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电力信息通信助推第三次工业革命
[ 14:10:22 | By: PKnews ]
 

  未来的智能电网,是网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动的“能源互联网”。作为智能电网建设基础的电力信息通信,在智能电网承载推动第三次工业革命、引领智能电网价值创新中将发挥重要作用。

  美国著名趋势学家杰里米·里夫金认为,一场通信与能源革命性的结合正在孕育发生,这就是第三次工业革命。

  “以能源互联网的提出为标志,第三次工业革命构建了一种贯穿能源替代、生产、传递全过程的能源再造机制以及一张分布共享的全新价值网络。”清华大学信息科学与技术国家重点实验室博士孟坤说,“电力是第三次工业革命最主要的实现形式,特别是智能电网,为能源传递共享搭建了可靠便捷的通道,是承载能源互联网的基础载体。作为智能电网建设基础的电力信息通信,处于能源与信息网络技术的交汇点,与第三次工业革命‘通信与能源相融合’的理论内核深度契合,在智能电网承载推动第三次工业革命、引领智能电网价值创新中发挥重要作用。”

  愿景:电力信息通信是推动第三次工业革命的坚强动力

  想象这样一个场景:每栋分散的建筑都是一个电源,由互联网联入和控制的智能电表把这些建筑控制、连接起来,将电力汇集到骨干网,如同通过互联网任意创建个人信息并分享一样,任何能源生产者都可以将生产的能源通过智能化的分布式电力系统进行分享,还能通过电网互联实现大洲间的共享。这一场景,是对“能源互联网”最直观的模拟,也是电力信息通信技术在用电侧全面服务、支撑智能电网的一个缩影。

  “第三次工业革命本质上可看成在分布并联思想基础上,对电力网络的重新定义。既体现多能互补电力的核心能源载体地位,又强调了未来电网对分布式能源的适应和促进,与智能电网发展理念相得益彰。”孟坤说。

  从21世纪初开始,新能源、分布式发电、大规模储能、超远距离超大规模输电等技术一起将传统电网带入了全新的发展时代。特别是与前两轮主要以控制、发电、输电技术创新为标志的电网变革相比,开放、智能、互动、安全的信息通信技术作为融入其中的新兴力量,推动电网进一步向智能化、互动化发展,电网更加具备快速传输、全局共享等互联网特质,也植根了其作为“能源互联网”核心载体的基因。

  以互联网(包括物联网)、大数据、云计算等先进技术为核心的信息通信技术,通过构建能源传递共享通道,将电网中分散、孤立的能源、信息等流动性因素统一管理起来,不断推动电网生产管控由壁垒向协同、由分散向集中、由自发向可控、由孤岛向共享转变,带动业务和管理创新能力的提升,是实现智能电网承载推动第三次工业革命的关键支撑和坚强动力。

  现状:电力信息通信创新实践围绕智能电网铺开

  基于扁平化的能源机制和分布式的互联网传输模式,第三次工业革命构建了以“合作共赢、融合共享”为核心特征的全新价值网络模式。近年来的实践表明,电力信息通信除为智能电网建设提供技术支撑,还发挥自身优势,通过配置与整合多方资源,打造公共服务平台,促进产业链各方共同发展,初步形成信息通信融合共生、价值共享的发展格局和生态环境。

  “围绕智能电网建设,电力信息通信的创新实践目前已实现多个环节覆盖。通过SG186、SG-ERP系统工程建设及深化应用,打造坚强高速的信息通信网络、集约柔性的一体化信息平台、融合智能的业务应用、统一高效的安全保障体系,实现电力流、信息流、业务流‘三流合一’。信息化手段已全面渗透到公司各个管理领域和各项业务环节,为坚强智能电网建设提供了重要基础保障。”提及公司信息通信创新实践时,公司“信息通信技术支撑能源互联网”项目负责人张朝阳说。

  远安,地处湖北省山区。宜昌市首个改造的220千伏智能化变电站就坐落在此。实现通信网络全覆盖前,该县35千伏变电站还都是有人值守,费时费力,遇到重大问题也不能及时发现和处理。公司统一开展“大运行”建设后,全部35千伏变电站实现光纤敷设覆盖,同时,通信信息设备、关口电能计量系统(TMR)等自动化设备系统的配置应用,为实现变电站无人值守提供了关键条件,变电侧智能化水平大幅提升。

  远安只是电力信息通信支撑智能电网建设蓝海中的一朵小浪花,集网络、平台、应用及安全保障“四位一体”的电力信息通信创新实践正当时。

  据介绍,在基础网络支撑方面,电力通信网已成为与电网共生并存的第二张实体网络。作为我国电力通信发展史上规模最大的单体通信工程,大容量骨干光传输网(OTN)投入运营,将骨干网的承载能力从10G提升至400G,进一步满足了未来智能电网业务发展需求。电力通信功能定位发生深刻演进与革新,由支撑电网业务的单一平台转变为支撑电网、电源、负荷、客户以及企业组织内外部信息交互的综合服务平台。

  集约柔性的一体化平台支撑了可靠、安全、高效的业务应用系统构建,实现数据信息共享与可视化分析展现。设计实现跨业务共享与协同的企业级公共信息模型(SG-CIM),构建了覆盖公司全业务的分析决策体系,解决了平台支撑柔性化、信息集成整合标准化、分析决策智能化等难题。公司在世界上首创建成了集全面监测、运营分析、协调控制、全景展示于一体的企业级运营监测平台,实现资源全面共享和业务全面融合,增强了防控风险能力,提升了运营水平。

  在智能规范的一体化应用方面,公司设计研发了特大型集团企业一体化业务应用系统,整合电力核心业务,在自主软件开发平台上研发了全球规模最大、功能最全、统一性和标准化程度最高的电网规划、生产、营销、交易、调度、应急等核心应用功能。针对能源开发与消费方式变革,搭建了电力市场交易平台、95598客户服务互动网站、客户服务中心平台等应用桥梁,促进能源流在客户、供应商之间双向流动。利用电力信息与通信的资源优势,以提升客户体验和创造客户价值为基点,在智能用电、能效管理、电动汽车、用电信息采集等智能电网用电侧进行了一系列探索和实践,实现公共服务集成化。

  在可信可控的一体化保障体系方面,公司提出了“双网双机、分区分域、等级保护、多层防御”的总体信息安全防护策略,设计了信息内外网及应用架构,构建了信息安全纵深防御体系,为安全设备研制和工程设计实施提供了依据,并为公司落实国家信息安全要求探索出道路。

  由此,电力信息通信网正成为一个高度集成、开放的公共网络平台,成为电力信息通信加快自身价值转型、创新电网业务模式的一个关键优势条件。

  未来:电力信息通信与第三次工业革命深度融合

  第三次工业革命大幕正启,电力信息通信创新发展前景可以期待。未来,智能电网的能源配置方式将从发、用分开的长距离电能配置方式,转变为电能远距离大规模输送和分布式能源与负荷就地平衡相结合的电能配置模式。电网调度将向配用电侧延伸,为客户侧电源及就地消纳提供管控支持。电网将成为开放的能源配置和交易平台。这对作为电网关键支撑的信息通信提出新命题。

  针对未来智能电网的信息通信需求,张朝阳说:“下一代电网信息通信将整体具备开放、泛在、智能、互动、可信特征,全面支撑智能电网能源与信息的交互,由电网业务的支撑平台变为支撑电网、电源、负荷、客户之间交互的综合服务平台,成为智能电网支撑能源互联网的基础载体。”实现这一转变,有两条具体路径。

  首先,构建智能电网的信息通信系统体系框架。全方位的信息通信系统,包括从卫星到地面的通信网络,基于通信网的广域网以及业务信息系统;资源的储备与共享,包括公司内部、电力行业、公用信息通信网、国内各行业及国际相关组织;信息安全防护体系,在国家和行业安全防护管理的指导下,明确安全防护要求和安全防护检测要求,构建支撑我国智能电网信息通信系统的安全防护体系。

  其次,强化信息资源的集成和整合,增加信息系统的应用深度,提升实用化水平。在信息平台方面,进一步提升信息平台的信息传输、存储和处理能力,扩展信息平台信息共享的广度和深度,增加信息平台交互信息的方式和手段;在信息网络方面,将信息网络延伸至配用电侧信息采集点,完成信息网络扩容,全面提升数据传输能力,形成覆盖面更广、可靠性更高的信息网络;在数据中心方面,提升信息存储能力,实现电网状态、设备状态、客户电能量、电网空间数据等海量信息的存储,提升实时计算能力,支持数据在线分析,实现应用请求的快速响应;在集成服务方面,不断完善信息标准和管控能力,提升智能化的信息集成服务能力,满足更高的信息横向和纵向集成需求;在信息展现方面,支持桌面终端、移动终端等交互访问设备,支持数据多维展现、三维可视化、虚拟现实等信息展现方式。

  可以说,与智能电网匹配的电力信息通信将是一个系统、精密、庞大的工程。在智能电网建设中,信息通信技术为能源变革提供智慧支撑,能源变革赋予信息更高价值,能源开发方式、配置方式、消费方式将与信息通信实现完美结合,信息通信将促进智能电网实现电力行业价值创新的重要转型。(资料来源:国网信通部)

  【背景】 能源变革是第三次工业革命的根本动力

  始于18世纪中期的第一次工业革命,由于蒸汽机的发明与广泛应用,煤炭迅速取代柴薪,推动了近代工业的建立和大发展。

  在这次变革中抢占先机的英国,从1770年到1860年的90年中,建立了世界上规模最大的煤炭工业,到19世纪中期,英国煤炭产量已占全球的三分之二以上,并以此为基础加快发展近代纺织、钢铁、机械、铁路运输等工业,率先在世界上建立近代工业体系。

  始于19世纪中后期的第二次工业革命,由于电力的发明及广泛应用,推动了现代工业的建立和大发展,不仅产生了电力、电器、石油、化工、汽车、通信、信息等新的工业部门,而且推动了纺织、钢铁、机械、铁路运输等旧的工业部门升级。

  在这次变革中抢占先机的美国,从1910年到2010年的100年中,电力装机、用电量、电网规模一直位居世界第一,美国也率先在世界上建立现代工业体系。如今电能已成为全球最重要的能源之一,从全球范围看,以电为中心的能源开发利用格局正在加快形成,并成为全球能源发展的战略方向。1980年~2012年,全球电力消费增长200%左右,而石油、天然气、煤炭消费只分别增长40%、130%、110%左右,全球一次能源用于发电的比重从30%提高到40%左右,电能占终端能源消费的比重从10%上升至20%左右。

  从两次工业革命可以看出:能源变革对工业发展具有决定性的影响,没有蒸汽机技术的突破,就不会有近代工业,没有电力的广泛应用,现代工业也无从谈起;同时能源变革对工业发展又具有全局性的影响,既推动新的工业行业出现,也推动旧的工业行业升级。总之,能源变革与工业革命有着很强的内在联系,是工业革命的根本动力。

  进入新世纪后,大规模开发利用化石能源带来的能源危机、环境危机凸显,建立在化石能源基础上的工业文明逐步陷入困境,新一轮能源变革正在世界范围内蓬勃兴起。这一轮能源变革,是以电为中心、以新能源大规模开发利用为特征的能源变革。2000年~2012年间,全球风电、太阳能发电装机分别由1793万千瓦、140万千瓦增长到2.8亿千瓦、1亿千瓦,分别增长了15倍和71倍。

  随着新一轮能源变革的到来,新能源技术、智能技术、信息技术、网络技术不断突破,与智能电网全面融合,正在承载并推动第三次工业革命。新一轮能源变革与新一轮工业革命再次相伴发生,这不是历史的巧合,而是因为能源变革是工业革命和工业发展的根本动力,谁能牢牢把握能源变革这个根本,谁就能在第三次工业革命中抢占先机。

                  ——摘自《智能电网与第三次工业革命》

  【名词解释】 全球能源互联网

  全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架(通道)、以输送清洁能源为主的全球能源配置平台,能够连接大型清洁能源基地以及各种集中式、分布式电源,将清洁能源输送到各类用户。在能源开发上实施清洁替代,以清洁能源替代化石能源,实现化石能源为主向清洁能源为主转变;在能源消费上实施电能替代,以电代煤、以电代油,提高电能在终端能源消费的比重,从根本上解决化石能源污染和温室气体排放问题。构建全球能源互联网包括洲内联网、洲际联网和全球互联。

  【缘由】 为何构建全球能源互联网

  全球气候变化与化石能源大量开发使用密切相关,建立在化石能源基础上的能源发展方式难以为继。根本出路是构建全球能源互联网,加快清洁替代和电能替代,推动能源变革,实现清洁能源大规模开发、大范围配置、高效率利用。

 
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