ICT助推能源互联网发展
2018-09-14 18:11  · 来源:中国能源网  · 作者:  · 责编:王长尧

  9月10—12日,2018能源互联网调研(深圳站)活动成功举办。该活动由国家能源互联网产业及技术创新联盟主办,中关村智能电力产业技术联盟联合主办,国家能源互联网产业及技术创新联盟秘书处承办,华为技术有限公司协办。

  电力无线物联网是主流趋势

  在过去的100年里,电网不断发展变化以满足行业和家庭对于安全、稳定、可靠的用电需求。但到目前为止,大部分的电网设备还处于无网络连接状态,不能实现实时监控与检测,只有少量用于必要日常操作的网络连接。例如我国已经建设了全球领先的电网,并铺设了大量的光缆,但2014年配网通信覆盖率仅20%左右,国家能源局相关计划要求到2020年,配网通信覆盖率将达到95%,配电自动化率要求达到90%以上,采取传统挖沟埋光缆很难再满足业务需求。

图:华为企业无线产业发展部部长

  “大力建设高可靠电力无线物联网,是今后3-5年的主流趋势。”华为企业无线产业发展部部长告诉记者,不仅国内如此,海外也呈现同样的趋势。如英国,2017年配网的通信覆盖率仅7%,计划到2020年达到67%的通信覆盖。受制于电网通信覆盖不足,电网自动化水平不足,导致供电质量不高,停电时间长等,不能满足日益增长的高可靠稳定供电需求。他称“这种挑战近在咫尺”。

  当前环境的挑战性体现在,发电方式与用电模式的变化使得对电力基础设施的需求空前提升。分布式发电方式,如大型风力发电、太阳能发电和小型电网的间歇性和波动性。与此同时,用电模式也发生了根本性的变化。在用户采用了大量的低碳技术之后,热泵和电动汽车充电桩将会大大增加电网负荷。

  未来每个人都可能成为能源的生产者,成熟的比如家庭太阳能、风能,还有未来设想中的跑步,运动过程中产生电能,这就是极端的分布式能源。当这些分布式电源发电量不稳定,将其并入配电网后,需要更加灵活的配电网进行控制。

  华为企业无线电力行业营销总监认为4.5G C-IoT奠定万物互联基础,5G从人到物,使能全数字化社会。据了解,华为基于电力行业频谱和业务应用创新,提前引入Grant Free, 空口分片等5G关键技术,打造基于4.5G、面向5G持续演进的eLTE-DSA(中国IOT-G 230MHz离散频谱聚合)解决方案。

  从全球范围来看,欧盟制定了“20-20-20计划”,要求到2020年,实现20%能源效率提升,减少20% CO2排放量,增加20%分布式可再生能源占比。英国,德国,法国对可再生能源,电动汽车投放等都有明确的要求,数百万电力线、资产、可再生资源、充电桩、电表需要使用无线技术进行连接。对于发展中国家和欠发达国家而言,城市化进程带来电网现代化需求,选择先进的通信技术来实现跨越式发展至关重要。

  ICT自身能耗不可忽视

  ICT(信息和通信技术)行业在5G、全云化发展过程中能耗进一步提升,是电网的重要负载,网络能源为ICT供电并提升环境保障,自身能耗不可忽视,华为网络能源行业资深专家认为:“智能化是网络能源节能的关键手段。”随着新能源技术的飞速发展,光伏发电和储能成为网络能源的重要组成部分,电源作为网络能源的核心部件从电能变换到能源调度的代际演进,网络能源将通过光伏板占领屋顶发电、锂电充满机房储能,与电网互动共赢。

  ICT需要不间断供电,电池是最关键的后备电源。电源将来自电网的电能转换为ICT设备适合的电能,并对电池进行管理。由于我国电网质量较好,电池仅作为意外断电时的能量补充,长期处于备用状态。随着新能源、电动汽车等产业政策持续作用,光伏、锂电池行业高速发展,成本下降速度也很快,推动了新能源技术在网络能源领域越来越广泛的应用。对于频繁停电的站点,叠加太阳能可以降低电费并大幅降低停电后的移动油机应急发电成本;我国大多数地区具有波峰、波谷差别电价,采用锂电错峰运行可以降低电费成本,能源调度成为网络能源的基本功能,电源实现从电能变换到能源调度的代际演进。

  通过能源调度技术,网络能源支持多种能源输入、多种能源制式输出,输入、输出端都可以降低投资或改造成本,并最大化利用低成本能源降低网络运行成本。在5G到来之际,能源调度技术可以帮助5G站点通过市电、光伏和储能立体取电,解决5G站点供电瓶颈。对于数据中心,也能利用光伏减少输入电能,借助智能锂电错峰用电降低电费成本。随着ICT网络的延伸,未来智能网络能源将通过光伏屋顶发电、锂电充满机房储能, ICT网络既是电网的稳定负载,又是电网电能的补充来源,ICT可与电网智能互动,实现共赢。

  ICT和能源互联网之间耦合度极高

  工信部产业发展中心“智能电网与装备”专家委员会主任刘建明表示,能源互联网的本质是能源的高效综合利用。能源互联网主要分为以下几种:一种是家庭能源管理(HEMS)和楼宇能源管理(BEMS);第二种是区域能源互联网和城市能源互联网,还有一种是全球能源互联网。目的都是通过先进的信息通信技术等技术手段,合理有效的利用水、电、油、气、光、风、储能等多种能源。

  谈及通信技术与能源互联网的关系,刘建明就这一专业问题进行了深入浅出的解读。他认为,ICT和能源互联网之间耦合度极高,今后ICT将来是能源互联网的中枢神经。在无线通信技术方面,电力系统原来采用的230MHz频率,这一频率是国家主管部门在1992年批给电力、石油、家电等不同行业应用的。电力行业主要用来做电力负荷管理,以解决电力系统停电、欠费等问题,保障电力系统的供电安全。各行业使用的230M频率是一个梳状结构,目前利用载波聚合技术和4G或者4.5G无线通信技术,使我国的频率利用效率走在了世界的前列,国家电网公司已经有成熟的经验,华为和普天公司都参与了这方面的研究工作,今后一定能为能源互联网的发展创造更大的空间。

图:工信部产业发展中心“智能电网与装备”专家委员会主任、博导刘建明

  清华大学能源互联网创新研究院创新解决方案研究室主任张靖在会上表示,能源互联网是信息互联网与能源的深度融合,目前,能源互联网仍处于探索实践过程当中,一种成功可以复制的模式对业界来说很重要。她称“华为给出的相关概念比较清晰,令人印象深刻。通信行业与能源行业进行融合发展,让用户体验到技术和其他通信网络解决方案,真正给用户创造价值,营造这样的生态才是成功之道。”

  张靖认为,融合创新是能源互联网发展的必要手段,确保在信息共享交互机制中,提高能源的使用效率和用户的体验,把互联网领域的应用迁移到综合能源利用方面,是能源互联网发展的方向。总体来说,发展能源互联网关键要做好技术创新、融合,以及将IT技术不断外延、拓展,丰富能源的生产和消费形式。

图:座谈会现场

图:清华大学能源互联网创新研究院创新解决方案研究室主任张靖

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