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漢普動態
智能電網與能源互聯網相結合 為電力行業提供廣闊發展空間
來源:華為《ICT新視界》 劉建明

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中國政府高度重視智能電網發展


        傳統的電力系統從發電、輸電、變電、配電到用電是一個鏈式的過程,每一環節都有特定的功能和作用,涇渭分明;智能電網則不同,其更像是一個首尾相連的環形結構,且每一個環節的功能也發生了變化,例如許多環節都可以發電。智能電網已不再僅僅是單純的電力網絡,除電網之外,其還是承載信息流、業務流等的信息通信(ICT)網絡,與能源網絡相互融合發展,組成一個整體。

        2016年8月,國務院頒布了“十三五”國家科技創新規劃,規劃明確:面向2030年,選擇一批體現國家戰略意圖的重大科技項目,從更長遠的戰略需求出發,力爭在航空發動機及燃氣輪機、深海空間站、量子通信與量子計算、腦科學與類腦研究、國家網絡空間安全、深空探測及空間飛行器在軌服務與維護系統、種業自主創新、煤炭清潔高效利用、智能電網、天地一體化信息網絡、大數據、智能制造及機器人、重點新材料研發及應用、京津冀環境綜合治理、健康保障等重點方向率先突破。

        2015年7月,《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》也在“互聯網+”智慧能源部分中要求推進能源生產智能化、建設分布式能源網絡、探索能源消費新模式,以及發展基于電網的通信設施和新型業務。文件還提出要積極開展如下工作:綠色電力交易服務的區域試點;融合儲能設施、物聯網和智能用電設施等硬件以及碳交易和互聯網金融等衍生服務于一體的綠色能源網絡的發展;發展用戶端的智能化用能;推進電力光纖到戶工程;完善能源互聯網信息通信系統;鼓勵依托智能電網發展家庭能效管理等新型業務。

        當前,中國主要有兩家大的電網公司:國家電網公司(SGCC)和南方電網公司(CSGC),國家電網公司供電人口超過11億,南方電網供電人口超過2.3億。這兩家電網公司都高度重視ICT技術對智能電網的支撐作用,因此,在電網的智能化改造和數字化轉型當中,華為等ICT廠商發揮了至關重要的作用,為智能電網的發展做出了巨大的貢獻。

        電力系統的現代化過程也可以看作是“ICT+傳統電力系統”不斷發展的過程。綜觀我國智能電網發展變化的路線圖,從傳統的人工調度發展到調度自動化、再發展到智能電網和未來的能源互聯網,在電力系統發展的不同階段,很多地方都受益于ICT技術的支持和廣泛應用。


國家電網公司的智能電網實踐

        過去10年,我國電力行業在邁向智能電網的進程中,以云計算等為代表的新一代ICT技術的應用在其中發揮了非常重要的作用,這一點從國家電網公司10年來的變化中就可見一斑(下圖)。從2006~2016年的10年間,隨著ICT技術的應用和整個智能電網的實施,國家電網公司的線損逐漸下降,從原來的超過8%下降到小于6.3%;而與此同時,各地城鄉地區的停電時間也逐年下降。

        國家電網公司在電網智能化方面的投資也在逐年增加,2016~2020年期間計劃投資540億美元,占電網總投資的18%,其中在ICT領域的投資,包括智能電表、物聯網(IoT)和互聯網等方面的投資將占據重要位置。

        例如國家電網公司的AMI系統建設,從2009年初開始全面部署,到2017年6月總計已部署智能電表4.3億塊,采用了光纖、無線和有線相結合的網絡架構來實現智能電表的數據采集與管理,現在,國家電網公司已經成為全球最大的智能電表用電企業。通過智能電表,國家電網公司可以了解企業和居民的用電需求情況,合理安排用電負荷、保障可靠供電。未來,隨著能源互聯網的發展,用戶還可以監視和控制家中的每個家用電器,了解家庭用電的歷史曲線和實時曲線。

        隨著國家“互聯網+”行動計劃以及云計算和大數據戰略的深入推進,ICT技術已成為傳統產業升級和新興產業發展的核心推動力。經過信息化2006~2010、2011~2015兩個5年計劃的建設,國家電網公司已建成3地集中式數據中心、一體化信息集成平臺和3大資源池,有效支撐起企業級信息系統的建設和應用,并進一步形成了一體化的“國網云”平臺。

        2017年4月,國家電網公司正式發布了“國網云”,其包括企業管理云、公共服務云和生產控制云(簡稱“三朵云”),由一體化“國網云”平臺(簡稱“云平臺”)及其支撐的各類業務應用組成。其中:企業管理云覆蓋管理大區的資源和服務,主要支撐企業管理、分析決策和綜合管理類業務;公共服務云覆蓋外網區域的資源和服務,主要支撐電力營銷、客戶服務和電子商務等業務;而生產控制云則覆蓋生產大區的資源和服務,主要支撐調控運行及其管理業務。“三朵云”所依托的“云平臺”能實現設施、數據、服務和應用等IT資源的一體化管理,進一步提升信息存儲、傳輸、集成和共享等服務水平,有力促進業務的集成與融合,縮短應用的上線周期,快速響應業務變化,顯著提升用戶體驗,增強系統運行的可靠性。


        “國網云”部署在位于3地的集中式數據中心以及27家省(市)公司的數據中心。2016年,國家電網公司在集團總部以及北京、冀北、天津、上海、江蘇、浙江、福建、黑龍江和陜西等電力公司組織啟動了企業管理云和公共服務云的試點建設,部署云平臺組件,實現同期線損、班組一體化等12類應用遷移上云。

        “十三五”期間,國家電網公司將全面建成“國網云”,培育掌握云計算核心技術的專家隊伍,依托云平臺推動公司新業態創新發展,實現“資源調配更彈性靈活、數據利用更集中智能、服務集成更統一高效、應用開發更快速便捷”的目標,全面提升企業的信息化水平。


面向未來建設能源互聯網

        按照《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》和有關文件的要求,今后10年,能源互聯網一定是主要的發展方向。而所謂能源互聯網,就是用互聯網的思維來研究能源網絡,實現類似于互聯網的開放、平等、共享、互動等特征。互聯網中包含了局域網絡、廣域網絡和骨干網絡,對應到能源互聯網,其也包含3個方面:一是家庭能源互聯網,即國內外正方興未艾的家庭能源管理系統(HEMS),可以了解家用電器的用電情況,合理使用家庭中的水、電、氣、熱等各種能源,進行合理監控、合理安排和合理應用,降低用能成本;二是城市能源互聯網,可以實現城鎮、城市范圍內多種能源的合理調配和節能減排;三是全球能源互聯網,可以實現全球范圍內能源網絡的互聯,這些互聯都需要先進的ICT技術支撐。

        家庭能源互聯網。按照《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》(發改能源[2016]392號)、《國家能源局關于組織實施“互聯網+”智慧能源(能源互聯網)示范項目的通知》(國能科技[2016]200號)等文件的相關要求,國家能源局組織開展了“互聯網+”智慧能源(能源互聯網)示范項目的申報、審核和認定工作。首批“互聯網+”智慧能源(能源互聯網)示范項目正在實施中。在水、電、氣、熱四表集中數據采集方面,截止到2017年6月底已完成了260萬用戶。目前,國內很多公司已經開始家庭能源互聯網的試點建設,例如依托現有的配電網絡建設光纖網絡,將光纖復合低壓電纜(OPLC)從配電小區接入到樓宇配電間、再接入到家庭,為電網建設與ICT建設相結合創造了很好的條件。截止到2017年6月,在國內已經覆蓋了2000萬用戶,為家庭能源管理和互聯網建設都提供了高速通信的手段。國網遼寧省電力公司承擔的國家重點研發計劃“電力光纖到戶關鍵技術研究與示范”進展順利,項目完成后可為家庭用戶提供1Gbps的傳輸速率。

        城市(區域)能源互聯網。隨著“智慧城市”建設的興起,城市能源互聯網或新型城鎮、鄉鎮的能源互聯網建設也在相繼開展。例如天津開展的城市能源互聯網示范項目中,已經成功將許多非傳統發電企業所發的電納入其中,包括光伏、太陽能、地緣熱泵等等,雖然這些大部分是企業自發自用的電,但也可以成為電力系統的很好補充。在這些企業中還部署了一個專門的監控系統,可以監控園區的發電情況、安排所納入的新能源在辦公樓和園區等用電場景之間如何分配,以及了解不同發電方式的具體工作情況和儲能情況等等,通過將電力流、業務流和信息流互相融合,可以使整個能源對接達到最好的效果。國網江蘇省電力公司承擔的國家重點研發計劃“城區用戶與電網供需友好互動系統”選取蘇州環金雞湖地區和常州武進地區兩個示范區,項目完成后,城市居民用戶綜合能耗下降5.5%以上,示范區用電負荷的峰谷差下降5.8%以上。

        全球能源互聯網。2015年9月,中國國家主席習近平在出席聯合國發展峰會時發表了《謀共同永續發展,做合作共贏伙伴》的重要講話,并在講話中宣布:中國倡議探討構建全球能源互聯網,推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求。2017年5月,“一帶一路”國際合作高峰論壇上,習近平在題為《攜手推進“一帶一路”建設》的主旨演講中也提出:要抓住新一輪能源結構調整和能源技術變革趨勢,建設全球能源互聯網,實現綠色低碳發展。全球能源互聯網的合作范圍包括風電、光伏以及光熱發電等領域,“一帶一路”沿線國家普遍存在能源短缺現象,嚴重制約了這些國家的發展,如果能將我國在上述領域的先進技術和設備提供給他們,同時促進國家之間的能源互補輸送,一定能為這些國家提供能源保障和支持,促進其經濟發展。由中國國家電網公司發起成立的“全球能源互聯網發展合作組織(GEIDCO)”第一批理事成員共包括17家單位,其中華為公司是唯一的ICT企業,一定會為各國各地區能源骨干網絡的廣泛聯接、空天地一體化的全球化能源管理提供強有力的ICT技術支持。

        電力系統的數字化轉型已經開始,ICT技術已成為電力網絡的神經系統。隨著綜合電、煤、油、氣、水、核等傳統能源、新能源和可再生能源以及儲能技術的發展,并與云計算、大數據、物聯網和移動通信等新一代ICT技術緊密結合,最終將引領電力系統邁向智能電網和能源互聯網。相信,未來10年一定是ICT和智能電網高速融合發展的10年,其將為整個電力行業提供更好的發展空間,為所有參與的企業創造更好的發展機遇,我們的未來將更加美好!

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