（三）故障監(jiān)測(cè)

 

2017年11月，印度北部的一座燃煤電廠(chǎng)發(fā)生爆炸，原因是煤氣管道堵塞導(dǎo)致鍋爐爆炸。導(dǎo)致事故的原因是沒(méi)有對(duì)設(shè)備進(jìn)行經(jīng)常性的檢查，而且世界上許多地方都沒(méi)有嚴(yán)格的監(jiān)管規(guī)定，因此設(shè)備故障是很常見(jiàn)的。使用人工智能和傳感器去監(jiān)測(cè)每一個(gè)設(shè)備的運(yùn)營(yíng)情況，結(jié)合以往機(jī)器出現(xiàn)的故障數(shù)據(jù)，可以更好地分析和決定應(yīng)該在何時(shí)更換零部件，從而節(jié)約成本。目前，許多創(chuàng)業(yè)公司正在試圖將這項(xiàng)服務(wù)提供給能源行業(yè)。

 

案例1：美國(guó)通用電氣GE智能檢測(cè)業(yè)務(wù)

 

美國(guó)通用電氣公司GE成立了人工智能公司，致力于利用數(shù)據(jù)分析、機(jī)器人和人工智能技術(shù)為油氣、運(yùn)輸和能源行業(yè)等提供先進(jìn)的檢測(cè)服務(wù)。目前，GE公司已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)用于煉油廠(chǎng)、工廠(chǎng)、鐵路以及其他工業(yè)設(shè)施檢測(cè)的自主無(wú)人機(jī)和機(jī)器人“爬蟲(chóng)”的檢測(cè)工作。在測(cè)試中，無(wú)人機(jī)和機(jī)器人能夠在偏遠(yuǎn)或危險(xiǎn)設(shè)施周?chē)蛢?nèi)部移動(dòng)，同時(shí)拍攝腐蝕環(huán)境或獲取溫度、振動(dòng)等讀數(shù)，這些數(shù)據(jù)將通過(guò)計(jì)算機(jī)算法和人工智能進(jìn)行分析。GE表示計(jì)劃降低公司每年在檢查方面的費(fèi)用，公司每年花費(fèi)在全球各地的檢查費(fèi)用高達(dá)400億美元。

 

案例2：Tachyus預(yù)測(cè)故障 優(yōu)化運(yùn)營(yíng)計(jì)劃

 

硅谷數(shù)據(jù)供應(yīng)商Tachyus開(kāi)發(fā)了一個(gè)平臺(tái)，收集來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)，并將其與地震活動(dòng)、鉆井日志、地核、完井設(shè)計(jì)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)和維護(hù)記錄中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。結(jié)合物理模型和機(jī)器學(xué)習(xí)，該平臺(tái)可以預(yù)測(cè)機(jī)械設(shè)施故障并確定最佳運(yùn)營(yíng)計(jì)劃，在促進(jìn)生產(chǎn)的同時(shí)大幅降低成本消耗。

 

案例3：SparkCognition預(yù)測(cè)關(guān)鍵設(shè)施何時(shí)故障

 

2017年12月，美國(guó)能源部授予SparkCognition公司一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，以鼓勵(lì)其利用人工智能提高燃煤電廠(chǎng)的發(fā)電量。該公司將解析學(xué)、傳感器和操作中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)相結(jié)合，來(lái)預(yù)測(cè)關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施何時(shí)會(huì)崩潰。

 

案例4：AES公司利用人工智能加強(qiáng)生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)安全

 

2017年9月，美國(guó)能源巨頭AES電力公司宣布了進(jìn)軍人工智能的計(jì)劃，將其作為提高公司的警覺(jué)性、效率和保護(hù)公司財(cái)產(chǎn)的手段，主要針對(duì)的是他們的太陽(yáng)能電站和電網(wǎng)系統(tǒng)。

 

（四）預(yù)測(cè)和管理

 

人工智能在能源領(lǐng)域可以進(jìn)行能源流的預(yù)測(cè)和管理，通過(guò)建立預(yù)測(cè)模型，收集大量有關(guān)天氣、環(huán)境、大氣條件以及新能源電站和電網(wǎng)運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)，解決能源流的預(yù)測(cè)和管理問(wèn)題，確保供需始終處于均衡狀態(tài)，以便實(shí)時(shí)匹配空間和時(shí)間的需求變化。比如太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源對(duì)天氣狀況有非常高的依賴(lài)度，因此，有效的天氣預(yù)報(bào)是可再生能源生產(chǎn)中不可或缺的重要部分。

 

案例1：BP“里程”人工智能系統(tǒng)

 

在紐約和芝加哥的加油站，BP開(kāi)始配置使用名為“里程”的人工智能系統(tǒng)的加油泵，來(lái)提升消費(fèi)者的互動(dòng)體驗(yàn)。在加油的同時(shí)，“里程”會(huì)問(wèn)候消費(fèi)者，提供小娛樂(lè)，提供折扣優(yōu)惠，并將消費(fèi)者連接到社交平臺(tái)。除了了解消費(fèi)者的消費(fèi)模式外，這種互動(dòng)智能技術(shù)還可以改變消費(fèi)者對(duì)傳統(tǒng)加油站的觀(guān)念，吸引他們進(jìn)行二次消費(fèi)。而在電力市場(chǎng)，消費(fèi)者會(huì)在電網(wǎng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)流。目前有些供應(yīng)商已經(jīng)開(kāi)始安裝智能電表，實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)流，這不僅有助于預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，還可以預(yù)測(cè)消費(fèi)習(xí)慣。

 

案例2：IBM“深雷”產(chǎn)品

 

IBM計(jì)劃推出一款名為“深雷”的新產(chǎn)品，以提供0.2～1.2英里范圍內(nèi)的精確天氣預(yù)報(bào)，該技術(shù)整合了數(shù)十種預(yù)測(cè)模型，收集了大量有關(guān)天氣、環(huán)境、大氣條件以及太陽(yáng)能電站和電網(wǎng)運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)源。IBM還在可再生能源預(yù)測(cè)領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的合作研究，有超過(guò)200個(gè)項(xiàng)目使用其太陽(yáng)能和風(fēng)能預(yù)測(cè)技術(shù)，并與美國(guó)能源部合作，利用人工智能來(lái)優(yōu)化清潔能源應(yīng)用。IBM聲稱(chēng)其人工智能天氣模型比坊間的太陽(yáng)能和風(fēng)能預(yù)測(cè)模型還要精確。

 

案例3：Stem雅典娜項(xiàng)目

 

位于加利福尼亞州的Stem公司開(kāi)發(fā)了代號(hào)為雅典娜（Athena）的項(xiàng)目。項(xiàng)目利用人工智能繪制出能源的使用情況，并允許客戶(hù)跟蹤能源價(jià)格的波動(dòng)，從而更有效地使用被儲(chǔ)存的能源。Stem已經(jīng)從包括美國(guó)能源部、GE Ventures和新加坡主權(quán)財(cái)富基金淡馬錫控股在內(nèi)的多家投資者那里融到了超過(guò)3700萬(wàn)美元的資金。Stem開(kāi)發(fā)的AI平臺(tái)Athena可以為企業(yè)提供實(shí)時(shí)的自動(dòng)化能源優(yōu)化管理服務(wù)。該系統(tǒng)每秒鐘都會(huì)獲取太陽(yáng)能發(fā)電廠(chǎng)和電網(wǎng)負(fù)載數(shù)據(jù)，并根據(jù)電費(fèi)、天氣預(yù)報(bào)等各種外部數(shù)據(jù)，分析未來(lái)電價(jià)的變化走向，進(jìn)行電力的發(fā)送或存儲(chǔ)，使企業(yè)儲(chǔ)能價(jià)值最大化。據(jù)公司稱(chēng)，盡管該系統(tǒng)投入會(huì)增加企業(yè)20%的成本，但其智能儲(chǔ)能解決方案可以節(jié)省企業(yè)高達(dá)30%的能源成本。

 

案例4：Nnergix能源預(yù)測(cè)平臺(tái)

 

西班牙初創(chuàng)公司Nnergix成立于2013年，利用天氣數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行能源預(yù)測(cè)。公司開(kāi)發(fā)的Sentinel Weather平臺(tái)可以訪(fǎng)問(wèn)全球的天氣歷史數(shù)據(jù)和天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)預(yù)測(cè)天氣變化對(duì)可再生能源產(chǎn)能的影響，可以預(yù)測(cè)每小時(shí)的發(fā)電量，從而提升電廠(chǎng)發(fā)電效率，并降低運(yùn)營(yíng)成本。目前，公司客戶(hù)已覆蓋20多個(gè)國(guó)家，已累計(jì)融資72萬(wàn)歐元。

 

案例5：Alphabet's Nest智能恒溫器

 

美國(guó)Alphabet智能家居子公司Nest開(kāi)發(fā)的一款智能恒溫器能夠通過(guò)自動(dòng)適應(yīng)用戶(hù)行為，達(dá)到減少能源耗費(fèi)的目的。智能恒溫器在被安裝到用戶(hù)家里之后就開(kāi)始學(xué)習(xí)居住者的生活習(xí)慣，并相應(yīng)地調(diào)整溫度。Nest表示，該公司的技術(shù)已經(jīng)為用戶(hù)節(jié)省了10%～12%的取暖費(fèi)。

 

案例6：Google Sunroof（谷歌天窗）

 

谷歌發(fā)布了一個(gè)名為Sunroof的工具，來(lái)計(jì)算太陽(yáng)能對(duì)美國(guó)家庭的影響。該項(xiàng)目采用了若干因素來(lái)計(jì)算使用太陽(yáng)能能夠節(jié)省下來(lái)的資金，這些因素包括天氣數(shù)據(jù)、電費(fèi)、3D建模和陰影計(jì)算。

 

（五）生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)和能耗管理

 

云計(jì)算、數(shù)字平臺(tái)、機(jī)器人和算法分析的人工智能技術(shù)在能源行業(yè)中的應(yīng)用大大改善了能源行業(yè)的建設(shè)、運(yùn)行、管理等水平，包括提升企業(yè)的用能管理效率，促進(jìn)電廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理的智能化等。

 

案例1：谷歌DeepMind優(yōu)化改進(jìn)能源管理

 

2017年10月，Google公布消息稱(chēng)，資料中心耗電指標(biāo)PUE值達(dá)到1.11的高效率。Google利用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)管理數(shù)據(jù)中心，讓冷卻設(shè)備耗電減少了40%。公司自2016年起便開(kāi)始結(jié)合AI技術(shù)，開(kāi)發(fā)自家資料中心專(zhuān)用的推薦系統(tǒng)，改善Google資料中心的能源效率。公司AI技術(shù)的運(yùn)作原理是：每隔5分鐘，該系統(tǒng)通過(guò)當(dāng)?shù)刭Y料中心內(nèi)部布建的感測(cè)器撈取運(yùn)作資料，并且匯入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，預(yù)測(cè)未來(lái)維運(yùn)工作對(duì)能源消耗帶來(lái)的影響。評(píng)估多種可能組合后，系統(tǒng)會(huì)揀選出最佳解決方案。該方案既符合安全限制，同時(shí)又能滿(mǎn)足最小耗能的條件。接著本地資料中心冷卻系統(tǒng)便自動(dòng)套用AI設(shè)計(jì)出的新規(guī)則，調(diào)整冷卻系統(tǒng)的運(yùn)作。

 

案例2：Raycatch利用AI優(yōu)化電廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)

 

以色列初創(chuàng)公司Raycatch成立于2015年，用人工智能技術(shù)進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電廠(chǎng)的管理與運(yùn)營(yíng)。公司推出了基于AI的診斷和優(yōu)化解決方案，可獲取并分析太陽(yáng)能發(fā)電廠(chǎng)所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并對(duì)日常管理進(jìn)行優(yōu)化和指導(dǎo)。公司目前在全球范圍內(nèi)管理著約1吉瓦的光伏項(xiàng)目，覆蓋35000個(gè)逆變器和400萬(wàn)塊控制面板，客戶(hù)包括Enlight、ARAVA POWER、EDF、通用電氣等大型公司。2018年11月，公司獲得BayWa re Energy Ventures和DSM Venturing領(lǐng)投的430萬(wàn)美元B輪融資，目前已累計(jì)融資730萬(wàn)美元。

 

（六）優(yōu)化能源項(xiàng)目開(kāi)發(fā)

 

在可再生能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、能源設(shè)備和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，人工智能正在發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

 

案例1：Energsoft利用AI進(jìn)行儲(chǔ)能設(shè)備研發(fā)

 

美國(guó)西雅圖初創(chuàng)公司Energsoft成立于2018年，公司推出的基于AI驅(qū)動(dòng)的SaaS平臺(tái)為制造和使用儲(chǔ)能設(shè)備的公司提供先進(jìn)的可視化和分析工具。公司的使命是創(chuàng)新并幫助發(fā)現(xiàn)能夠以低成本生產(chǎn)和儲(chǔ)存可再生能源和清潔能源的新材料。該AI平臺(tái)可追蹤并分析數(shù)千個(gè)電池、超級(jí)電容器和儲(chǔ)能系統(tǒng)，覆蓋從早期研發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)管理等全流程，可幫助用戶(hù)找出工業(yè)設(shè)計(jì)的問(wèn)題，例如材料選擇或制造過(guò)程，可以降低開(kāi)發(fā)成本，并縮短產(chǎn)品上市的周期。目前公司已籌集17萬(wàn)美元的融資。

 

案例2：HST Solar利用AI優(yōu)化能源項(xiàng)目設(shè)計(jì)

 

美國(guó)初創(chuàng)公司HST Solar專(zhuān)注于太陽(yáng)能電廠(chǎng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和工程服務(wù)。通過(guò)該公司的平臺(tái)，用戶(hù)輸入基本信息，例如站點(diǎn)位置和有關(guān)要安裝的設(shè)備詳細(xì)信息等，隨后公司的AI算法將對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，給出太陽(yáng)能電廠(chǎng)每個(gè)部分的建設(shè)方案，并可細(xì)化到每個(gè)太陽(yáng)能電池板的特定方向和傾斜角度，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的最大化，同時(shí)最大限度地減少?gòu)?qiáng)風(fēng)等其他因素的影響。據(jù)公司稱(chēng)，與人類(lèi)工程師設(shè)計(jì)的系統(tǒng)相比，AI設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)可以將可再生能源的生產(chǎn)成本降低10%～20%。

 

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

 

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是21世紀(jì)的重大創(chuàng)新，是實(shí)體消費(fèi)產(chǎn)品連接到網(wǎng)絡(luò)，并開(kāi)始通過(guò)傳感器和致動(dòng)器的裝置相互溝通。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)對(duì)能源行業(yè)產(chǎn)生了影響，其影響力還將繼續(xù)增長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)智能電網(wǎng)的投資和對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的充分利用，我們將能夠充分利用太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源技術(shù)，創(chuàng)造更加美好的未來(lái)。當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)在能源行業(yè)的應(yīng)用主要集中在智能電網(wǎng)、智能家居、智慧建筑、智慧能源環(huán)保等方面。

 

（一）提高能效

 

能源效率在很大程度上取決于能源使用高峰時(shí)間。對(duì)于工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，效率尤為重要，因?yàn)楦偷某杀旧a(chǎn)更多的產(chǎn)品，意味著更高的利潤(rùn)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠使個(gè)人和企業(yè)的能源使用量大幅降低，通過(guò)傳感器可以監(jiān)控照明、溫度、能源使用情況等數(shù)據(jù)，并通過(guò)智能算法處理數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)管理。

 

案例1：E.ON建物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

 

日前，德國(guó)意昂集團(tuán)E.ON與美國(guó)Sight Machine公司建立了合作伙伴關(guān)系，創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以提高生產(chǎn)效率，例如，通過(guò)軟件預(yù)測(cè)電力需求或控制家用電器。Sight Machine開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)使用人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和高級(jí)分析來(lái)幫助解決質(zhì)量和生產(chǎn)力方面的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。雙方表示，這意味著來(lái)自工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域的客戶(hù)可以智能化地提高單臺(tái)機(jī)器和整個(gè)工廠(chǎng)的效率，從而節(jié)省能源成本。意昂集團(tuán)將在自有的Optimum平臺(tái)上推廣該技術(shù)，通過(guò)將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可操作的信息，客戶(hù)可以更直觀(guān)地查看能源流并識(shí)別潛在的改進(jìn)方案。

 

案例2：施耐德電氣EcoStruxure能效管理

 

2016年，施耐德電氣推出了面向樓宇、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)和電網(wǎng)四大終端市場(chǎng)的EcoStruxure能效管理架構(gòu)和平臺(tái)。基于該平臺(tái)，工業(yè)企業(yè)可以提前維護(hù)設(shè)備，減少計(jì)劃外停機(jī)，酒店、醫(yī)院和機(jī)場(chǎng)等樓宇管理者可以查詢(xún)所有場(chǎng)所的運(yùn)行情況以提高能源使用效率。施耐德最新發(fā)布EcoStruxure for Building 2018，通過(guò)開(kāi)放式端到端IP架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的快速連接，且更易于收集數(shù)據(jù)，并加快調(diào)試和變更速度；利用樓宇管理系統(tǒng)可無(wú)縫連接建筑內(nèi)部與第三方系統(tǒng)和設(shè)備，集中控制并強(qiáng)化協(xié)作。此外，EcoStruxure for Building 2018基于云架構(gòu)和大數(shù)據(jù)分析服務(wù)的集團(tuán)級(jí)能源管理平臺(tái)，為用戶(hù)提供能源信息的存儲(chǔ)和展示、指標(biāo)智能預(yù)測(cè)、能效診斷和專(zhuān)家顧問(wèn)服務(wù)，助力企業(yè)挖掘節(jié)能潛力并達(dá)成能效目標(biāo)。

 

（二）智能家居和智能能源管理系統(tǒng)

 

隨著人們生活水平不斷提高和科技發(fā)展，家庭智能化已經(jīng)成為一種全新的發(fā)展趨勢(shì)。在智能家居中融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可促使家居也具有智慧功能，這些高科技家庭自動(dòng)化系統(tǒng)自備感應(yīng)功能實(shí)現(xiàn)人對(duì)家居的實(shí)時(shí)控制，在數(shù)字化屏幕上清晰顯示節(jié)能方案、賬單等信息。在德國(guó)，越來(lái)越多的家庭開(kāi)始安裝智能家居系統(tǒng)。2015年安裝智能家居系統(tǒng)的家庭還不到100萬(wàn)，預(yù)計(jì)到2020年將有550萬(wàn)家庭安裝。智能照明系統(tǒng)目前最為普遍，諸如BSH、LG、GE等制造商都將自己的產(chǎn)品接入到互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上。

 

案例1：德國(guó)意昂E.ON家庭能源管理系統(tǒng)

 

德國(guó)意昂集團(tuán)E.ON和美國(guó)巨頭微軟合作，為家用電子設(shè)備生產(chǎn)數(shù)字儀表板，這些家用電子設(shè)備包括從加熱系統(tǒng)到太陽(yáng)能電池板、電池存儲(chǔ)系統(tǒng)再到電動(dòng)汽車(chē)的各種產(chǎn)品。家庭能源管理系統(tǒng)將在今年推向市場(chǎng)，到時(shí)會(huì)成為大型德國(guó)公用事業(yè)公司提供的一系列產(chǎn)品中的亮點(diǎn)。歐洲市場(chǎng)每年對(duì)家庭管理系統(tǒng)的需求是4萬(wàn)個(gè)，未來(lái)3年內(nèi)可能會(huì)增長(zhǎng)到至少20萬(wàn)個(gè)。另外，意昂集團(tuán)已經(jīng)與能源管理公司Tado和智能家居公司Nuki等合作，為客戶(hù)提供恒溫器和電子門(mén)鎖等智能產(chǎn)品。

 

案例2：德國(guó)初創(chuàng)公司Sonnen家庭電池能量墻

 

目前，德國(guó)初創(chuàng)公司Sonnen已成為家庭電池能量墻（Powerwall Home Battery）領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，其產(chǎn)品規(guī)模占據(jù)了全球家庭光伏儲(chǔ)能市場(chǎng)將近四分之一的份額。Sonnen首先以解決家庭屋頂光伏應(yīng)用對(duì)儲(chǔ)能的需求為切入點(diǎn)。由于光伏發(fā)電的高峰是白天，而家庭的用電高峰卻在晚上，因此發(fā)電和用電高峰之間存在錯(cuò)位，即使將白天的電力出售給電網(wǎng)，晚上再由電網(wǎng)供電，也仍然要支付由電網(wǎng)成本導(dǎo)致的出售價(jià)格低于買(mǎi)入價(jià)格的價(jià)差。而通過(guò)家庭儲(chǔ)能則可以將白天的光伏電力存儲(chǔ)起來(lái)留待晚上使用，這樣就能顯著降低家庭的電費(fèi)支出。此外，Sonnen在家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步集成了家庭智能能源管理系統(tǒng)，最多可與三個(gè)家庭用電系統(tǒng)（如洗衣機(jī)、烘干機(jī)等）相連接，當(dāng)存在富余光伏電量時(shí)，該家庭智能能源管理系統(tǒng)啟動(dòng)并運(yùn)轉(zhuǎn)，在一定程度上降低了對(duì)儲(chǔ)能電池容量的需求。

 

（三）智能電表

 

智能電表是物聯(lián)網(wǎng)流行的應(yīng)用之一，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、監(jiān)測(cè)，提升利用效率，減少能源損耗等。智能電表在智能電網(wǎng)發(fā)展和未來(lái)能源管理方面具有重要作用。

 

案例：東京電力公司（TEPCO）智能電表應(yīng)用

 

TEPCO委托瑞士電表廠(chǎng)商Landis+Gyr架設(shè)的智能電網(wǎng)已是目前全世界規(guī)模最大的公用事業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程，這項(xiàng)電網(wǎng)工程預(yù)定于2020年完工。負(fù)責(zé)架設(shè)東京電力公司智能電網(wǎng)工程的Landis+Gyr目前已完成1000萬(wàn)套智能電表與裝置的安裝。當(dāng)電網(wǎng)部署完成后，將涵蓋超過(guò)2700萬(wàn)套電表以及其他物聯(lián)網(wǎng)裝置。這套電網(wǎng)系統(tǒng)使用了Landis+Gyr的IPv6多重技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，并透過(guò)RFMesh、G3PLC以及蜂巢式網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)所提供的Wi-SUN聯(lián)機(jī)，連接公用事業(yè)及消費(fèi)者裝置。目前東京電力公司智能電網(wǎng)每天可傳輸5.13億筆讀取數(shù)據(jù)，并且還在朝13億筆的目標(biāo)邁進(jìn)，而這所有的信息都會(huì)通過(guò)Landis+Gyr的前端（head-end）系統(tǒng)以及電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理解決方案進(jìn)行處理。

 

四、其他數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用案例

 

案例1：RegModHarz項(xiàng)目

 

2008年，德國(guó)聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)和技術(shù)部啟動(dòng)了“E-Energy”計(jì)劃，目標(biāo)是建立一個(gè)能基本實(shí)現(xiàn)自我調(diào)控的智能化電力系統(tǒng)，而信息和通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)此目的的關(guān)鍵。由“E-Energy”計(jì)劃支持的位于德國(guó)中北部哈茨山脈的可再生能源示范項(xiàng)目——RegModHarz項(xiàng)目，就是將新能源最大化利用的典型案例。項(xiàng)目中的虛擬電廠(chǎng)與分散式電源進(jìn)行通訊連接。與原有的傳統(tǒng)大型發(fā)電場(chǎng)不同的是，由于新能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)變化較快，安全、穩(wěn)定性高的傳輸技術(shù)非常必要。所以在此項(xiàng)目中制定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，使得虛擬電廠(chǎng)對(duì)于數(shù)據(jù)變化能夠快速反應(yīng)。在考慮發(fā)電端的同時(shí)，虛擬電廠(chǎng)還關(guān)注用電側(cè)的反應(yīng)。在哈茨地區(qū)的案例中，家庭用戶(hù)安裝的能源管理系統(tǒng)被稱(chēng)為“雙向能源管理系統(tǒng)”（BEMI）。資料顯示，用戶(hù)安裝的能源管理系統(tǒng)每15分鐘儲(chǔ)存用戶(hù)用電數(shù)據(jù)，記錄用戶(hù)每天的用電習(xí)慣，并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)教摂M電廠(chǎng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。同時(shí)，BEMI系統(tǒng)還可以在電價(jià)發(fā)生變動(dòng)時(shí)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)控制來(lái)調(diào)控用電時(shí)間和用電量。

 

案例2：NextKraftwerke虛擬電廠(chǎng)

 

在解決由新能源的分散性所帶來(lái)的發(fā)電量不可控的問(wèn)題上，利用信息技術(shù)可以將分散的新能源發(fā)電單元協(xié)調(diào)組織起來(lái)，形成一個(gè)大型的虛擬電場(chǎng)。德國(guó)初創(chuàng)公司NextKraftwerke目前已經(jīng)接入4000多個(gè)新能源發(fā)電單元，總體發(fā)電功率已經(jīng)達(dá)到2.7吉瓦，相當(dāng)于幾個(gè)核電站。其運(yùn)行模式是在每個(gè)發(fā)電單元上安裝一個(gè)叫作“NextBox”的通信和控制組件，Next Box通過(guò)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的加密GPRS（通用分組無(wú)線(xiàn)服務(wù)）信道與中央服務(wù)器相連，一方面將發(fā)電單元的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到中央服務(wù)器，另一方面接收服務(wù)器的控制指令，這樣就可以對(duì)電網(wǎng)以及電力市場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)。

 

案例3：enera區(qū)域電力交易

 

enera示范項(xiàng)目位于德國(guó)下薩克森州的西北部，那里富產(chǎn)風(fēng)電，所以該示范項(xiàng)目將電力系統(tǒng)靈活化作為自己的攻堅(jiān)任務(wù)，以便使區(qū)域內(nèi)的風(fēng)力資源得到最大程度利用。該示范項(xiàng)目將風(fēng)電設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)施以及居民家庭和工商業(yè)電力用戶(hù)連接在一個(gè)區(qū)域性虛擬發(fā)電廠(chǎng)中，為區(qū)域內(nèi)的能源產(chǎn)品提供了一個(gè)數(shù)字市場(chǎng)平臺(tái)。智能電表和電網(wǎng)中的約1000個(gè)電子節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)確地記錄了電力消耗的時(shí)間、地點(diǎn)和數(shù)量，相關(guān)的技術(shù)實(shí)施將根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息自動(dòng)采取響應(yīng)措施。靈活的工業(yè)企業(yè)安裝了相應(yīng)的調(diào)控技術(shù)，可根據(jù)綠色電力的供求情況來(lái)調(diào)控工廠(chǎng)的生產(chǎn)；靈活的峰谷電價(jià)鼓勵(lì)消費(fèi)者盡量錯(cuò)峰用電，例如在風(fēng)力較大的時(shí)候?yàn)殡妱?dòng)車(chē)充電等。該示范項(xiàng)目還將建立一個(gè)智能家用App系統(tǒng)，讓電力消費(fèi)者合理避峰，通過(guò)太陽(yáng)能儲(chǔ)存裝置或夜間儲(chǔ)能采暖裝置等手段節(jié)省電費(fèi)。該示范項(xiàng)目共有63個(gè)合作伙伴，資助資金為5200萬(wàn)歐元。

 

五、結(jié)語(yǔ)

 

國(guó)際上能源數(shù)字化在多種場(chǎng)景下的前沿應(yīng)用充分表明，數(shù)字化技術(shù)與能源產(chǎn)業(yè)相互滲透、深度融合，能源數(shù)字化應(yīng)用越來(lái)越廣泛，改變著能源生產(chǎn)、輸送、交易、消費(fèi)和組織管理等模式。步伐超前的國(guó)際能源企業(yè)正順應(yīng)能源數(shù)字化革命的大勢(shì)，積極關(guān)注、研究和利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術(shù)，并將這些技術(shù)進(jìn)行組合應(yīng)用于不同的場(chǎng)景，驅(qū)動(dòng)自身轉(zhuǎn)型升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展。

 

從應(yīng)用的細(xì)分領(lǐng)域看，目前數(shù)字化技術(shù)在油氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用和創(chuàng)新較多，中間貿(mào)易環(huán)節(jié)的應(yīng)用正在起步，在下游環(huán)節(jié)的應(yīng)用有限；在電力領(lǐng)域電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用相對(duì)多，廠(chǎng)站側(cè)應(yīng)用相對(duì)尚少。隨著分布式能源的發(fā)展，用數(shù)字技術(shù)連接、智能管理分布式能源生產(chǎn)和消費(fèi)單元，并促進(jìn)交易的應(yīng)用將日益廣泛。

 

在國(guó)內(nèi)，能源業(yè)界也已普遍高度關(guān)注能源數(shù)字化，在油氣勘探開(kāi)發(fā)、智能電網(wǎng)、智慧電廠(chǎng)、電動(dòng)汽車(chē)車(chē)聯(lián)網(wǎng)以及原油貿(mào)易等領(lǐng)域有不同程度地應(yīng)用，并著手相關(guān)戰(zhàn)略布局，但總體上尚在探索階段，缺乏良好商業(yè)示范。能源企業(yè)需要更加積極地?fù)肀?shù)字化，認(rèn)真吸收國(guó)外前沿應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自身發(fā)展階段、市場(chǎng)定位、比較優(yōu)勢(shì)等特點(diǎn)，找到適宜的數(shù)字化路徑選擇和著力重點(diǎn)。同時(shí)，能源主管部門(mén)需要提前研究數(shù)字化對(duì)制度設(shè)計(jì)、體制機(jī)制和監(jiān)管等方面的可能影響，努力用新技術(shù)手段破解一些政策制定和監(jiān)管中的困局，并有效推動(dòng)國(guó)內(nèi)能源數(shù)字化的進(jìn)程和發(fā)展方向。

 

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原文首發(fā)于《能源情報(bào)研究》2019年2月

 

原標(biāo)題:獨(dú)家 | 能源數(shù)字化趨勢(shì)及前沿應(yīng)用