源的价值属性,能够更多地从价值驱动角度给用户提供更多的增值服务,还有体验方面能够做出一些新的应用模式。这个就是我们总结的能源互联网的本质特征。

未来的一个情况,我们认为整个实现应该是信息能源基础设施一体化的实现。未来信息技术的典型场景,有数据中心、物联网到云计算,到大数据分析,这是一个很大的趋势,而且是正在形成的这样一个趋势。如果互联网、能源互联网也能够与类似的架构互联,与类似的区域性的分布式能源,包括需求侧,包括风光储微网这样的形式存在,再用电网,比如说直流、交流的配网,把它连接在一起,它就能够形成自下而上对等互联的能源互联网的典型场景。未来如果能把信息跟能源基础信息交流在一起,我们就不再分什么是基础设施和信息基础设施,都可能是一体化的实现。实际上在我们国家电网公司,这些方面都有所尝试。

在这样的一个互联网理念的支撑下,我们再看我们所谓的源网荷,就不仅仅是每一个单独单立的环节,它把各个环节组成在一起,在一个小的区域,在一个空间这样的角度把它连接在一起,然后再逐渐地自下而上去拓展和互联。

从功能的角度,主要是四个层面。物理层面,包括传感通讯层面、能量管理、控制业务层面到交易层面。实际上上三个层面都是信息层面,最后一个层面是物理层面,所以我们叫信息物理融合的系统。我们现在跟市场化相结合,我们认为能源互联网在这三个层面上都可以有一些新的创新。

这个是我们根据我们推的一些示范工程的架构,给出一个抽象的能源互联网可以落地的全景图,这里可以看到有一些分布式能源的形式,有需求侧管理和响应的形式,有风光储电动汽车微网的形式,在这样一个区域内,如果我们在基础设施层面上能与这样的一些元素构成,在上层我们再用物联网也好,互联网的这些技术把信息采集上来,甚至在这个区域我们形成这个区域的一个能源互联网的运营商,他甚至可以把交易这方面,分布式的交易也做起来的话,这样的一个区域化的园区型的自下而上的边缘,我们互联网讲边缘发起的模式,就可以在我们国家能够推广开来。

下面从两个关键技术方面来讲一讲我们所理解的互联网的理念。一个关键技术就是在我们这个能量层面,我们在研发的所谓的能量路由器,能量层面我们有没有即插即用组网的形式,电力电子,还有大家如果比较熟悉的光伏行业的光伏逆变器,实际上就是这样的一个类似的装置。我们叫能量路由器,它不仅仅是光伏逆变器,储能它需要PCS,并网你需要并网的变流器,你充电需要充电的功率模块,所有这些你可以把它统一称为一个所谓的能量路由器。如果未来在这样的一个系统里面,类似的控制越来越普及的话,实际上我们就会走向一种从专用化实现到集成化实现的这样一个道路,实际上我们的能量路由器就是一个电力电子装置在电力转换和控制方面的一个集成化实现的这样一个例子。如果有这样一个装置在里面,大家能够即插即用在里面,就像互联网一样,有没有这样的装置,我只要连上这个电线它就可以交换电量,这个就是一个所谓的装置层面上的。

我们也是借鉴互联网的网络路由器的这样一个理念,它既有决策中心,也有缓存,也有控制,这是一个对外的接口。实现这样的一些方案,可以采用一种像互联网式的分层实现,既有物理层的实现,也有传输层的一些协议,也有在上面应用层的一些策略。它既可以实现电的这些切换路由,又可以进行一些辅助的电能质量的调节,甚至可以辅助地提供一些信息的服务。

类似的这些方案,它的输入输出如何定义?通过协议接口,你可以定义各种风力的、光伏的甚至另外一个路由器的这样一个输入,输出也可以是各种交流直流的这样的负荷,它由于本身是一个电力电子交直流的转换,本身还有一些缓存或者储能的机制,本身就具有这样能量平衡的方式。它实际上类似于直流微网,但是它不是一个网的形式,它以一个设备的形式存在。这样的一个装置,它就把电力电子的这些变换一个集成化的实现以后,就变化一个标准化的模块,就可以实现这种即插即用的一些功能。

这样的一些技术特征,我们也开发了这样的一个原型机,低电压等级的,也是经过了第三方认证。它的主要的一些特征,包括所谓的多端口。它不仅仅是传统上逆变器一个输入一个输出,它是多端口可扩展,未来如果成本进一步下降,可能就不一定有单独的光伏逆变器,单独的PCS。用软件定制化来定制它的功能,它未来可以替代一些变压器的功能,甚至可以备用。它既然是一个集成化的设计,它又可以兼具储能的调节和平衡。未来像基站,像信息路由器,信息路由器本身就是一个最终的执行终端、计量的终端,未来能量路由器也可以成为这样一个终端,现在很多企业也在研究各种冷热电结合的能源站,它也可以结合来实现。

基于这样的实现,我们认为现在比较典型的实现,比如说在光储充这样一些领域,如果你有一些集群式的充电站,你可以看到你如果要加入刚才讲到的储能、光伏、充电,包括跟电网连接,你会发现这是一个电力电子装置非常密集的系统。这时候如果我们有一个集成化的能量路由器,它就可以取代原来的变流器、光伏逆变器、PCS,最终它带有能量管理功能,把电能质量的这些功能也可以顺带解决,就变成一个集成化的解决方案。

下面我再从软件的层面上再介绍我们所谓的能量管理平台,现在包括我们光伏行业大家都做很多光伏云,各种平台,风电,包括接入的这种平台很多。我们所谓的能源互联网的能量管理平台,我们就希望各种元素应该集成到一个平台上,也就是说我们在整个产业链环节上我们能够做到多元主体的接入,全景数据接入,不仅仅是光伏的数据,还有用户的数据,还有网的数据,当这些数据连接在一起的时候,可能这个价值就完全不一样了。而且这样的平台应该加强用户体验的驱动,价值闭环的驱动,就像类似于淘宝你去交易,你去商城,有物流,如果有这样的一个平台,它真正能够做到能量的信息融合,在这个上面还可以做很多大数据的一些智能的分析。这个就是我们在制定的中电联的能源互联网能量管理平台标准的一个组成,也就是说我们把整个我们所谓的多元主体分为六类,有源,有荷,有网,也有很多的中间环节,中间商、服务商甚至运营商。

我们总结了各个环节上他在这个能源管理平台上所提供的一些功能,这些功能既有从能量交换,到信息推心,到业务管理,到价值驱动,到用户中心,包括光伏发电站,包括风,甚至冷热,我们都在这里,它本身就是在平台上就可以提供各种各样的功能。在用户层面上,价值驱动层面上它提供什么功能,在业务调度、优化层面上,分析层面上提供什么功能,我们都做了一些抽象和总结。

在网侧,电网主要是以电为主,它就有一些信息的采集,然后它的EMS管理,它的一些未来可能是一些过网费的核算。在终端用能用户方面,如果这样的一个平台能够提供一些支付的功能,商城的功能,在用户中心能够提供一些团购反馈的这些功能,它本身也是变成一个互联网式的有一定黏度的用户的平台。这些都是我们建议的方向。

在中间商,售电方就是一个典型的中间商,他可以自上而下提供哪些功能。运营商他可能更加关心整个系统运营的效率和调度,在价值分析层面,在用户管理方面都可以提供这样的功能。

比如说售电商可以发布信息,用能用户可以选择不同的个性化解决方案,运营商可以在这上面有数据的分析,甚至是全景数据,因为全景数据接入的话,就可以把数据产业链打通,就会有一些全景的提示。

最后在这样的平台上我们可以衍生出来各种各样的大数据和智能分析,这个不详细讲了。

所谓的总结,我们说技术的角度最体现互联网理念的几个方面,我给大家介绍了一下。能量层面,能量路由、交换,这是一个技术。信息融合层面,能量管理平台。大数据智能分析这一块没有展开讲,最后就是价值分享,包括现在区块链的技术,分散式的价值分享,大家也可以关注。最终我们认为它是一个是工程落地的这样一个过程。

谢谢大家!我的分享到此为止。

原标题:清华大学曹军威:互联网理念驱动了能源互联网的发展

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