可重塑能源系统
依托信息技术,建立和使用能源互联网最终是为了助推能源革命,即运用互联网的技术和思维解决变革中遇到的主要矛盾和问题。目前来看,虽然进行能源革命在全球已经成为社会共识,但要将其全面推行下去,依然面临一些亟需解决的难题,包括:一是全社会能源需求量庞大,并且浪费严重,效率不高,需要大力推进节能提效;二是我国的能源需求端和供应端存在严重不对称,需要在两者之间建立互联互通;三是随着越来越高比例可再生能源电力的接入,电力生产和供应的分散性和波动性都会提高,现有的电力系统需要进行重构;四是风电场、光伏电站等波动性电源的运行效率和水平还有待提高。
针对上述问题,能源互联网提供了一系列技术手段和解决方案,并且已经在初步应用中被实践证明是行之有效的,取得了不错的实效。
目前,传感技术、智能建筑以及智能家居等技术得以推广,并展示出巨大的节能降耗潜力。德国法兰克福市就启动了一个以互联网为基础的项目,对未来建筑中的能源体系建构进行规划,以实现商业园区等的零排放。此外,苹果公司在2014年6月发布的智能家居管理应用HomeKit,可让用户通过iPhone和iPad等设备实现对门窗、灯光、温控器和插座等的控制。此前的2014年初,谷歌则以32亿美元收购了智能家居公司Nest。该公司生产的智能恒温器内置一套算法,可以“学习”用户的喜好并据此自动控制室温。这些应用和设备既提高了人们生活的便捷度和舒适性,又极大地减少了日常生活中的能源浪费,是通过能源互联网实现节能降耗的典型应用案例。
在重塑电力系统方面,能源互联网将是下一代电力系统的核心技术支撑。借助高速数据传输线路、大容量数据存储设备以及大数据分析技术,未来的电力系统将是高度双向性和智能化的。供需双方的信息保持时时互联互通,电力价格将由供需关系随时调整确定,价格将取代频率成为调节供需平衡的有效信号,从而使电力回归其特有的商品属性。在该系统中,原有商业模式将被打破,并重构出一个以可再生能源发电为核心的生态圈。众多企业创造出各种新的能源应用、配送以及投融资模式,比如美国OPower公司,它通过软件对公用事业企业的能源数据以及其他第三方数据进行挖掘,为用户提供一整套适合于其生活方式的节能建议。
就目前的情况来看,能源互联网在提高可再生能源发电运行效率和降低成本方面的介入程度最深,效果也是最好的。从最初的选址开始,能源互联网就在风电场的建设中有了用武之地。基于高精度风电场功率预测微观选址技术、大数据中的尺度建模技术和卫星遥感的物理建模技术,智慧微观选址模式正在逐步取代花钱、花力气、花时间寻找风资源的传统宏观选址模式,实现以最低的成本快速、精确地找到最优质的风资源。在风电机组运行过程中,现有的技术已经可以对设备进行智能控制,即通过感知并预测设备所处的环境,根据各种风况条件,由系统自动采取不同控制策略,确保做到降载增寿,提高发电效率。此外,众多运维企业通过在风电场安装状态监测和故障诊断系统,并结合资产完整性管理理念,将故障维修从事后转向事前,进行预防性维护,大幅减少停机检修时间。这些技术手段在很大程度上提高了可再生能源发电的运行稳定性,使其成为与传统电厂一样高效可靠电源。
当然,以上只是能源互联网无限潜力中被挖掘出来的一小部分。相信随着技术的进步,它还将释放出更大的能量,彻底摧毁能源行业的封闭桎梏,使更多企业可以依靠多元化的商业模式参与同台竞技,在竞争中显现可再生能源的经济性和清洁性优势,加速推进能源革命的进程,让人类早日用上100%可再生能源。
(作者系中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长、鉴衡认证中心主任)