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电力系统巨变 能源互联网在敲门

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行业新闻
2015/01/20
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【摘要】:
电力系统正在发生巨变。在发电端,包括风电和光伏在内新能源装机正在全球迅速增加;在需求端,随着电动汽车的大规模普及,电力消费的波动性也在变的更加复杂。电网系统的调节空间正在从发电和用电两端被前所未有的压缩,与此同时,全球电力价值链上的企业和组织数目正在经历前所未有的增长。 为了解决电力系统目前正在面临的挑战,能源互联网应运而生。有眼光、有勇气的先行者已经开始在探索能源互联网的创新技术和商业模式。 发

电力系统正在发生巨变。在发电端,包括风电和光伏在内新能源装机正在全球迅速增加;在需求端,随着电动汽车的大规模普及,电力消费的波动性也在变的更加复杂。电网系统的调节空间正在从发电和用电两端被前所未有的压缩,与此同时,全球电力价值链上的企业和组织数目正在经历前所未有的增长。

 

为了解决电力系统目前正在面临的挑战,能源互联网应运而生。有眼光、有勇气的先行者已经开始在探索能源互联网的创新技术和商业模式。

 


发电设备、电网设备、用电设备和用户连接到能源互联网后,进行实时的信息交换,从而实现对整个系统的效率优化和安全调度。基于信息技术的大规模应用,目前被动的、弱信息化的、单向传输的、静态的、封闭式的电网,将进化为市场导向的、服务化的、分布式和集中式相结合的、动态的,开放式系统。电网将能够实现交互式优化,基于高度信息化的基础设施,企业能够开发出新的商业模式和服务应用。互联后的电力系统不仅将实现分布式发电和新能源装机的大规模安全并网,还能通过用户侧管理系统和能源路由器帮助家庭用户,公共建筑以及中小型企业减少能源消耗,实现错峰用电以减少电费支出。

 

从传统电网体系向能源互联网体系的转换的过程中,将涌现出一批很有意思的新商业模式。未来,电网公司将逐渐从输配电资产的投资和运营管理企业进化为信息服务企业,很多新的服务模式将应运而生,例如:

 

●电网企业可以同发电企业合作向下游电力消费者提供能源管理服务,根据其用能特征提供能源打包服务

●电网企业还可以根据大数据甄别出优质的电力消费者,向发电企业推荐优质电力消费者,促成双方达成令人满意的售电协议

●期货交易所可以根据电网企业提供的大规模历史数据向金融投资者和电力消费者提供更多更好更多元的电力期货

●电网企业将成为灾害预警中心,设备发生短路,电网将第一时间获知,及时通知用户或者消防队处理

●电网企业还能够利用大数据分析技术,对不同电力消费群体的用能习惯进行分析,来制定针对不同消费群体的精细差别电价,奖励那些节能用户,惩罚那些浪费用户,而不是像现在那样,仅仅根据用电量绝对数进行一刀切的电力阶梯定价

 

在首先提出能源互联网概念的德国,已经有一些非常有趣的能源互联网商业模式投入实践。例如2013年德国四大输电网公司共同推出的灵活投切负荷调峰平台,四大输电网公司每月提出总量为1500MW的调峰容量的招标公告。参与调峰的用电负荷每MW˙月能获得2500欧元固定费用,然后根据实际的主动参与调峰负荷实现价格浮动,允许的竞价容量从最小50MW到最大200MW。这个平台主要针对直接介入高压电网的大型用电单位,比如电解铝厂、多晶硅厂、钢铁厂等,为大型用户提供一种新型的盈利方式,使得企业不仅能够发电上网挣钱,还能通过节电调峰挣钱。

 

试想一下,如果一个多晶硅厂在电力供应紧张时停产,把相应的生产任务移到后面的电价便宜时段,这个企业就可获得三重收益,既获得了主动参与调峰的补贴收益,还降低了自己的电力消费成本,另外每月每个参与调峰的MW还能获得2500欧元的固定收益,当然,这种商业模式的实现必须以能源互联网为基础,要求电网企业在用户侧引入智能控制系统,才能使瞬间的智能化操作成为可能。

 

另外,虚拟电厂(Virtual Power Plant,VPP)这种新的业态将大规模涌现。一个虚拟发电厂可以由不同类型电源组成,如风力发电机、光伏组件、微型水电站以及微型生物质电站、电梯势能发电等小规模并且不稳定地电源。虚拟电厂运营商可以像现在的金融工程一样,利用先进的电力电子技术、通信技术和机械技术,在各种现有电源的基础上,进行不同电源、不同项目之间的组合和分解(消纳和储能),以设计出符合客户特定用能需要并具有经济性的电源组合。通过虚拟电厂工程,可以弥补不同类型可再生能源发电本身的不稳定性缺陷,从而虚拟电站也可以当成传统电站一样对待。

 

在能源互联网的发源地德国,已经有多个虚拟发电厂“落成”,电厂的构成包括热电联产机组、水电站、风电场、光伏电站等电源,其实际能效和经济效益均要高于单独运行这些电源。德国电信还在向家用客户销售小型燃气锅炉发电机,这些发电机将接入互联网和电网,让它们在为家庭供暖之余,还可以共同作为一个虚拟电厂,供能源公司调用。根据美国调查公司Navigant Research 2014年10月最新公布的预测,全球虚拟电厂合计容量到2023年将扩大至28GW,相当于1.3个三峡电站,而这些发电能力将大部分由居民屋顶的光伏电站和海上的风力发电机组提供。

 

对于中国来说,能源互联网应用看似有点略显遥远,但其实能源互联网离我们的距离很近,因为技术基础已经成熟,包括:

 

●需求侧管理技术

●分布式发电技术

●输配网级别的智能电网控制和调度技术

●智能电表技术

●物联网技术

●大数据及云计算技术

●新能源及储能

●先进电力电子技术

●超大型系统管理及规划技术

●新能源汽车技术

 

其实,实现能源互联网的瓶颈并不在于技术,而在于观念。在很多人眼里,能源行业是一种以脏兮兮的机器设备、污染、煤炭和石油、老国企为代表的陈旧事物,而现在突然变成了某种以软件、互联网、电动车、云计算和大数据、朝气蓬勃的创业企业为代表的摩登符号,大家是否能够接受?另外,政策层面和企业是否预见到未来能源革命的方向?是否意识到人类社会运行和生产方式正在发生巨大变化?从目前社会上的讨论看来,能源互联网观念的普及仍需一定努力。对于企业而言,每个企业都有权等待,直到他看到市场上有哪些在自己能力范围内的产品和服务获得承认为止。当然,这样不可避免地要放弃市场优先地位,因为这个地位属于那些有眼光,有勇气的先行者。

 

但是,对于一个国家而言,等待则意味着失败,因为电力系统是工业技术的动力之源。先进的生产技术需要先进的电力系统,现在正是生产力革命的前夜。以德国为代表的工业4.0和以美国为代表的工业互联网正在颠覆着人类的生产方式,传统的电力系统已经无法满足以分布式制造(DM)、信息物理融合系统(CPS)、物与服务联网(IOTS)为代表的新工业技术。因此德国和美国都已经在能源互联网方面提出自己的计划,比如德国联邦政府2008年开始推动的”E-Energy“能源互联网示范项目,就是以新型的ICT通讯设备和系统为基础,在六个城市试点不同侧重的智能电网示范项目,以最先进的调控手段来应付日益增多的分布式电源与各种复杂的用户终端负荷。美国能源部和联邦政府也陆续推出了一系列政策支持能源和互联网技术的结合,留给中国的时间真的不多了。

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