能源物联网冲击波

10.18

TODAY

「能源物联网」

物联网冲击波

在碎片化的新能源席卷全球之际,能源物联网找到了全新的突破口;它给能源企业带来了对未来更多的憧憬,但同时也可能带来一个难以抵抗的冲击波。

层叠的纯白色脚手架,有贯穿表里的绿色植被,钢铁建筑里充斥着自然的光线和空气,这便是日本著名建筑师藤本壮介设计的“漂浮森林”——“远景之丘”。《能源》杂志记者近日实地探访江苏盐城智慧能源大数据中心,并没有想到,一座拥有“城市森林”视觉效果的建筑就坐落在大数据中心旁边。

藤本壮介希望人们喜欢这个建筑所带来的新奇,然后开始思考,进而谈论它的意义。站在白色脚手架中,可以看到建筑外的一切,惊诧之余,记者脑海里浮现更多的是物与物之间的联系:流动的风,倾泻的光……万物之间的联系是如此的密切。

在能源行业,万物互联的概念如今炙手可热,两者的碰撞也就是人们口中的能源物联网。在碎片化的新能源席卷全球之际,能源物联网找到了全新的突破口;它给企业带来了对未来更多的憧憬,同时也可能带来一个难以抵抗的冲击波。

作为以风电起家的能源物联网企业,远景集团创始人张雷认为,互联网正从人的社交网络,走向机器的社交网络;而在光伏大佬天合光能掌门人高纪凡眼中,未来二十年是能源物联网的一个新时代,人类将迎来新的能源革命。

不过,在传统的能源工业领域,物联网早已经不是什么新鲜事,但从发展的结果来看并不十分理想。世界工业巨头GE的Predix平台可谓家喻户晓,GE时任总裁伊梅尔特戏称,GE昨天还是一家制造业公司,一觉醒来已经成为一家软件和数据公司。但令人沮丧的是,GE现已决定出售其数字资产,原因是Predix平台前期研发投入较多,而营收却不高。

所以,当传统能源为寻求可持续发展而与物联网相结合时,或将颠覆传统的能源系统,在能源的使用和管理上带来多样的选择,以及创新的风险。

能源物联网到底是什么?能源行业的每一个门类似乎都有自己的一套理论。不仅仅是风、光等新能源,在火电、油气等传统能源产业中,大家似乎都有自己的“物联网”,是远景的EnOS™、天合光能的TrinaIoT,还是GE的Predix,新奥的泛能网?

与能源物联网相关的众多平台或操作系统中,哪些是企业未来的现金奶牛,哪些又是烧钱的赔本买卖?

1.

能源+物联网=?

接触能源物联网初始,记者首先想到的是杰里米·里夫金提出的能源互联网,即基于可再生能源的、分布式、开放共享的网络,这个“网”无疑也提到了物联。能源互联网用先进的传感器、控制和软件应用程序,将能源生产端、能源传输端、能源消费端的数以亿计的设备、机器、系统连接起来,形成了能源互联网的“物联基础”。

如果说能源互联网的概念有些高大上,那么能源物联网无疑是非常接地气的。

远景智能副总裁赵卫军告诉记者:

对于能源物联网,各家都有各家的做法,关键是怎么做?做什么?

远景是从新能源和负荷的碎片化出发,做能源物联网的操作系统。

能源物联网具备能源互联网的特性,但是我们更强调设备与设备之间的联系,发电侧与发电侧、电网侧、用户侧等相连。

▲远景的能源物联操作系统EnOS,创造系统协同价值

而在研究物联网的人士看来,能源物联网,简单理解就是物联网在能源的一个应用场景,甚至于谈及能源物联网话题时,大家会更多地偏向纯正的物联网侧。

北京鉴衡认证中心光伏事业部光伏系统技术部副部长张光青对记者说:“关于能源物联网的概念我认为现阶段是没有争议的。”首先,“物联网”是有标准定义的,是指通过感知设备,按照约定协议,连接物、人、系统和信息资源,实现对物理和虚拟世界的信息进行处理并作出反应的智能服务系统。而“能源物联网”是指物联网技术在能源领域的应用。物联网的应用场景非常多,除了能源物联网之外还有智能家居、智慧城市、智能工业、智能物流、智能交通、智能安防、智能环保等等。

诚然,“能源物联网”本身并不是一个新的事物,只能说“能源物联网”这个词语比较新。不管是风电、光伏还是智能微电网等能源领域,一直在应用物联网技术,从电站运行数据采集及传输、智能监控、智能运维、能量优化管理与调度、发电量预测等等都离不开物联网技术。

能源物联网研究人士张玫(化名)告诉记者:“物联网主要分两类,生活类和工业类。前者就像智能可穿戴设备、智能家居对于光线、温度、湿度等数据的采集和处理,而能源领域利用工业物联网技术成分居多。”

诚然,在能源转型的大背景下,传统能源也在积极地谋求新的转型。当这一切汇集到能源物联网这个热点上,又将上演怎样的戏码呢?

2.

拥抱物联网的新能源

新能源正在飞速狂奔,物联网也大有一日千里之势,而前者对于后者有着天然的亲近感,即碎片化、不稳定的新能源需要物联网的配合和支撑。一直以来,新能源和物联网被提及的频次都很高,但是两者并不冲突,反而是互相促进、协同发展的,甚至有人言及新能源的崛起少不了物联网这只给力推手。

中国中车总信息师王勇智在2018国际能源物联网技术大会上表示,自2009年“感知中国”战略提出后,我国的物联网产业就进入了快速发展阶段。近年来,数字化、大数据等元素在能源利用及能源管理领域得到了越来越广泛的关注和应用。中小型风力发电、热电联产、太阳能发电等分布式能源发电量不断增长,迫切需要“智能化”的互联互通,以应对不断变化的能源需求和高效管理。

如今,无论是风电场、光伏电站等发电场所,抑或是新能源汽车、智能家居等生活环境,与新能源息息相关的各种场景大都需要物联网技术的参与。

尽管新能源相较于传统能源而言取之不尽,但其储运、应用等环节依旧需要不断调整以提高其利用率、实时监控以保障其稳定性。此外,风电、光伏等对技术的要求不断提高,其发展也离不开物联网技术的支撑。

风电场大多地处偏远,且设备分散。风电场的管理一直是风电行业的热门话题,包括如何对风机设备进行远程操控与监管。而物联网在新能源领域的创新应用将会确保这一领域平稳运行。

作为风电起家的能源物联网代表企业,远景的EnOS™能源物联操作系统近几年来可谓风生水起。远景基于其在风电领域的技术积累,创新打造智慧风场产品,提供覆盖风电场全生命周期管理的功能,对风场投资回报率进行不断地改进与提升。同时,基于EnOS™能源物联操作系统,提供从设备数据采集、集中监控、损失电量分析到基于机器学习的设备健康度评估预警、新能源功率预测和AGC/AVC控制服务,实现“少人、透明、预测维护、电网友好”的新能源电站。

当下风电运维市场混乱,而借助智能化突破运维困局成为一种趋势,能源物联网或将颠覆风电运维市场。越来越多的风场致力打造“无人”风场模式,在此期间能源物联网渗透到了风电场运维的方方面面:运用大数据进行更加精准的选址;运用云平台进行远程监控;结合人工智能与大数据分析实现故障预测以及诊断处理等。

新能源与物联网的携手不仅在风电行业广泛应用,光伏界也有所体现。

三年前,远景选择从软件服务平台而非组件制造切入光伏领域,正是对能源物联网的率先布局。作为国内最大的分布式光伏资产管理平台之一,阿波罗光伏云™管理着国内外包括Shell、Sunseap、Duke能源、中广核、国电投、天合等在内的超过10GW光伏资产,为客户提供智能监控、电站性能大数据分析、光功率预测等主要服务。同时,阿波罗评级™也支持着电站评级和资产交易等业务。能源物联操作系统EnOS™在背后扮演着至关重要的角色,支撑着对平台上光伏资产的智能运维管理。

而作为太阳能整体解决方案提供商的天合光能也已完成其所谓的两次转型升级,自2017年之后开启光伏3.0时代。天合光能董事长兼首席执行官高纪凡曾表示:“3.0时代,在新的起点,天合要成为全球物联网的引领者。”

中国科学院院士、中国电力科学研究院名誉院长周孝信指出,能源物联网依托大数据,从物联网、云计算到人工智能,为解决系统协同、实现高比例开发可再生能源、大幅度提高能源利用效率提供有力的技术支持。能源物联网的构建,不仅能促进可再生能源发展,还将带动能源金融、能源服务等灵活的方式进入市场,提升市场活跃度。

3.

遭遇物联网冲击的传统能源

所谓万物互联,传统能源必然也在其列。能源物联网面向的不仅仅是新能源,它还面向整个能源产业的基础设施,包括一次设备、二次设备,比如说电网端的变压器、开关、发电机及配套的测控终端,然后通过传感器将数据采集出来进行分析和处理。

当传统能源遭遇能源转型的冲击时,其纷纷转向物联网寻求解决之道。或是为寻求传统能源的创新发展之路,抑或是为了拓展业务领域以缓解所受冲击。

2008年的金融危机之后,GE就提出数字化转型。于是在2013年,GE开发出一个基于云计算的软件平台——Predix。最初投入使用的Predix只是对飞机引擎进行预见性维护,随后其应用逐渐扩大,功能不断升级,后来成为面向全球的开放性平台。

据了解,GE的Predix物联网平台是GE数据中心上的垂直物联网平台,它以连接工业资产设备和合作供应商各类信息系统为基础,向各行业提供设备连接、设备管理、应用开发、数据存储、安全和行业应用等服务。

GE 全球数字集团总裁鲁威廉(Bill Ruh)曾说过:“机器的互联互通加上深度学习能力,使我们有能力为 GE 及其客户带来更高的生产力。”这是GE在传统能源领域进行的物联网技术实践。

但今年8月有消息称,GE将出售其数字资产(即GE digital),核心正是此前大书特书的Predix平台。有分析认为,Predix平台不及预期的主要原因是前期研发投入较多,但营收不足。

Predix平台的重要支撑在于技术,此前GE在软件开发方面有较大的资金投入,却未能实现突破性进展。此外,GE Digital的主要客户来自GE内部,外部样板客户的缺失使得很多客户还处于观望阶段,用户规模效应不足使得Predix的销售成为一大难题,导致盈利能力不足。

Predix的发展提醒了企业需要尽快形成可盈利、可复制、可推广的盈利模式,而不是陷入具体项目,只有这样平台经济的效应才能发挥作用。

新奥集团则提出了“物联网”平台——泛能网,使能源设施可以互联互通,利用数字技术,为能源生态各参与方提供智慧支持,实现信息引导能量有序流动。但泛能网为新奥带来了多少实实在在的收益呢?目前尚不可知。

油气田与物联网的“联姻”也早有苗头。2017年,在新疆风城落成的油气生产物联网示范工程是中国石油集团公司“十二五”信息重点建设项目之一。

油气生产物联网示范工程

这一项目是基于物联网技术,以采集海量数据为基础,建立锅炉设备故障多维知识库,通过对设备运行生命周期数据进行在线挖掘与预判,建立设备故障指标体系和故障诊断专家系统,为油田安全生产提供分析数据和智能决策。

随着智能化、数字化在能源领域的蔓延,“数字油田”的概念被越来越多的人所熟知,而“数字油田”的背后离不开物联网的支持。

记者了解到,随钻测井技术已经在许多油田中得到应用,而LWD随钻测井系统就是一个小型物联网。这一技术能够实时监测地质参数变化,及时指导工程施工,对于降低石油和天然气行业的安全作业风险具有重要意义。

物联网给油气行业带来的变化体现在整个产业链上,除了上游的生产作业环节,物联网在管道、油库、炼油厂方面也带来极大便利。不仅能够对管道泄漏进行安全快速的监控,实现对管道潜在威胁的实时预警,还可以通过控制系统实现对生产过程的动态控制和监测,从而保障炼油厂设备的可用性和安全性。

当传统能源为寻求可持续发展而与物联网相结合时,或将颠覆传统的能源系统,在能源的使用和管理上带来多样的选择,以及创新的风险。

4.

能源物联网的未来

无论是对新能源企业还是对传统能源企业,能源物联网目前都还算不上是带来稳定收益的现金奶牛。在远景集团创始人张雷看来,中国的能源物联网仍然比较初期,是初春。

尽管大家都在谈能源物联网,但是从能源和物联网两方面来看,都还有许多需要提升的地方,这里面既包含技术设备等硬件方面的内容,也包含数据处理等软件方面的问题。

在2018国际能源物联网技术大会上,中车株洲所总工程师冯江华认为:“能源物联网是未来大能源系统技术体系重构的变革,但当前在具体实物层面还存在一定困难。由于行业割裂、基础设施条件不成熟、部分技术支持不足等问题,能源物联网发展还有很长的路要经历。”

提及物联网,传感器可谓是最基础,也是最重要的一环,没有这些数量庞大且愈发智能的触手,后续的一切都是空谈。能源物联网对于传感器的要求和物联网的要求并不冲突,小型化、无源、无线通信等等。

赵卫军告诉记者:

远景在传感器上的投入很大,而且接下来还要研发低成本、低功耗、易安装、易组网的传感器。

智能的核心就是要能够采集到足够的数据,就像人的感官一样,听觉、视觉、触觉,只有感知提取到这些,大脑才能做出后续的判断和决策。

可以说,数据连接是远景EnOS™的关键考虑之一。为了实现端到端的数据集成,必须将工厂、机器、自动化系统和设备产生的原始数据进行连接、捕获和管理,从而进行全面分析。据了解,目前EnOS™操作系统可以帮助客户轻松开发和插入新的通信协议。一旦插入了新的协议,新安装的设备或系统就可以连接到平台,而不会影响现有的数据摄入。

凭借丰富的能源领域经验积累的庞大设备库,目前EnOS™已经连接了超过3000种设备模型——包括发电设备(风机、光伏等)、电表(水、气和电)、油箱、自动转换开关、冷却器、锅炉、暖通控制面板、储能及电动汽车充电设备等智能设备。

张光青则认为:“随着能源物联网的发展,会有越来越多的设备连接到网络中,产生的大量数据需要进行存储、跟踪和分析,那么这些数据的存储和管理可能是个问题;另外一方面是安全问题,随着连接的设备越来越多,安全的威胁肯定也是不断地增加的,如何确保自己和客户的数据安全也是需要从技术上去解决的一个问题。”

的确,安全性一直是悬在物联网发展头顶的达摩克利斯之剑,而这把剑对于能源物联网同样具有很大的威胁。物联网需要将海量的智能设备接入联网,可以在网中唯一地识别某一个设备,这样将有大规模的信息处于物联网中,信息的安全性如果不高,可能被竞争对手或不法分子如黑客等利用。

对于能源物联网的发展,张光青认为大致可以分为三个阶段:

第一个阶段是能源领域的设备、系统、环境、人等通过传感器或者其他装备实现数字化,使通过计算机进行统一的存储处理以及信息交换传输成为可能,也为下一步的互联互通奠定基础;

第二个阶段是能源领域的所有基础设施能够实现网络化,通过网络通信技术将基础设施连接起来实现信息的交换和资源的共享;

第三个阶段是能源网络配置智能化,能源物联的总体目标是实现能源智能化管理,提高能源的使用效率。

只有实现能源全要素的扁平化联通,能源资源才可以实现灵活调配和组合,并且根据实际需求实现快速的配置,为能源的各种应用场景提供强有力的支撑。

“目前第一阶段基本能够实现,第二阶段也不是很困难,但是还没有完全实现,需要统一相关的基础标准及应用标准,第三阶段是行业需要突破的重点。”张光青补充道。

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