《電子技術(shù)應(yīng)用》
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信息技術(shù) (IT) 改造能源部門:能源在哪?信息在哪?

2017-11-25

  信息互聯(lián)網(wǎng)正在迅速的改變著人們的生活與生產(chǎn)方式?;ヂ?lián)網(wǎng)作為一種強(qiáng)大的工具,在金融支付、交通出行、購物、媒體等方面已經(jīng)對傳統(tǒng)的行業(yè)形態(tài)進(jìn)行了摧枯拉朽式的改造,誕生了諸多新的“互聯(lián)網(wǎng)+”形態(tài)、商業(yè)模式與經(jīng)濟(jì)模式。那么信息技術(shù)作用于能源部門(可以稱之為“能源系統(tǒng)的數(shù)字化”),可以給我國的能源部門帶來哪些改變呢?

  這種改變可能是一夜之間的,例如Uber滴滴對出租行業(yè)的顛覆;抑或細(xì)水長流的,類似媒體領(lǐng)域?qū)鹘y(tǒng)媒介的替代;還是技術(shù)必須以體制變革為前提,技術(shù)只是必要條件,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不充分?這個(gè)話題并不是一個(gè)新的話題,這里的討論,主要在于辨析幾個(gè)關(guān)鍵的概念,區(qū)分清楚信息技術(shù)與能源部門的互動中,信息在哪里,而能源又在哪里。

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  能源在開采、輸送、轉(zhuǎn)化、整合、消費(fèi)的全過程

  傳統(tǒng)的能源部門包含多種能源形式,以及從一次能源開采到二次轉(zhuǎn)換,到終端能源的轉(zhuǎn)化過程;不同能源具有不同的優(yōu)勢與特點(diǎn),往往多元化的組合相比單一模式是更優(yōu)的選擇(比如峰荷用天然氣單循環(huán),基荷用核電;采暖一般用集中式供暖,極寒天氣用運(yùn)行成本更高的熱泵等等),這其中存在整合(integration)的問題;能源的生產(chǎn)地與消費(fèi)地往往存在著空間與時(shí)間的距離,需要輸送以及存儲等環(huán)節(jié)。這所有的過程,都是傳統(tǒng)的能源部門優(yōu)化、仿真研究的內(nèi)容,不會因?yàn)樾畔⒌某霈F(xiàn)或者更加對稱有任何物理上的額外變化。

  在各種政府文件中,各種術(shù)語混用的情況非常普遍,這是各個(gè)國家的普遍情況。但是,將能源基礎(chǔ)設(shè)施的互聯(lián)互通,與能源品種的轉(zhuǎn)換與整合(類似微網(wǎng)或者能源綜合體系)混淆,一股腦整成“互聯(lián)”,這似乎是來自本土的中文語法錯(cuò)誤,不利于與國際同行的交流。

  更有甚至,將不同基礎(chǔ)設(shè)施分別的互聯(lián)互通稱之為“融合”,以至于有“能源、信息、交通三網(wǎng)融合”之說。漢語“融合”的意思難道不是“變成一體,或者一個(gè)了嗎”?油氣管網(wǎng)是輸油氣的,公路鐵路是走交通工具的。技術(shù)再發(fā)展,它們也不可能服務(wù)于一個(gè)目的。世界也不存在泛化的、具有明確含義的“能源網(wǎng)”,有的只是不同功能的電網(wǎng)、輸油、輸氣管網(wǎng)。至于多能互補(bǔ),EnergyHub,智慧社區(qū),EnergyCoupling之類,更是跟“互聯(lián)”不搭界,更多的是能源的整合與綜合利用。

  信息的潛在應(yīng)用環(huán)節(jié)

  那么,相比傳統(tǒng)方式,信息可以如何改造能源部門呢?

  就目前而言,這種改造起碼會體現(xiàn)在3個(gè)大的方面,包括

  第一,服務(wù)于結(jié)算目的

  結(jié)算這一點(diǎn)有點(diǎn)像算賬與記賬。IT技術(shù)無疑可以進(jìn)行更先進(jìn)更實(shí)時(shí)的計(jì)量。此外,隨著分散、隨機(jī)出力的可再生能源(主要是風(fēng)電與光伏)越來越多,系統(tǒng)無疑將是越來越分布式的,問題的核心聚焦在這一分布式系統(tǒng)是否需要集中式的協(xié)調(diào)與數(shù)據(jù)管理(coordinationanddatamanagement),類似現(xiàn)在調(diào)度角色,還是這一功能也徹底成為分布式的。

  分布式的協(xié)調(diào)與數(shù)據(jù)管理思路出現(xiàn),使得構(gòu)建“生產(chǎn)者為中心”的數(shù)據(jù)共享成為一種范式。數(shù)據(jù)存在于所有參與者之中,但不沒有在任何單一系統(tǒng)內(nèi)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),信息技術(shù)將起到關(guān)鍵性的角色,比如目前出現(xiàn)的區(qū)塊鏈技術(shù)在能源部門的潛在應(yīng)用。這方面,技術(shù)往往是一種“摧毀式”的創(chuàng)新,可以打破舊有體制機(jī)制的桎梏。

  第二,分散資源的集合優(yōu)化控制

  這無疑是一個(gè)非常專業(yè)的領(lǐng)域。這種集合優(yōu)化控制,往往存在在發(fā)輸配用各個(gè)環(huán)節(jié),廣泛地涉及生產(chǎn)者與消費(fèi)者,以及不同的地理尺度上。

  比如,過去的規(guī)劃與優(yōu)化,由于通訊技術(shù)的落后,系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測,涉及發(fā)電、配電等部分,透明與實(shí)時(shí)監(jiān)測程度是不夠的。簡單的例子,配電網(wǎng)發(fā)生了停電,過去的非數(shù)字化電網(wǎng)體系往往只有接到了報(bào)告電話,才知道哪里的線路跳了,現(xiàn)在有了通訊系統(tǒng)的幫助與進(jìn)一步的數(shù)字化,這一系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行與故障診斷與修護(hù)也將更加透明與自動化,極大的提升系統(tǒng)的可靠性與安全程度。這方面,技術(shù)往往是第一位的。

  第三,提供輔助服務(wù)

  這一點(diǎn)突出的體現(xiàn)在促進(jìn)消費(fèi)者對系統(tǒng)平衡的參與上。更加方便,實(shí)時(shí)的獲得電力的供需波動(體現(xiàn)為價(jià)格)信息,將有助于消費(fèi)者更愿意采取行動,促進(jìn)系統(tǒng)平衡,加上互聯(lián)網(wǎng)傳感體系的輔助,也使得這種輔助更加具有可行性,比如快速的頻率響應(yīng)。對消費(fèi)者的整合,以及Prosumer+儲能,也是這個(gè)環(huán)節(jié)重要的參與者。這方面,無疑機(jī)制的建立與明確是技術(shù)得以發(fā)揮作用的前提。

  信息技術(shù)改造能源部門,特別是在涉及消費(fèi)者選擇,以及不同領(lǐng)域整合/交叉(cross-cutting)的應(yīng)用與商業(yè)模式,在我國電力——這樣一個(gè)仍舊殘存很多“大”時(shí)間尺度計(jì)劃色彩的部門,可能還有很長的路要走。


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