6月19—20日，“第三屆全國(guó)電網(wǎng)側(cè)暨用戶側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用高層研討會(huì)”期間，華南理工大學(xué)電力學(xué)院教授、電力經(jīng)濟(jì)與電力市場(chǎng)研究所所長(zhǎng)陳皓勇分享了主題報(bào)告《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)支撐儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用》，以下是演講全文：
陳皓勇： 第一個(gè)演講報(bào)告是我自己來做，因?yàn)樽罱涸陔娏ξ锫?lián)網(wǎng)很熱，我就泛在電力物聯(lián)網(wǎng)和儲(chǔ)能結(jié)合應(yīng)用的問題為大家做一個(gè)介紹。
我先介紹一下泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是今年3月8號(hào)國(guó)家電網(wǎng)公司提出來的，其實(shí)在這個(gè)概念提出來之前我已經(jīng)做了兩年的研究，我在兩年以前就講了“電力泛在物聯(lián)網(wǎng)”。我一直有一些思考，正好國(guó)家電網(wǎng)提出這個(gè)概念，所以可以說是“借殼上市”。我是支持這個(gè)概念的，它主要是指海量的數(shù)據(jù)接入電網(wǎng)和能源網(wǎng)里面，還有電力市場(chǎng)改革也引入了大量的新數(shù)據(jù)。
國(guó)家電網(wǎng)公司定義泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的一部分，能源互聯(lián)網(wǎng)有各種定義，國(guó)家電網(wǎng)公司最新的定義是“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)+泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”，能源互聯(lián)網(wǎng)的概念是美國(guó)未來學(xué)家里夫金在《第三次工業(yè)革命》里面說的，它有這么幾個(gè)特點(diǎn)：
（1）以可再生能源為主要一次能源；
（2）支持超大規(guī)模分布式發(fā)電系統(tǒng)與分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)接入；
（3）基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)廣域能源共享；
（4）支持交通系統(tǒng)的電氣化。
因?yàn)?015年能源互聯(lián)網(wǎng)的概念熱起來的時(shí)候我在美國(guó)，我就思考什么是能源互聯(lián)網(wǎng)，我買了里夫金的原著，并寫了一篇觀點(diǎn)類文章發(fā)在“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”公眾號(hào)上，我定義能源互聯(lián)網(wǎng)是能源電力領(lǐng)域的共享經(jīng)濟(jì)模式，是在現(xiàn)有可再生能源發(fā)電與智能電網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步建立物聯(lián)互聯(lián)、信息互聯(lián)與商業(yè)互聯(lián)，這些觀點(diǎn)還是很多學(xué)者所接受的。
物理互聯(lián)就是多能互補(bǔ)（綜合能源系統(tǒng)）的技術(shù)，信息互聯(lián)就是先進(jìn)的信息通信技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也屬于信息互聯(lián)的一部分。另外電力市場(chǎng)機(jī)制、共享經(jīng)濟(jì)模式我稱為商業(yè)互聯(lián)。在能源互聯(lián)網(wǎng)里，市場(chǎng)機(jī)制占很重要的作用，2015年中發(fā)9號(hào)文出臺(tái)啟動(dòng)了新一輪電力體制改革。
對(duì)于綜合能源系統(tǒng)，電、熱、氣等多種形式能源的互聯(lián)，這個(gè)方面其實(shí)也屬于儲(chǔ)能的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，因?yàn)閮?chǔ)能不光可以儲(chǔ)電，還可以儲(chǔ)熱，這個(gè)方面我也做了很多的工作，提出了“能量網(wǎng)絡(luò)理論”，也是有一定的影響力，它實(shí)際上是個(gè)物理學(xué)的理論，這個(gè)我就不仔細(xì)講了。
在信息互聯(lián)的層面，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念出來后我就查找“泛在網(wǎng)”概念的最初來源，后來我找到江澤民總書記2008年在《上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)》上發(fā)表的一篇文章《新時(shí)期我國(guó)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展》，里面就提了泛在網(wǎng)。它來自于英語單詞Ubiquitous Network，是能夠?qū)崿F(xiàn)人與人、人與物乃至物與物之間隨時(shí)隨地溝通的全新網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，而且很驚訝的是他預(yù)言泛在網(wǎng)將會(huì)像電網(wǎng)、管網(wǎng)一樣成為通用型基礎(chǔ)設(shè)施。這個(gè)正在逐漸變成現(xiàn)實(shí)，其實(shí)以后5G就是一個(gè)最典型的泛在網(wǎng)，5G網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)支持人與人的連接，也支持物與物的連接。江總書記的那個(gè)文章里面給了一個(gè)圖，從傳感器網(wǎng)絡(luò)到接入網(wǎng)絡(luò)，到中間件到應(yīng)用，正好對(duì)應(yīng)于國(guó)網(wǎng)提出來的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的四個(gè)層次，即從感知層（傳感器網(wǎng)絡(luò)），到網(wǎng)絡(luò)層（接入網(wǎng)絡(luò)），到平臺(tái)層（中間件），然后到應(yīng)用層，這個(gè)層次是很清晰的。
網(wǎng)絡(luò)層分兩個(gè)層次：一個(gè)是接入網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。狹義的物聯(lián)網(wǎng)是從終端到接入網(wǎng)這一段，一般采用低功耗、廣覆蓋的無線通信技術(shù)，這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)我們國(guó)家還沒有完全掌握芯片。我認(rèn)為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)有個(gè)特別之處，從它的傳感器、終端到網(wǎng)關(guān)接入，這段我們可以用電力線載波通信的方式，實(shí)現(xiàn)物端到網(wǎng)端的通信，所以電力物聯(lián)網(wǎng)是可以做一些很獨(dú)特的工作的。
在商業(yè)互聯(lián)層面，中發(fā)[2015]9號(hào)文件啟動(dòng)了以“管住中間，放開兩頭”為目標(biāo)的新一輪電力體制改革，它主要是讓電網(wǎng)變成高速公路，讓發(fā)、用兩側(cè)直接見面，自主確定電價(jià)和電量。
國(guó)網(wǎng)所定義的能源互聯(lián)網(wǎng)等于堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)加泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，一個(gè)是一次系統(tǒng)，一個(gè)是二次系統(tǒng)，一個(gè)是發(fā)輸配用的系統(tǒng)，一個(gè)是信息通訊的系統(tǒng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)就是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的泛在，關(guān)鍵在于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)連接的下沉，需要采集用戶的電器數(shù)據(jù)，電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)及智慧能源的新業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。
所以在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)一次系統(tǒng)上疊加泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，兩者融合形成一個(gè)信息物理系統(tǒng)。圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)萬物互聯(lián)、人機(jī)交互，支撐對(duì)內(nèi)業(yè)務(wù)和對(duì)外業(yè)務(wù)。對(duì)內(nèi)業(yè)務(wù)就是電網(wǎng)企業(yè)本身的運(yùn)營(yíng)，對(duì)外業(yè)務(wù)可以提供一些數(shù)據(jù)服務(wù)，目前的電網(wǎng)只是個(gè)能量網(wǎng)，它實(shí)際上可以變成一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)的，電力數(shù)據(jù)尤其是用戶側(cè)電力數(shù)據(jù)，包含著大量的寶貴的有價(jià)值的信息，這是個(gè)金礦，但我們還沒有挖掘出來。根據(jù)哈佛大學(xué)的研究結(jié)論，家里的用電數(shù)據(jù)和人的生理節(jié)律以及健康狀況是有關(guān)系的，這個(gè)數(shù)據(jù)采集下來和醫(yī)學(xué)結(jié)合也許就是個(gè)很大的健康產(chǎn)業(yè)，但是采集的數(shù)據(jù)必須精準(zhǔn)，現(xiàn)在的電表數(shù)據(jù)是做不到這一點(diǎn)的，所以泛在電力物聯(lián)網(wǎng)有很大的意義。
國(guó)網(wǎng)定義的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)包括四個(gè)層次：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層。感知層就是終端的信息采集，網(wǎng)絡(luò)層就是剛才講的接入網(wǎng)和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)（回傳網(wǎng)），還有平臺(tái)層，最后是應(yīng)用層。平臺(tái)層是物聯(lián)網(wǎng)的操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)管理等，在上面可以建立應(yīng)用層。
現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有兩類，一個(gè)是NB-IoT及LoRa為代表的低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)PWAN。我現(xiàn)在做的實(shí)驗(yàn)主要是基于LPWAN進(jìn)行的，因?yàn)樗苋菀撞渴?。第二個(gè)是現(xiàn)在很熱門的5G技術(shù)，5G的核心是針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，除了人與人的互聯(lián)還要實(shí)現(xiàn)物與物的互聯(lián)。低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)（LPWAN）技術(shù)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)低成本、低功耗、低速率、低頻次、廣覆蓋，其實(shí)它跟手機(jī)的原理是類似的。但是手機(jī)有個(gè)問題，首先它天天要充電，我們物聯(lián)網(wǎng)的終端是接在設(shè)備上，它應(yīng)該可以幾年不需充電。但是它又需要能有手機(jī)信號(hào)的傳輸距離（15到20公里），既要低功耗又要廣覆蓋這是矛盾的，低功耗信號(hào)必然會(huì)弱，但是它又要傳輸距離很遠(yuǎn)，這個(gè)芯片我們暫時(shí)還做不出來。
無線通信所需要的無線電頻譜是有限的，需要科學(xué)地管理和使用，我國(guó)是由國(guó)家無線電監(jiān)測(cè)中心負(fù)責(zé)無線電頻譜管理。有些頻譜是需要管理的，有些頻譜是不管理的，都可以用于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，因此低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分兩類：一類是非授權(quán)頻譜物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如LoRa技術(shù)；一類是授權(quán)頻譜物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如NB-IoT技術(shù)。授權(quán)頻譜物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和我們的手機(jī)原理是一樣的，是蜂窩式物聯(lián)網(wǎng)，依賴于運(yùn)營(yíng)商，而非授權(quán)頻譜可以自己去架設(shè)網(wǎng)絡(luò)。
另外就是5G技術(shù)，它分成幾個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，一個(gè)是大帶寬高速率應(yīng)用場(chǎng)景（eMBB），就是普通移動(dòng)通信場(chǎng)景的進(jìn)一步升級(jí)。第二個(gè)是大連接的場(chǎng)景（mMTC），第三個(gè)是低時(shí)延高可靠性的（uRLLC）。5G技術(shù)試圖實(shí)現(xiàn)“一網(wǎng)打盡”，可算物聯(lián)網(wǎng)的終極解決方案，成為未來信息化、智能化社會(huì)的基礎(chǔ)，現(xiàn)在美國(guó)跟我們?cè)?G方面激烈競(jìng)爭(zhēng)就是這個(gè)原因。5G網(wǎng)絡(luò)有個(gè)很重要的特點(diǎn)就是它是可以切片的，物理上是同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，但是邏輯上可以切成幾個(gè)相互獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)（如智慧城市網(wǎng)絡(luò)、智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)等），每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以單獨(dú)使用，相當(dāng)于專享了一個(gè)5G專網(wǎng)。在電力系統(tǒng)中，我們可以就生產(chǎn)控制區(qū)、管理區(qū)、用戶服務(wù)區(qū)建立不同的5G的切片，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離，保證信息安全。
物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)很重要，由于海量的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備接入，需要對(duì)這些物聯(lián)網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)即插即用，這些都需要通過平臺(tái)技術(shù)解決。
我現(xiàn)在講講儲(chǔ)能。儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的大背景大家都知道，儲(chǔ)能是這兩年開始熱起來的，它又分成物理形式和化學(xué)形式。此外，氫能利用和儲(chǔ)氫也是這兩年比較熱的。在我們電力系統(tǒng)里面，傳統(tǒng)的抽水蓄能也是儲(chǔ)能，它是在電能和水的勢(shì)能和動(dòng)能之間相互轉(zhuǎn)換，還有電池的儲(chǔ)能，超級(jí)電容器，這些電化學(xué)儲(chǔ)能方式大家就很清楚。儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)在有些問題，我認(rèn)為核心技術(shù)和研發(fā)體系都不健全，另外運(yùn)行數(shù)據(jù)也缺乏支撐。
儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展最重要的問題是商業(yè)模式，目前商業(yè)模式還不是很明確，在廣東儲(chǔ)能可以配合火電廠參與調(diào)頻，過去火電廠調(diào)頻是靠國(guó)家電監(jiān)會(huì)（國(guó)家能源局）的“兩個(gè)細(xì)則”來進(jìn)行管理的，達(dá)不到調(diào)頻要求是要考核的。以后調(diào)頻要建輔助服務(wù)市場(chǎng)，所以如果火電機(jī)組響應(yīng)速度慢的話它的調(diào)頻性能就跟不上，那么就需要電池來配合。儲(chǔ)能分發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)。剛才講的調(diào)頻就是發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的例子，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能可用于電網(wǎng)緊急電源的支持、緩解電力缺口等?，F(xiàn)在我個(gè)人比較關(guān)注的是用戶側(cè)，也有企業(yè)與我合作。儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用不僅僅是存儲(chǔ)能量，從我的角度，它是實(shí)現(xiàn)電力電量平衡的控制系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，從這個(gè)角度來開發(fā)可能更有價(jià)值。簡(jiǎn)單講，在用戶側(cè)，我們有很多不同的電價(jià)政策，這與電力市場(chǎng)有關(guān)，過去還有基本電費(fèi)、電量電費(fèi)，所有的相關(guān)電價(jià)政策都要充分利用起來。通過儲(chǔ)能設(shè)備、分布式電源和用電負(fù)荷的調(diào)控，能夠使得用戶的收益最大，這也就是用戶側(cè)的能量管理，我認(rèn)為這個(gè)是可以做到的，現(xiàn)在應(yīng)該是達(dá)到了可以產(chǎn)業(yè)化的程度。
最近國(guó)網(wǎng)提出“三站合一”的概念，城市變電站不光是做變電站用，它還做充放電站和數(shù)據(jù)中心，三站合一。它是以城市變電站為中心，建設(shè)集能源管控、能源服務(wù)為核心內(nèi)容的城市能源樞紐站，集電力變電傳輸、充電服務(wù)、數(shù)據(jù)中心、電力展陳與觀摩培訓(xùn)為一體的城市電力綜合體。實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)分布式能源儲(chǔ)能系統(tǒng)的集中管控，這樣就可以利用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，廣泛接入供電輻射范圍內(nèi)的分布式發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電樁、柔性負(fù)荷等運(yùn)行信息。通過區(qū)域能源管控平臺(tái)可以提高可再生能源的利用效率，實(shí)現(xiàn)多種復(fù)合能源高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?！叭竞弦弧蹦Ｊ揭劳型浇ㄔO(shè)數(shù)據(jù)中心提供公眾數(shù)據(jù)信息服務(wù)。依托城市樞紐變電站重要能源物理節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建與樞紐變電站一體化建設(shè)的數(shù)據(jù)中心站?？梢岳脭?shù)據(jù)中心站富余軟硬件為公眾及事業(yè)單位提供數(shù)據(jù)信息云服務(wù)。
“三站合一”可以共享儲(chǔ)能電池系統(tǒng)，因?yàn)樽冸娬?、?shù)據(jù)中心站對(duì)供電可靠性的高要求，配置大容量卻利用率比較低的蓄電池后備電源系統(tǒng)，結(jié)合充換電（儲(chǔ)能）站的儲(chǔ)能系統(tǒng)在能量流上實(shí)現(xiàn)資源共享，打造基于充換電（儲(chǔ)能）站為后備電源系統(tǒng)的變電站、數(shù)據(jù)中心站“三站合一”共享儲(chǔ)能新模式。
有人提出“多站融合”概念，這還處在概念階段，是對(duì)“三站合一”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步延伸和擴(kuò)充，除了傳統(tǒng)的三站以外還包括5G通信基站、北斗地基增強(qiáng)站和分布式新能源發(fā)電站、環(huán)境監(jiān)測(cè)站等在內(nèi)的信息通信和能源環(huán)境相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施及系統(tǒng)平臺(tái)，“多站融合”以提高資源利用效率、促進(jìn)業(yè)務(wù)跨界融合為目標(biāo)，具備開放共享、深度協(xié)同的資源和數(shù)據(jù)服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)融合化、高速化和效益化。我認(rèn)為這個(gè)概念還是一個(gè)挺好的概念。
實(shí)現(xiàn)多站融合的運(yùn)作，可以把物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)融合起來，開展統(tǒng)一的規(guī)劃、統(tǒng)一的設(shè)計(jì)，進(jìn)行特色化的建設(shè)。初期可以5G通信基站、邊緣數(shù)據(jù)中心站、變換電（儲(chǔ)能）站等，后期可以建立更加完善的分布式新能源站、北斗地基增強(qiáng)站等等。
另外是虛擬電廠，聚合優(yōu)化“源、網(wǎng)、荷”清潔低碳發(fā)展的新一代智能控制技術(shù)及互動(dòng)商業(yè)模式。它是在傳統(tǒng)電網(wǎng)物理架構(gòu)的基礎(chǔ)上利用先進(jìn)的調(diào)控技術(shù)和計(jì)量技術(shù)、通信技術(shù)，把各種分布式發(fā)電、分布式儲(chǔ)能、可控負(fù)荷等不同類型的資源進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行控制，開展市場(chǎng)交易。在虛擬電廠中，儲(chǔ)能是一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，是能提供很好的控制功能的關(guān)鍵設(shè)備。另外對(duì)這個(gè)虛擬電廠可以建立泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層，對(duì)它進(jìn)行管控。
另外就是電動(dòng)汽車方面，我們所謂的車聯(lián)網(wǎng)，實(shí)際上就是電動(dòng)汽車的物聯(lián)網(wǎng)，可以在它的基礎(chǔ)上建立從感知層、網(wǎng)絡(luò)層到應(yīng)用層的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)有序充電的服務(wù)，同時(shí)它也是與儲(chǔ)能相關(guān)的。
現(xiàn)在探討儲(chǔ)能的典型商業(yè)模式，包括：分布式光伏+儲(chǔ)能、中間商租賃、資源聚合商、用戶側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能等。儲(chǔ)能技術(shù)的核心是實(shí)現(xiàn)不同能量網(wǎng)絡(luò)的耦合，我認(rèn)為它提供的是一個(gè)很好的控制性能。另外儲(chǔ)能不光是儲(chǔ)電還有儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷，在綜合能源中它們也是可以聯(lián)系起來的。
最后總結(jié)一下泛在電力物聯(lián)網(wǎng)和儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。一個(gè)是智慧能源新業(yè)務(wù)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可以用在分布式電源、儲(chǔ)能、虛擬電廠上；第二個(gè)就是三站融合或者多站融合，在“三型兩網(wǎng)”建設(shè)中儲(chǔ)能是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。從儲(chǔ)能行業(yè)的技術(shù)、政策、商業(yè)模式和企業(yè)發(fā)展等方面來看，我認(rèn)為還是很有前景的，而且現(xiàn)在也正是爆發(fā)的時(shí)候。
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