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需要通过数字化技术的计算能力让用能更加精准

2019-11-29 00:15

2017-2021全球电网管理对物联网需求年增率达35.7%_

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电工电气网】讯

电池储能、智能电表与电动汽车的应用与未来发展

2017年9月20日

停电总是让人手足无措,而在今年年初大家尝鲜数字化技术的窗口——国际消费类电子产品展览会上,主会场的突发停电,则让人们更加明确地意识到,没有电,再强悍、再酷炫的技术也都无从谈起。

能源结构的变化将给电网带来深刻影响。施耐德电气中国区副总裁、能源事业部负责人乔轶才表示,未来电力世界将更加低碳化、数字化、分散化。整个电能的生态也会变得非常复杂,要求互联互通,具有大量计算的能力和预测能力,平衡电网的变动。电力物联网市场到底有多大,乔轶才表示难以估算。不过,毫无疑问这其中蕴含着巨大的投资机会。不管是千亿美元的智能电网市场,还是微电网市场,对互联互通产品、边缘控制产品、软件产品都有大量需求。

2018年3月27日

国际市场研究机构Research and Markets日前发布报告称,2017-2021年,全球电网管理领域对物联网市场需求年复合增率预计高达35.7%。 报告中指出,个性化用户偏好是促进这一市场快速增长的主要原因之一。个性化客户对电力的偏好越来越多,有望推动全球物联网在能源电网管理中的发展。尤其是,大型商业客户更喜欢利用可再生能源来实现企业可持续发展目标,而一些住宅用户喜欢太阳能来为房屋供电。城镇电网也越来越倾向于定制化服务,包括微电网、可再生能源服务和智能城市服务等形式来满足用户个性化需求。 另一方面,智能电网是电网市场的一大发展趋势。智能电网可以整合所有连接到它的用户的动作和响应,包括发电机和消费者,并相应地采取行动。这些智能电网能够有效地提供可持续、安全和经济的电力供应。 此外,报告还指出,这一市场上的一大挑战是关于数据和网络安全性的担忧。电力行业通常使用过时的软件和硬件,这使得电网基础设施易受黑客攻击。 物联网设备具有内置登录凭据,这些凭据很少被所有者或操作员更改。这样就大大提高整个系统的安全性。同时,电力公司都在加强能源网络安全、防范黑客方面投入大量资金。 从企业来看,埃森哲、思科、英特尔、施耐德电气、西门子、Actility、博世、华为、Sierra Wireless、Texas Instruments和ThingWorx等将成为全球领先的物联网技术供应商。来源:电缆网

另据相关研究数据显示,未来电力需求的增长速度将是能源需求增幅的两倍。

电力物联网将改变电力的未来。

随着大量的可再生能源引入电网,保持高质量电力的稳定供应正成为一个更大的全球性挑战。高品质的电力在电压和频率方面都是很稳定的,这也是电源必不可少的特性。而采用新能源配套使用的储能系统克服这一挑战的需求正在上升。日立欧洲公司社会创新业务首席数字官兼首席商务官Ram Ramachander日前阐述了日立公司如何开发新电池储能解决方案、扩展智能电表和电动汽车计划的努力,并对能源的未来发展进行了展望 网络连通性和前所未有的数据量正在使许多行业发生革命性改变,能源也不例外。数字化正在改变人们生产、分配和管理能源的方式。人工智能和机器学习可实现整个能源网络的预测性维护,而电池储能技术则可实现可再生能源的集成。在家庭应用中,安装智能电表,计划购买电动汽车。这些进步促使能源实现民主化,让消费者成为既是生产者又是能源消耗者。随着技术不断变化,下一个发展将会发生在哪里?日立公司与咨询机构弗若斯特沙利文(Frost & Sullivan)公司合作撰写的最新白皮书探讨了这些问题。这个调查研究强调了创新快速发展的三个领域:电池储能的蓬勃发展,智能电表的广泛应用,以及进入电动汽车的时代。电池储能的繁荣发展 电池储能是将可再生能源成功整合到电网的关键。其存储能量的能力可以为电网提供平滑、拥塞管理和频率调节服务,这对电源的有效整合至关重要。这些进步取决于电池技术的发展。新的锂离子电池延长了产品寿命,提高了储能容量,缩减了体积,而先进的电池管理系统通过关税价格跟踪和套利服务最大限度地节省了成本。 在未来,一旦降低前期成本,安装自己的储能系统的消费者将看到显著的成本节约,以及通过基于云计算的社区销售回电网来创造收入的能力。这些社区不仅可以接入家庭,还可以接入电动汽车,从而允许采用电网充电点进行廉价和绿色的充电。区块链技术目前正在用于试点项目,为已安装和连接太阳能电池板、储能系统、电动车的消费者提供互联网对等能源交易所需的信任层。 报告指出,“为什么电池储能对未来的能源路线图如此重要?它有双重用途。首先,它促进了间歇性可再生能源的整合,同时可以创造收入。电池储能推动2020年以后住宅储能系统的大规模市场采用。到2025年,我们预计住宅储能将成为所有可再生能源项目的一个综合和必不可少的组成部分。” 智能电表的应用日益广泛 智能电表是智能电网和数字能源的基石之一,因为它们产生了大量的数据。随着越来越多的用户通过智能仪表连接,系统可用的数据量也随之增加。智能电表的重要性在于其简单性。与电池储能和电动汽车相比,其进入门槛较低(前期成本通常由能源供应商承担),这意味着它们有可能对普通消费者产生最直接的影响。在欧洲,欧盟对智能电表安装有着强力的监管,瑞典、意大利和芬兰等国家已经接近100%的智能电表普及率,并在客户参与和积极的能源管理举措方面受益。 随着越来越多的智能电表的安装,向数字零售服务开放的大门,例如关税优化、客户参与和物联网技术。在这些优势中,物联网技术可能是最令人兴奋的:智能电表在消费层面提供网关服务,如对商业和工业客户的需求响应、远程楼宇控制、家庭能源管理和能源优化。创造效率的机会是巨大的。进入电动汽车的时代 “能源行业的电气化是一个转型趋势。电动汽车的应用增长迅速加快,2017年全球电动汽车销量超过100万辆。汽车行业本质上以客户为中心,并且节奏快,企业通过投资研发和积极推广电动车来应对这一变化。再加上各国政府制定了禁止内燃机汽车销售的目标,推动了电动汽车市场的发展。 电子机动和能源的融合是明确的。将有机会解决充电基础设施和电网平衡问题,以及部署数以百万计的电动汽车,创建分布式储能网络。电动汽车、太阳能光伏发电和家庭储能的整合推动了车辆到家庭概念的出现。V2H解决方案可最大限度地提高电动汽车所有者的能源效率和成本节省,因为能源将在低价时段从电网中释放,并储存在电动车辆中,并在高峰时段将电能回收到电网,创造收入。2020年以后,电动汽车用于电网服务的多余存储的电能提供给家庭、商业设施和公共充电基础设施。一旦能够利用电动汽车作为创收手段的能力得以大规模实现,就可以缓解前期成本高昂的挑战,到2025年,预计每年新车的需求量将上升至近2000万辆。对能源的未来发展的展望 这三个领域代表了数字能源领域最热门的创新机会。据预测,到2025年,智能能源基础设施的价值每年至少可以达到1.5万亿美元,从商业、客户和社会的市场机会和效益来看。致力于让人们的生活更加可持续发展不再是一种选择,而是一个真正推动利用智能技术的发展来最大限度地利用可再生能源的机会。能源数字化转型背后的动力和机遇是巨大的,政府、企业和消费者必须为此共同努力。来源:中国储能网

“电能是基础。”法国工业巨头施耐德电气中国区高级副总裁、能源事业部负责人徐韶峰向记者表示。“在数字化快速发展的推动下,能源世界将是去中心化的,也将是绿色低碳化的,而这一切的基础是电气化。数字化与电气化就如一枚硬币的两面,互相依存。”

根据《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》,到2020年,清洁能源成为能源增量主体,非化石能源占比达到15%;到2030年,非化石能源占能源消费总量比重达到20%左右。

施耐德电气中国区高级副总裁、能源事业部负责人徐韶峰

能源结构的变化将给电网带来深刻影响。施耐德电气中国区高级副总裁、能源事业部负责人乔轶才在接受21世纪经济报道记者专访时表示,未来电力世界将更加低碳化、数字化、分散化。整个电能的生态也会变得非常复杂,要求互联互通,具有大量计算的能力和预测能力,平衡电网的变动。

徐韶峰还指出,时下被大量研究探讨的分布式能源、可再生能源以及物联网都需要电力更加分布化,在此过程中,需要通过数字化技术的计算能力让用能更加精准、高效。为应对这样的用能需求,未来的电网需要更加柔性、广泛互联、灵活互动。

物联网在电网中的应用,也给电网企业带来挑战。开放的物联网将使得单一主体的经营越来越难以为继。

“未来的电网有可能也像一个大的IT系统一样,更易于扩展。同时电网也将是一个数据梳理系统,对广域和分散的数据进行集中的数据处理和分析。”他说道。

电力物联网市场到底有多大,乔轶才表示难以估算。不过,毫无疑问这其中蕴含着巨大的投资机会。不管是千亿美元的智能电网市场,还是微电网市场,对互联互通产品、边缘控制产品、软件产品都有大量需求。

不久前,国家电网提出“建设世界一流城市配电网”计划,将用4年左右的时间,在包括北京、天津、上海等在内的10个大型城市建设世界一流城市配电网,重点提高网架结构、设备技术、精益运维和智能互动服务水平,进而提升这些城市的电网可靠性和供电质量。

单一主体经营难以为继

徐韶峰解释称,电网就像高速公路,容量有限,当某一点的需求非常集中时,路的输送能力取决于响应能力和响应速度。为解决电网响应问题,也是助力“建设世界一流城市配电网”计划推进的有效措施,施耐德电气于近期对基于物联网的EcoStruxure™电网架构进行了升级,以推进电网数字化进程,实现更高等级的资产管理,并提升电网运营效率与灵活性。

《21世纪》:未来可再生能源的发展将对电网产生哪些影响?

据了解,新一代基于物联网的EcoStruxure电网架构在互联互通的产品层,将由数字化产品进行数据的分析采集;在边缘控制层,通过覆盖从电表到配电网的中高压变电站的各级别边缘控制软件,对电网运营进行实时监测和控制;在应用、分析与服务层,系统通过如微电网管理顾问等应用,不但可以帮助系统更好地提高分布式能源的接入,更可以借助分析以及专家技术的数字化服务为配网提供电网运行辅助/增值服务。可靠性、灵活性、安全性和自愈性正是升级后EcoStruxure™电网架构的主要特点。徐韶峰向记者解释,自愈就是当电网出现故障的时候,系统能够自动地把故障尽快进行隔离,并确保电网恢复正常安全可靠的状态。

乔轶才:根据国家战略,2030年非化石能源在一次能源中的比重将提升到20%左右。分析师预计,到2030年,可再生能源行业占新增生产力的比重将高达50%,也就是说未来在能源领域的新投资,基本上都是以新能源为主。

徐韶峰认为,互联网技术的应用已经进入下半场,更多企业在尝试用物联网的技术和思维来解决行业问题。但必须注意到的是,物联网的基础就是互联互通产品层的产品。基于此,此次全系列产品的数字化升级,也是施耐德电气EcoStruxure电网架构升级中的重要改变之一。

能源生产来源的变化,将给整个电网带来非常深刻的变化。过去,从电厂集中发电、输电到终端用户用电都是一个单向流动的过程,相对来讲比较简单,整个供电过程是连续性的。但这样生产和输送能源的方式也带来了一些不利于可持续发展的问题,比如目前的雾霾、地球温度的上升等,且化石能源是有限的。

他表示,在强化“物”和“联”的基础上,挖掘更高层次的数据分析,从思想到技术,到产品和方案的落地,再到后期建立模型通过算法深挖数据背后的能力为客户提高效益将是他所在的能源事业部甚至整个施耐德电气未来的工作重心。

目前新能源主要以太阳能和风能为主,其他新能源所占比例比较小。新能源发电的间歇性对整个电网的架构模式产生了比较大的冲击,未来随着可再生能源使用量的增加,将要求整个电网更加灵活,更加智能化。

近年来,从可再生能源的使用、电动汽车和电能替代,让电网需求侧变得更加复杂。在此情况下,一种能源消费新形态——能源“产消者”应运而生。用户开始可以以微电网的形式参与到电网之中。例如,一栋建筑可能既是能源的消费者,也是能源的生产者。它在消耗能源的同时,也可以通过安装在楼顶甚至楼的外立面的太阳能电池板进行发电,并返售给电网。

同时需求侧的变化也比较大。由于可再生能源的发展,很多用户可以考虑能源的自给自足。埃森哲2015年的报告显示,57%的消费者考虑在用电方面实现自给自足。目前江苏很多工厂纷纷在屋顶铺设太阳能,这将是非常强劲的市场需求。

这种改变给电网响应速度,以及信息的双向传输都带来了全新的挑战。徐韶峰坦言,对于电力企业和物联网企业来说,这既是挑战,也是机遇。

但这类市场需求将导致需求侧也变得比较复杂。在太阳能发电不足的时候,要去电网买电;太阳能发电足的时候,要向电网售电;某些时段存在电网和太阳能同时长期供电的情景,那么什么时候能从太阳能发电切换到市电,什么时候从市电切换到太阳能发电?

“需求侧的用户需要一个非常切实可行,易于实施的方案,也需要更简单直观的看到电网模式转变带来的收益。”他表示,对于施耐德电气,推进电网解决方案的难点在于后期运营,以及对新事物的资产收益的计算以及回报。“对于微网投资,可以借鉴的经验少,验证也少。但是随着数字化的发展,借助数字化的手段,通过建模及其他方式,我们验证的速度会比以前更快。”

此外,如果真正想要完全做到能源的自给自足,必须要配置一些能源存储的设备。在可再生能源发电比较充足的时候,把电力存储下来,需要出售的时候再放出去。

美国市场研究机构Navigant Research日前发布的报告显示,截至今年第二季度,全球已跟踪微电网项目数量达到2134个,累计产能达到24.98GW,包括正在开发中,拟议的微电网容量和239个新项目,累计增加产能959.7GW。预计到2027年全球微电网市场规模将达到309亿美元。

总体来讲,整个电能的生态将会变得非常复杂,要求互联互通,具有大量计算的能力和预测能力,平衡这一切的变动。

“微电网的发展效率将逐渐加快,这是大势所趋。EcoStruxure电网的第三层架构中的微电网管理顾问,正是我们针对这一趋势的解决之道。”徐韶峰介绍,微电网管理顾问将为电力企业、售电公司进行分布式能源的优化整合、负荷塑形参与需求侧电力市场交易,改善能源结构,优化成本,实现更高等级的资产管理、电网运营和电网灵活性,是新一代售电公司配网运行的有效平台。徐韶峰表示,“施耐德电气希望通过颠覆性技术创新及丰富数字化产品基础,紧抓行业浪潮,携手合作伙伴拥抱美丽能源新世界。”

《21世纪》:针对未来能源趋势给电网带来的改变,也就是电网将慢慢地变成物联网的一个重要表现形势,电网企业该如何应对?

公司简介

乔轶才:物联网越来越多地应用于电网,将吸引更多的业者进入这一行业,特别是国家还放开售电侧。传统的电网是重资产、单向流动的,但是电网的物联网化会吸引很多非传统电力的业者进入电力电网这个领域。他们也希望通过更加先进的物联网技术,更加先进的控制,更加有效的运营获得更好的利润。

施耐德电气是法国的工业先锋之一。世界500强企业,全球顶级电工企业。

而对于电网,最大的一个挑战就是物联网必然是开放的环境、开放的网络,未来将越来越难做单一主体的经营。作为现有电网的业者,必须要快速地部署物联网方案,接入智能化设备,对存量设备进行智能化改造,部署就地、远程的控制,大规模地部署软件。

19世纪,施耐德电气从事钢铁工业、重型机械工业、轮船建造业;20世纪,从事电力与自动化管理业。在成立的170多年里,施耐德电气遇到过无数次挑战,也做过数次重大战略选择,集团已经成长为行业领导者。为客户提供安全、可靠、高效的能源。随着在中国业务的成功开展,施耐德电气更加重视在中国的发展,并愿意以进一步的商贸合作为中国的开放和现代化建设做出贡献。

同时,这一切还要兼顾国家对可再生能源消纳的需求。可再生能源的消纳对电网来说也是一大挑战。举个例子,德国是太阳能部署非常普遍的国家,每天中午太阳能产生的电力会过剩。于是德国不得不向邻国输送电力,要求邻国以抽水蓄能等方式,把太阳能电力储存起来。所以供电的连续性和可再生能源消纳之间的矛盾,有可能也是目前电网公司面临的比较大的挑战。当然,其他挑战还包括对原有电网和传统软件系统的改造。

施耐德电气公司为100多个国家的能源及基础设施、工业、数据中心及网络、楼宇和住宅市场提供整体解决方案, 其中在能源与基础设施、工业过程控制、楼宇自动化和数据中心与网络等市场处于世界领先地位,在住宅应用领域也拥有强大的市场能力。2012财年,施耐德在全球的总营收达到240亿欧元,在100多个国家拥有超过140,000名员工。

电力物联网有三大机遇

《21世纪》:电网的这些转变将给施耐德电气带来哪些机遇?

乔轶才:施耐德电气的机遇主要有三个层面:互联互通的产品,边缘控制,应用、分析与服务。

以前电力是单向流动,产品不需要和电网互动,只需接受,不用回馈任何的信息。现在以及将来,整个电网从发电侧到用电侧都会成为智能化的体系,中间存在着大量的能源双向流动。而能源双向流动的前提就是信息的双向流动,所以将来所谓的智能化产品就会面临完全的升级换代的机遇。

电网正在慢慢地变成物联网的一个重要表现形势,就要求我们有很多的通讯设备,去收集讯息,做一定的处理后再上传到软件。目前市场上有很多从事软件业务的公司在能源领域非常活跃,不管是本地软件还是云端软件,这同时也是施耐德电气的机遇。

《21世纪》:如果一个投资者想咨询,针对电力电网行业未来的变化,未来三到五年可以投资哪些比较具体或者说细分的领域,你如何回答?

乔轶才:从产品方面,智慧产品、自动控制与传统产品的结合以及软件产品都是大的投资方向。

从市场角度来看,投资者可以关注智慧电网市场。正如我前面所说,电网的传输方式将从单向变为双向,同时人们对供电的可靠性和连续性要求越来越高,电网就必须变得更加智能化,建设物联网也就成为必然。在建设物联网的过程中,自然会拉动市场需求。

投资者还可以关注微电网领域。一些追求供电自给自足的用户,在用电的同时,也在发电。他们就要建立自己的小网络,也就是微电网。这类微电网的建设及其与电网的互动,就会对互联互通产品、边缘控制产品、软件产品产生大量需求。

而所有这些物联网的建设会产生大量的数据,对数据的分析和处理,也是投资者可以关注的商机。

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