常 凱 李曼潔

上海安悅節(jié)能技術(shù)有限公司

能源互聯(lián)網(wǎng)是近年來能源領(lǐng)域迅速發(fā)展的信息技術(shù)，獲得了國家的大力扶持，而且得到眾多投資公司的青睞。隨著生產(chǎn)企業(yè)在加工制造智能化的不斷進(jìn)步，企業(yè)在能源管理上的需求也越來越大。與此同時，世界進(jìn)入信息時代后，各種與能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)在不斷突破和完善，為能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了現(xiàn)實可實施性。但不可否認(rèn)，目前能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用仍處在初級探索階段，需要不斷積累實際經(jīng)驗挖掘其中的無限潛能。

1 能源互聯(lián)網(wǎng)

1.1 能源互聯(lián)網(wǎng)基本概念與結(jié)構(gòu)

（1）能源互聯(lián)網(wǎng)基本概念

“能源互聯(lián)網(wǎng)”的概念最初由美國著名學(xué)者杰里米·里夫金在《第三次工業(yè)革命》一書中提出。他指出，歷史上新型通信技術(shù)與新型能源系統(tǒng)的結(jié)合，往往預(yù)示著重大的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型時代的來臨。這是因為新能源技術(shù)的出現(xiàn)，推動人類文明向著更為復(fù)雜的方向發(fā)展，而更為復(fù)雜的文明需以先進(jìn)的新型通信技術(shù)為媒介來對其進(jìn)行處理和整合。未來，人們將在家庭、辦公室、工廠生產(chǎn)各自的綠色能源，然后在“能源互聯(lián)網(wǎng)”上互相分享交易，如同現(xiàn)今人們在網(wǎng)上發(fā)布、分享消息。能源互聯(lián)網(wǎng)類似于信息互聯(lián)網(wǎng)，能通過互聯(lián)的方式收集所有生產(chǎn)的能量信息（包括能量的產(chǎn)生、供應(yīng)和消耗），且對信息進(jìn)行及時整合、分析、反饋，最后根據(jù)需求予以個性化的選擇控制。能源互聯(lián)網(wǎng)將使世界能源生產(chǎn)最優(yōu)配置成為可能，降低能源生產(chǎn)成本，促進(jìn)能源技術(shù)更新，避免能源浪費。

（2）能源互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

未來能源互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，以儲能、優(yōu)化、分析管理為核心，結(jié)合多種可再生能源、生物能源、化石能源的供應(yīng)和消耗，整合工業(yè)耗能與家庭耗能。通過核心的優(yōu)化分析管理模塊，實現(xiàn)能源的多能互補(bǔ)，使整個能源供應(yīng)鏈可靠性得到大幅度提升，甚至通過能源信息進(jìn)一步完成能源商品化交易（見圖1）。

圖1 未來能源互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

圖2 世界煤炭、石油、天然氣分布示意圖

1.2 發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)的重要性

工業(yè)革命以后，人類的生活和生產(chǎn)對化石能源的依賴性越來越強(qiáng)。雖然全球的能源發(fā)展從煤炭時代、油氣時代發(fā)展到電氣時代，電力作為二次能源也以清潔、高效的特性成了現(xiàn)代社會的主要用能方式，但發(fā)電過程仍然依賴于化石能源。與此同時，化石能源在全球的分布非常不均衡。煤炭資源95%分布在歐洲、亞歐大陸、亞太地區(qū)及北美地區(qū)，石油資源80%分布在中東、北美和中南美，天然氣資源70%以上分布在歐洲、歐亞大陸及中東地區(qū)（見圖2）。[1]

能源資源分布的不均衡、劣質(zhì)煤炭資源帶來的巨大環(huán)境污染及全球的氣候變化，給全球人類生存發(fā)展埋下了無法忽視的隱患。新的分布式能源的發(fā)展由于其分散性、不穩(wěn)定性，給電網(wǎng)的可靠性提出了新的挑戰(zhàn)。發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能從信息的角度優(yōu)化能源配置。

1.3 國內(nèi)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速

隨著物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、機(jī)器學(xué)習(xí)算法等技術(shù)的價值不斷被挖掘，國內(nèi)能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)在國家的大力支持下，短短三年內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展。

2016年2月29日，國家發(fā)展改革委、國家能源局、工業(yè)和信息化部聯(lián)合制定發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》。提出，能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)近中期將分為兩個階段推進(jìn)：先期開展試點示范，后續(xù)進(jìn)行推廣應(yīng)用，并明確了10大重點任務(wù)[3]。2016～2018年，著力推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)試點示范工作，建成一批不同類型、不同規(guī)模的試點示范項目。2019～2025年，著力推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)多元化、規(guī)模化發(fā)展，初步建成能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系，形成較為完備的技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)體系并推動實現(xiàn)國際化。

2017年7月，國家能源局正式公布北京延慶能源互聯(lián)網(wǎng)綜合示范區(qū)、崇明能源互聯(lián)網(wǎng)綜合示范項目等的首批55個“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）示范項目，中國能源互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入實操階段。

期間，中國國家電網(wǎng)發(fā)起并成立《全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織》并發(fā)表了《全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略白皮書》，提出發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)的核心任務(wù)是：“兩個替代”，“一個回歸”，和“一個提高”?！皟蓚€替代”主要指能源的清潔替代，以太陽能、風(fēng)能、水能等清潔能源替代化石能源；能源消費實施電能替代，以電代煤、以電代油、以電代氣，根本解決對化石能源的依賴。“一個回歸”主要指讓化石能源回歸它最基本的屬性，即是作為工業(yè)原材料使用，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展創(chuàng)造更大價值。“一個提高”指提高整體社會的電氣化水平，增大電能在能源消費中的比重，在保障用能需求的前提下降低能源消費量。

2 構(gòu)建企業(yè)級能源互聯(lián)網(wǎng)

能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將給現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)帶來革命性的改變，對作為用能主體的企業(yè)來說，如何抓住改革帶來的機(jī)遇，利用能源互聯(lián)網(wǎng)解決能源痛點問題，成了企業(yè)的重要任務(wù)，隨著分布式能源的飛速發(fā)展，不少企業(yè)已從原來單純的用電體變?yōu)橛秒娕c發(fā)電的組合體，新的模式出現(xiàn)意味著原有的能源管理體系急需改進(jìn)和優(yōu)化。

2.1 企業(yè)面臨的能源管理痛點

（1）能源信息管理存在“三缺乏”

不同的企業(yè)對于能源的需求總量不同、類型不同，但在能源管理工作中面臨的痛點卻有相似之處。歸納來說，企業(yè)在處理能源信息上存在“三缺乏”：數(shù)據(jù)收集能力缺乏；數(shù)據(jù)分析能力缺乏；數(shù)據(jù)應(yīng)用能力缺乏。許多企業(yè)不具備完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。部分企業(yè)雖已具備完整數(shù)據(jù)采集能力，但有的面臨著海量數(shù)據(jù)不知如何分析處理的難題。有的有了數(shù)據(jù)收集能力和數(shù)據(jù)分析能力，但面臨如何應(yīng)用數(shù)據(jù)的問題（見圖3）。

（2）能源工作的5個痛點

經(jīng)整理分析，當(dāng)前企業(yè)能源工作存在5個痛點：

1）生產(chǎn)企業(yè)許多用能設(shè)備實際效率低下。當(dāng)前生產(chǎn)企業(yè)的空調(diào)冷凍機(jī)組、空壓機(jī)等用能設(shè)備進(jìn)行會因生產(chǎn)需求不同而變化，需專業(yè)員工及時進(jìn)行調(diào)整和管理，但因大型企業(yè)設(shè)備數(shù)量巨大，管理人員無法實時對設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行實時監(jiān)控和調(diào)整，影響了設(shè)備的用能效率。同時，許多用能設(shè)備的運(yùn)行效率與溫度、壓力、濕度等有關(guān)。但目前企業(yè)有關(guān)設(shè)備多數(shù)情況下都按同一控制邏輯運(yùn)行，導(dǎo)致在全年的大部分時間設(shè)備都沒有處于最佳效率，浪費了大量的電能。

圖3 空調(diào)設(shè)備節(jié)能潛力

2）不能根據(jù)不同能源特點對能源進(jìn)行高效利用。不同能源的品位不同，獲取成本有高有低，能源供給特點也不同，如果將高品位高成本的能源應(yīng)用于低品位的應(yīng)用場景，則是對能源的低效利用和浪費。如果企業(yè)能實現(xiàn)能源的梯級利用，就能使高品位和低品位的能源都得到充分利用，從整體上達(dá)到節(jié)能的效果。

3）缺乏適合企業(yè)的能耗分析方法。正確科學(xué)的能源分析能通過現(xiàn)有數(shù)據(jù)預(yù)測未來能耗走向。準(zhǔn)確的預(yù)測能力既可以幫助企業(yè)參與能源相關(guān)政策貫徹（如電力交易），又可以幫助企業(yè)根據(jù)預(yù)測的趨勢，靈活調(diào)整現(xiàn)有生產(chǎn)和能耗水平。

4）不能在多能模式下實現(xiàn)良好的用能調(diào)度。隨著分布式能源進(jìn)一步推廣和用能成本的提高，部分制造類企業(yè)開始探索新的用能模式，其中一個就是建立分布式清潔能源，在需要的時候解決企業(yè)的部分用能需求，減少企業(yè)從電網(wǎng)上獲取的用電量。然而隨著用能結(jié)構(gòu)和模式的改變，多種能源之間不能及時進(jìn)行，造成部分的能源浪費。

5）能耗水平考核滯后。能源水平的考核可將節(jié)能降耗的目標(biāo)分解落實到每一條生產(chǎn)線、每一個生產(chǎn)者，以進(jìn)一步推進(jìn)企業(yè)的節(jié)能降耗。但能耗的考核影響因素眾多、復(fù)雜、多變、難以量化，目前簡單的考核標(biāo)準(zhǔn)無法解決這些問題。

2.2 能源互聯(lián)網(wǎng)最新相關(guān)技術(shù)

在構(gòu)建企業(yè)級能源互聯(lián)網(wǎng)的過程中，應(yīng)使用“三項技術(shù)”：數(shù)據(jù)的采集技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)。

（1）數(shù)據(jù)采集技術(shù)。該技術(shù)的核心是傳感器，其可靠性和精度決定數(shù)據(jù)的可用性。在生產(chǎn)過程中，需實時對某些物理特性進(jìn)行監(jiān)控和分析，常用的傳感器包括溫度傳感器、壓力傳感器和濕度傳感器；對加工設(shè)備進(jìn)行檢測和數(shù)據(jù)記錄，可使用加速度計、振動分析儀等對車床、機(jī)床等進(jìn)行工況記錄；超聲波傳感器對進(jìn)料的位置進(jìn)行采集；類似紅外熱成像攝像機(jī)等設(shè)備可通過圖像實現(xiàn)實時預(yù)警；對于危廢處理相關(guān)的過程，許多氣體的傳感器也占有重要的位置。

（2）數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。目前可按照“有線”與“無線”分為兩大類。其中有線傳輸技術(shù)在工業(yè)上應(yīng)用最多的是RS 485串行、RS 232、以太網(wǎng)、光纖。無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)分為公網(wǎng)傳輸和專網(wǎng)傳輸，公網(wǎng)包括現(xiàn)行的4G以及開發(fā)中的5G，專網(wǎng)包括WiFi、Zigbee、MDS數(shù)傳電臺、藍(lán)牙、UWB、NFC等。企業(yè)在選擇數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)時，應(yīng)深入考慮兩者的優(yōu)缺點，無線數(shù)據(jù)傳輸有良好的靈活性和擴(kuò)展性，安裝方便、改線容易，但傳輸過程中電磁波易受干擾，容易丟失數(shù)據(jù)，帶寬也較窄，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量有限；有線傳輸非常穩(wěn)定、安全、速度也更快，對于數(shù)據(jù)采集頻度高的企業(yè)可保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性好。

（3）數(shù)據(jù)分析技術(shù)。目前大數(shù)據(jù)分析算法已在消費品企業(yè)、金融企業(yè)、貿(mào)易企業(yè)等行業(yè)大規(guī)模利用，通過大數(shù)據(jù)可分析不同消費者間的購買行為，為廣告公司精準(zhǔn)定位目標(biāo)客戶。借鑒其他行業(yè)的大數(shù)據(jù)分析經(jīng)驗，結(jié)合能耗型企業(yè)的數(shù)據(jù)特點，建立個性化應(yīng)成為建立企業(yè)級能源互聯(lián)網(wǎng)的核心目標(biāo)。目前通用的大數(shù)據(jù)分析算法，例如BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、多元逐步線性回歸算法、支持向量機(jī)預(yù)測算法等，都有它們擅長處理的數(shù)據(jù)類型，都能針對某一類數(shù)據(jù)問題進(jìn)行分析和建模。通過文獻(xiàn)資料研究，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在傳統(tǒng)的鋼鐵、制造行業(yè)都有很好的應(yīng)用潛力。

有了以上的三種技術(shù)，企業(yè)需將數(shù)據(jù)采集技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)結(jié)合，共同輔助和支持?jǐn)?shù)據(jù)分析技術(shù)的發(fā)展，從而幫助企業(yè)解決上述章節(jié)提到的五個痛點問題。

3 小結(jié)

能源互聯(lián)網(wǎng)的提出與將要顛覆性改變?nèi)祟惿鐣δ茉吹睦斫?，能源互?lián)網(wǎng)技術(shù)不僅能在不同層級整合能源使用情況，分類實時監(jiān)控最新能耗情況，更能智能分析物理數(shù)據(jù)、建立分析方法、根據(jù)用戶需要提供優(yōu)化及改進(jìn)建議。

企業(yè)級的能源互聯(lián)網(wǎng)仍在初級探索階段，面臨的難題和挑戰(zhàn)很多，需我們克服困難、加強(qiáng)合作，結(jié)合企業(yè)實際努力探索與實踐，以推進(jìn)企業(yè)智能化管理及能源互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用不斷深化。

參考資料

1.《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》，劉振亞著，中國電力出版社

2.《全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略白皮書》，全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織

3.http://www.gov.cn/xinwen/2016-03/01/content_5047591.htm，我國明確能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)10大重點

上海市節(jié)能監(jiān)察中心開展能源利用狀況報告和溫室氣體排放報告專題培訓(xùn)

近日，上海市節(jié)能監(jiān)察中心在花園坊節(jié)能產(chǎn)業(yè)園舉辦了2017年度《能源利用狀況報告》、《溫室氣體排放報告》和2018年《節(jié)能月報》編制及填報專題培訓(xùn)班，全市各重點用能單位共500余名能源管理人員參加了培訓(xùn)。根據(jù)《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《上海市節(jié)約能源條例》、《上海市碳排放管理試行辦法》等法律法規(guī)要求，各重點用能單位應(yīng)于本年度3月31日前將上年度本單位《能源利用狀況報告》、《溫室氣體排放報告》上報市節(jié)能監(jiān)察中心，報告的內(nèi)容將作為各重點用能單位節(jié)能降耗考核和開展碳排放交易工作的量化標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)、上海市制定和落實節(jié)能政策措施的重要決策參考。通過本次培訓(xùn)，規(guī)范了各重點用能單位對報告的填報流程和填報方式，提高了編寫效率和質(zhì)量，提升了重點用能單位科學(xué)用能、有效節(jié)能水平。

（周長豐）