常 凱 李曼潔

上海安悅節(jié)能技術有限公司

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

1 能源互聯(lián)網

1.1 能源互聯(lián)網基本概念與結構

（1）能源互聯(lián)網基本概念

“能源互聯(lián)網”的概念最初由美國著名學者杰里米·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與新型能源系統(tǒng)的結合，往往預示著重大的經濟轉型時代的來臨。這是因為新能源技術的出現，推動人類文明向著更為復雜的方向發(fā)展，而更為復雜的文明需以先進的新型通信技術為媒介來對其進行處理和整合。未來，人們將在家庭、辦公室、工廠生產各自的綠色能源，然后在“能源互聯(lián)網”上互相分享交易，如同現今人們在網上發(fā)布、分享消息。能源互聯(lián)網類似于信息互聯(lián)網，能通過互聯(lián)的方式收集所有生產的能量信息（包括能量的產生、供應和消耗），且對信息進行及時整合、分析、反饋，最后根據需求予以個性化的選擇控制。能源互聯(lián)網將使世界能源生產最優(yōu)配置成為可能，降低能源生產成本，促進能源技術更新，避免能源浪費。

（2）能源互聯(lián)網結構

未來能源互聯(lián)網的結構，以儲能、優(yōu)化、分析管理為核心，結合多種可再生能源、生物能源、化石能源的供應和消耗，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，實現能源的多能互補，使整個能源供應鏈可靠性得到大幅度提升，甚至通過能源信息進一步完成能源商品化交易（見圖1）。

圖1 未來能源互聯(lián)網的結構

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)網的重要性

工業(yè)革命以后，人類的生活和生產對化石能源的依賴性越來越強。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，給電網的可靠性提出了新的挑戰(zhàn)。發(fā)展能源互聯(lián)網技術，能從信息的角度優(yōu)化能源配置。

1.3 國內能源互聯(lián)網技術發(fā)展迅速

隨著物聯(lián)網、數據傳輸、數據處理、機器學習算法等技術的價值不斷被挖掘，國內能源互聯(lián)網的建設在國家的大力支持下，短短三年內得到了迅猛的發(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《關于推進“互聯(lián)網+”智慧能源發(fā)展的指導意見》。提出，能源互聯(lián)網建設近中期將分為兩個階段推進：先期開展試點示范，后續(xù)進行推廣應用，并明確了10大重點任務[3]。2016～2018年，著力推進能源互聯(lián)網試點示范工作，建成一批不同類型、不同規(guī)模的試點示范項目。2019～2025年，著力推進能源互聯(lián)網多元化、規(guī)?；l(fā)展，初步建成能源互聯(lián)網產業(yè)體系，形成較為完備的技術及標準體系并推動實現國際化。

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

期間，中國國家電網發(fā)起并成立《全球能源互聯(lián)網發(fā)展合作組織》并發(fā)表了《全球能源互聯(lián)網發(fā)展戰(zhàn)略白皮書》，提出發(fā)展能源互聯(lián)網的核心任務是：“兩個替代”，“一個回歸”，和“一個提高”。“兩個替代”主要指能源的清潔替代，以太陽能、風能、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?！耙粋€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，為經濟社會發(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 構建企業(yè)級能源互聯(lián)網

能源互聯(lián)網技術將給現有的能源結構帶來革命性的改變，對作為用能主體的企業(yè)來說，如何抓住改革帶來的機遇，利用能源互聯(lián)網解決能源痛點問題，成了企業(yè)的重要任務，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，新的模式出現意味著原有的能源管理體系急需改進和優(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”：數據收集能力缺乏；數據分析能力缺乏；數據應用能力缺乏。許多企業(yè)不具備完整的數據采集系統(tǒng)、數據傳輸系統(tǒng)和數據存儲系統(tǒng)。部分企業(yè)雖已具備完整數據采集能力，但有的面臨著海量數據不知如何分析處理的難題。有的有了數據收集能力和數據分析能力，但面臨如何應用數據的問題（見圖3）。

（2）能源工作的5個痛點

經整理分析，當前企業(yè)能源工作存在5個痛點：

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

圖3 空調設備節(jié)能潛力

2）不能根據不同能源特點對能源進行高效利用。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用于低品位的應用場景，則是對能源的低效利用和浪費。如果企業(yè)能實現能源的梯級利用，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。正確科學的能源分析能通過現有數據預測未來能耗走向。準確的預測能力既可以幫助企業(yè)參與能源相關政策貫徹（如電力交易），又可以幫助企業(yè)根據預測的趨勢，靈活調整現有生產和能耗水平。

4）不能在多能模式下實現良好的用能調度。隨著分布式能源進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)從電網上獲取的用電量。然而隨著用能結構和模式的改變，多種能源之間不能及時進行，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)能降耗的目標分解落實到每一條生產線、每一個生產者，以進一步推進企業(yè)的節(jié)能降耗。但能耗的考核影響因素眾多、復雜、多變、難以量化，目前簡單的考核標準無法解決這些問題。

2.2 能源互聯(lián)網最新相關技術

在構建企業(yè)級能源互聯(lián)網的過程中，應使用“三項技術”：數據的采集技術、數據傳輸技術和數據分析技術。

（1）數據采集技術。該技術的核心是傳感器，其可靠性和精度決定數據的可用性。在生產過程中，需實時對某些物理特性進行監(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；對加工設備進行檢測和數據記錄，可使用加速度計、振動分析儀等對車床、機床等進行工況記錄；超聲波傳感器對進料的位置進行采集；類似紅外熱成像攝像機等設備可通過圖像實現實時預警；對于危廢處理相關的過程，許多氣體的傳感器也占有重要的位置。

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

（3）數據分析技術。目前大數據分析算法已在消費品企業(yè)、金融企業(yè)、貿易企業(yè)等行業(yè)大規(guī)模利用，通過大數據可分析不同消費者間的購買行為，為廣告公司精準定位目標客戶。借鑒其他行業(yè)的大數據分析經驗，結合能耗型企業(yè)的數據特點，建立個性化應成為建立企業(yè)級能源互聯(lián)網的核心目標。目前通用的大數據分析算法，例如BP神經網絡算法、多元逐步線性回歸算法、支持向量機預測算法等，都有它們擅長處理的數據類型，都能針對某一類數據問題進行分析和建模。通過文獻資料研究，BP神經網絡算法在傳統(tǒng)的鋼鐵、制造行業(yè)都有很好的應用潛力。

有了以上的三種技術，企業(yè)需將數據采集技術與數據傳輸技術結合，共同輔助和支持數據分析技術的發(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

能源互聯(lián)網的提出與將要顛覆性改變人類社會對能源的理解，能源互聯(lián)網技術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據、建立分析方法、根據用戶需要提供優(yōu)化及改進建議。

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

參考資料

1.《全球能源互聯(lián)網》，劉振亞著，中國電力出版社

2.《全球能源互聯(lián)網發(fā)展戰(zhàn)略白皮書》，全球能源互聯(lián)網發(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)網建設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

近日，上海市節(jié)能監(jiān)察中心在花園坊節(jié)能產業(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。根據《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準依據、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，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量，提升了重點用能單位科學用能、有效節(jié)能水平。

（周長豐）