用互联网思维改造能源,会颠覆未来吗?

能源之家 2022-09-20
2695 字丨阅读本文需 6 分钟

能源互联网是信息通讯技术与能源系统生产、传输、使用和存储各个环节融合的新一代能源技术,是数字革命与能源革命深度融合的产物。在“碳达峰、碳中和”目标下,我国能源发展要提升能效、降低碳排、保障安全,亟需通过建设能源互联网为能源系统进行数字化、智慧化赋能。

1、能源互联是大势所趋

想要知道新能源的坦途会带来哪些大的变化,那么就需要和传统能源的性质做对比。传统的能源除了不可再生之外最大的特点就是“取之即来”,这使得传统能源的使用非常稳定,什么时候想要就什么时候去取,没有太大的技术难度。但是新能源就完全不一样了,新能源是需要将大自然的力量例如光、风、水等经过复杂的转换,变为我们能够使用的能量。

所以新能源的发展不仅在技术上有很高的要求,在我们使用新能源的时候具有很强的不确定性,例如:太阳的大小没法确定;雨水的充足与否没法确定等等。所以为了更高效的使用新能源,我们需要做好全局的调配工作。在传统能源和新能源的巨大差异之下,传统的电网系统明显是不够用的,一个更高效、更智能的能源互联系统将被需要。

因此能源互联在未来将是一个大趋势,关乎整个能源使用的格局,需求潜力是无限的。第一,能量的储存会有损耗,高效的能源分配能够很好的降低能源损失。第二,随着新能源车的增加,车辆充电的智能化需求至关重要。第三,一旦能源互联的格局逐渐成熟,当每辆新能源车上配备一个能源地图的时候,由能源互联衍生而出的盈利机会将会是巨大的,就类似于当下的微信,无论是广告费、手续费等等都将会是巨大的市场潜力。

在里夫金描绘的工业革命中,每座大楼、每座房屋都将变成能源生产的来源,因此,需要一个通信网络来分配这些能源。而互联网的本质正是合作,也因此,互联网才能够为管理和分配提供了可能性。事实上,里夫金所指的一个分配能源的通信网络,就是能源互联网。

能源互联网以互联网技术为核心,以能源配送网为基础,以大规模可再生能源和分布式能源为主要接入,实现信息技术与能源基础设施融合,通过能源管理系统对接入能源基础设施实施广域优化协调控制,从而实现冷、热、气、水、电等多种能源优化互补,提高能源使用效率。能源互联网这样的新型能源体系赋予能源以信息一样的属性,在网络中可以自由地接入、分享和调度分配。

能源互联网集通信、网络、控制特征于一身。通过赋予能量以信息的属性,让能量交换可以像信息通信一样迅捷高效;让能量在网络中形成平等自由流动、自我调节机制;也让能量的控制精准化。从技术、系统、设施的角度看,能源互联网就是“信息基础能源基础”设施的一体化。

2、能源互联网的关键一环

当前,社会用电需求的不断增长正在给传统电网带来挑战。根据调研机构的数据,2021年全球电力需求激增,为全球主要的电力市场造成更大压力,将电力价格推至前所未有的水平,并将电力部门的碳排放量推至历史新高。今天,全世界的供电现状并不是很乐观,还有大约23%的人得不到供电,25%的人只能得到部分供电,这说明目前的能源分配模式不能满足需要。

这也是为什么能源互联网中最为关键的一环就是电网互联的原因,电网互联可以实现不同发电方式之间的互补,有助于降低新能源发电的波动性对电网的影响。同时,大范围互联也可以平衡不同区域负荷的峰谷差,有利于高比例的新能源接入和消纳利用。

在发电领域,提高清洁能源或新能源发电比例,将促进大型火电机组、水轮机组、核电机组等装备产业的技术升级,带动低成本、高效率光伏板等组件材料的自主研发等。

在输电领域,能源互联网能够满足大容量、远距离电力输送需求以及高比例新能源的接入输送需求,将促进特高压输电技术、柔性直流输电技术、超导输电技术以及电网安全稳定运行和柔性控制技术等关键技术的发展,促进高压电缆、换流阀、套管等输电装备等电力电子控制设备制造及超导材料的自主研发等。

在配电领域,能源互联网需要满足电动汽车、变频器等负荷和新能源分布式发电的灵活接入需求,将促进电动汽车充电技术、储能技术、智能微电网与控制技术等关键技术的发展。

此外,能源互联网的实施与构建还将进一步带动互联网、通信、交通等其他行业的发展与变革,直接带动研究设计、软件开发、生产运行等产业链条相关环节的快速发展,依赖于电力系统、信息通信、数据处理、先进控制等多个领域技术的发展创新,尤其是在传感器、芯片、电力电子器件、高端新型材料等尖端技术上实现突破。

可以说,能源互联网将有望改变能源利用方式和人类生活习惯及用能理念,将使困扰人类的能源生态问题得到解法。

3、当互联网和新能源结合

2008年,美国最早提出了能源互联网的概念,并成立了未来可再生能源传输与管理系统中心(FREEDM),位于北卡州立大学,FREEDM旨在推进电力系统与电力电子技术、信息技术的深度融合,重点利用功率电子技术来解决分布式可再生能源的接入问题,实现分布对等的系统控制与交互,通过云计算和大数据的智能分析,在未来配电网层面实践能源互联网的设想。

一直以来,美国在软件技术、互联网和大数据技术方面无论是技术还是人才都有雄厚基础,且占据全球优势地位,加之政府所营造的自由优越的创新环境,极客和创客积极参与。可以说,如今,美国在新能源上已悄然进入了新硬件时代。

2011年,欧洲启动了未来智能能源互联网(Future Internet for Smart Energy, FINSENY)项目,该项目的核心在于构建未来能源互联网的ICT平台,支撑配电系统的智能化;通过分析智能能源场景,识别ICT需求,开发参考架构并准备欧洲范围内的试验,最终形成欧洲智能能源基础设施的未来能源互联网ICT平台。

日本的能源互联网代表项目由日本数字电网联盟提出,其主旨是通过“电力路由器”的设置,使得电能可根据网内情况自动选择输电、配电的最佳路径,从而形成分布式电能发电、输电、配电、用电“发输配用”电的全局优化调度控制。

当前,作为借鉴互联网理念构架的以电力为中心的多能源结构网,能源互联网的开放互联、能量交换与路由、关注商业模式和用户服务的特征,使得能源互联网正在成为新一代能源系统,并推动一种互联网和新能源相结合基础上的新经济到来。正如里夫金在《第三次工业革命》一书曾预言的那样:一种建立在互联网和新能源相结合基础上的新经济即将到来。

实际上,互联网思维倡导的正是个体的自由参与,通过在开放平台生产和消费内容,打破信息不均衡的体系生态。用互联网思维来考虑能源体系的发展,本质上说是一条能源发展的“群众路线”。归结而言,能源革命需要人们思维和开放机制,才有可能颠覆寡头垄断格局,产生一股全面且富有推动力的改革源泉,为经济发展和人类生产方式带来新动力,同时为生态环境治理赋予新契机。

比如,电力体制改革就为能源互联网释放了巨大商机。一方面,新电改方案为微电网发展释放了巨大红利,分布式新能源的接入不再局限于单个用户,储能、新能源汽车充电可以在全网范围内调配售出。另一方面,未来电力系统的售电侧将形成市场化售电机制。售电、用电、发电用户能以B2B、O2O以及更多模式运营,用户负荷曲线将得到自主协调,能源利用效率会大幅提高。

能源互联网试图把各种能源组合成一个包含智能通信、智能电网、智能交通等众多智能与绿色概念的超级网络。如今,能源互联网广阔的市场前景,已经吸引了人们越来越多的关注。如何在切中人类经济发展最要紧命脉的基础上掀起一场新革命,也是能源市场即将面对的远征。

文章来源: ​点掌财经,陈根

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