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中电工华北院马欣欣:从智能电厂到智慧能源

作者:中国国际储能大会 来源:中国国际储能大会 时间:2019-05-25 浏览:

中国国际储能大会:4月24-26日,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会主办的第九届中国国际储能大会在浙江省杭州市洲际酒店召开。在4月26日上午的“能源互联网与多能互补“专场,中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司工程技术中心副总工程师马欣欣在会上分享了主题报告《从智能电厂到智慧能源》,以下为演讲实录:

马欣欣:大家好,先说一句题外话我们这个世界其实真的是很多元的,在我们能源领域,其实现在越来越体现出了它的一个多元性。也就是说其实对于这个综合能源或者能源互联网,它体现在它的能源的多样性上面,前面可能几位专家提到了电力系统,我来自华北电力设计院电力技术中心。我想从另外一个视角从智能电厂的角度来看智慧能源还有智能电厂到底有哪些相同不同包括在智能电厂的建设当中,可以给我们的智慧能源带来什么样的思考,有哪些经验可以借鉴的。

今天想和大家的交流的部分,分这么几个部分,对于智能电厂还有智慧能源这个概念我们的理解和定义怎么样的,第二想分享一下我们对于智能电厂的构成和功能,以及全生命周期的解决方案。第三不用太说,在座专家比较了解,第四想简单说一下现在的这个社会信息化还有智能化技术发展是非常之快的。这个目前我们能够看到的信息化和智能化的新技术的发展,会对我们的智慧能源系统带来哪些影响呢?其实重点想说的就是最后一部分,就是说从智能电厂的角度看智慧能源项目在执行过程当中,遇到的一些问题,以及我们对这些问题的思考还有看法,希望和嘉宾和专家们分享。

其实因为时间的关系,有些内容不想太多说了,关于智能电网还有能源互联网的定义网上有很多的研究院所还有高校的专家们都做过很多的探讨,在这里面不想多说了想通过这个图看一下,宏观的能源互联网和微观的综合能源,它有多大的一个区别呢?首先说这是IEC在2017年的时候关于智能电网还有工业设施的接口这个标准当中给出的这么一个图,左侧是咱们典型的智能电网,右侧其实可以看成是一个微观的综合能源。在这里面呢,它这个蓝色的线标志的是信息流,红色的线表示的是电流,我觉得总体来说还是比较清晰的。在这里面为什么提到智能电厂,实际上我们可以看到,在整个的能源互联网链条当中,智能发电无疑是最重要的一环。应该说它都是处于智能电网也好能源互联网的最前端,有一个关于智能电厂的定义,在这里面呢,说白了就是咱们在座的专家们也有可能是来自于咱们发电的行业。

这个智能电厂事情说了十年的在这里面关于概念还有它的功能到底有哪些,在很多项目上面有争议的在这里面关键的过程它是要协调优化的发电厂的控制过程还有管理过程,自动适应智能电网还有能源互联网要求,核心点在这。下面应该是我们对于智慧能源或者综合能源的理解,应该包括了不仅仅是电源,在这里面可能包括了电、气、暖、冷、储能。我们可以看到在综合能源里面比较关注的设施的集成,而对于智慧能源想强调的就是在这里面的首先智慧能源一定面向综合能源系统当中全生命周期,信息技术和智能技术它去采集感知这些信息,然后它的关键点应该还在于协调优化这个综合能源系统当中的控制调度,自动协调供需的平衡,然后才是提供相应的综合能源的服务,希望没有本末倒置。

说到智能电厂,我觉得还是需要看一下工信部在2015年发布的智能制造20125年的系统架构,按照职能功能来划分,对照来看,去年的7月份发布中国的智能制造2025这个系统架构的升级版,在这里面为什么说这个事,其实可以看到智慧能源将来的发展,画红的地方是2018年版的修订,把智能功能变成的智能特征,原来我们主要看这个智能特征这个维度。在这里面智能要素最基本的,原来的第二项是系统集成,但是去年发布的这一版,把互联互通向前提了这个应该随着物联网的技术的发展,在底层做一个延伸。原来的第三项是信息融合,现在其实改成一个全面融合共享,才是一个系统集成。

关于智能电厂的全生命周期的解决方案,我们可以看到右下角那个深蓝色的实际上一个继电器的智能化,从设计到采购,到功能建设是一个全生命周期的。看左下侧的部分,是运行期的整合。通常现场走线技术把这个运行期还有就是那边的数据,全部可以送到这个电厂数据中心,送到数据中心只求,有更多的智慧管理的应用。旁边那个粉色的原来叫做智能监控,有智能的应用,构成了智能电厂这也是我们想说的。其实对于智能电厂,我们可以看到最右侧这个斜的智能电厂的核心,也就是说真正的智能控制,通过负荷分配会为电厂带来真正的效益增长。当然智慧管理通过预测性的维护也会带来效应。

其中还有很重要的一块就是说随着现在国家对安全的越来越重视,在一个新的层面,如何去定义一个智慧安全系统,我们认为也是智能电厂当中很重要的一环,关于综合能源呢,稍微说两句。不想多说了,因为作为综合能源,实际上这几个概念最早智能电网然后到能源互联网更多的其实能源指的就是电力系统,就是电力的一个能源的互联,包括说从刚刚的IEC那个图上面也可以看出来。但是随着国家能源局在这个发布了能源互联网的示范项目还有多能互补的示范项目之后,我们会看到这个更多能源像冷、热、水、电、气、氢全部都包括进来。

也就是说现在目前的方向其实追求的是一个多种能源的综合优化和协调。在这种情况下,针对综合能源系统我们会看到,或者现在大家也在提的关于智慧能源系统应该拥有这样的基本的架构。就是底层实际上是智慧能源系统,叫做物理层也就是说在我们下面有一些发电的设施,还有一些新能源发电,包括还有一些供冷供热储能设施还有一些用户侧的用户设施,全部都涵盖进来的这些物理场景。

这些能源场景实际上构成了智慧能源系统,最基本的一个物理层,然后再往上就是由于这个能源互联网或者说是综合能源会遇到非常大的项目,有的可能这一个项目做下来,能源互联网或者多能互补的项目,会做通电线路有上百公里也有的,这一块也是非常重要的一环。尤其在好几个项目上面,包括能源局,在这个能源互联网还有能源互补第一轮的示范项目当中,其实目前阶段正在大量的都是在实施的过程当中,也有的陆续通过能源局的验收,我们也是想说在这个过程当中遇到了哪些问题,有一些想法,等会和各位专家分享,意义这一块不想多说的,这是前年还是去年的时候,埃森哲给出的一个关于能源互联网也好,或者是说叫做智慧能源也好,他们认为的一些意义和一些就是目前的智能化技术能够为我们带来的这些好处和功能有哪些。

后面简单的说一下就是信息化和智能化技术到底对我们智慧能源系统会带来哪些影响,这个图也是中科院做的一个互联网的导图,这一块主要想说其实任何一个智能技术的发展,不是单一的。不管是感知传感器技术的发展,还是包括在执行层面的发展,都是作为这个互联网云脑当中一条反射弧上面的发展,这些都是相辅相成的。

所以呢在这一块包括像云,其实本意不是想说云本身,因为对于云计算云平台也好大家都有特别多了解,我想说云的发展不管是为智能电厂还是智慧能源,一直都在带来不断的挑战,也就是说在做项目或者做方案的过程当中,真的是要实时把握它的变化。前两年在我们最开始做智能电厂的时候,那第一个反应肯定不要做这个共有云,觉得如果有业主问我,我肯定会说私有云,因为共有云太不安全的。但是实际上互联网这些供货商他们也一直在去捕捉用户的痛点,然后他去提升。也就是说云技术发展到现在,对于智能能源服务平台更多在采用一种混合云的结构。

对于大数据也是这样的,有的大数据以后,为什么提这个问题,项目的过程当中,有很多的业主会有这样的考虑,就是说这个能源互联网范围跨度非常大,要不要把所有数据送上来还是像原来一样,到底用哪些数据,只把那些数据采上来,这样对我的系统通信的压力都会减少。其实认为真的不是的。因为你既然要用大数据这个技术,有很多的识别的手段包括处理的方法,包括现在加入的更多的人工智能的因素在里面,它需要的一定是一个全量数据,不是靠某一个部分的数据来做,不是原来随机采样,实际上通过全量的数据找到一个趋势,从而让这个系统更优。

第四个就是物联网技术的发展,太快了周围也有很多同事建小米家庭,可能在这种2C的领域,互联网的供货商应该走的更快的,在这种民用的领域它也会发展的很快。但是对于工业的领域,大家可能注意到的,说去年年底的时候,也是在杭州,乌镇的大会上面,很多领域的专家,尤其是互联网领域的专家,他们其实会看到,原来是互联网+,对于现在都是行业应用的专家,他们会看到觉得在从去年年底往后的十年,可能就是应该是这个行业加互联网的。就是作为一种应用,会渗透到方方面面,所以才有了这个工信部在去年智能制造的架构当中,会把这个互联互通提到的一个非常基础的层面。

关于人工智能我觉得应该更大的事情,原来关注人工智能就是围棋大战实际上对于现在的影响,不仅仅尤其大数据分析之后,加入的一些AI的功能进去,包括像信息安全领域,也有通过AI技术让危险的感知更超前,实际上更可以看到它的趋势。在这里面还有很重要的一点关于这个图象识别和语音识别。相信也会对智慧能源尤其是管控那一块带来一个更深远的影响。

当然了还有一些其实其他的没有说出来,没有详细去说的,我相信也有影响的。但是现在应该走入了一个比较好一点的上升期,我们也有一些能源互联网的项目,其实在用的。包括说在一些局部的分布式光伏,不管怎么说会给我们带来的可信的这种交易也好或者是存证也好,5G的影响不仅仅带来速度方面的变化,在安全性上面也有很好的提升。更多就是考虑互联网的架构或者就是大数据平台,但是边缘计算的这个不断的深化和在应用当中的可能会让我们今后考虑物联网的平台,现在有企业在做的。如果是做这方面的专家,可能都会对这些信息化和智能化技术应该有一个更深的了解,包括去追随它的变化。

后面是几个我们在项目应用过程当中遇到的一些问题,包括我们的看法,提出来和咱们各位专家共享和讨论。第一个其实我们想说智慧能源和综合能源的区别,综合能源它的重点在于这些设施,多种能源形式的设施个集成,不止是采集信息,这种供需的匹配,应该说是最核心的,然后就是提供各种的能源服务。在这种情况下可以实现安全高效绿色智慧运行的这么一个能源供给与应用系统,我们才认为是智慧能源。不仅仅拥有智慧还有多种能源的用户侧的一个集成的应用,才是一个智慧能源的系统。我个人认为这是很重要的议题想跟分享的,我们也注意这次的储能的专场可能来了很多不同领域的,如何理解智慧能源系统的安全问题,首先说两句标准,这个按照国家智能制造的标准体系,它来分的。如何来分呢?比如说这个标准体系的底层不知道是不是可以看见,就是底层的AB,首先A是基础功能,AB这一项细分之后在那里可以看到,这个里面实际上是分了人因安全,信息安全还有功能安全。

当然那个说的是按照这个智慧能源按照国家智能制造的体系来走的,很重要的原因智能制造这个体系,功能安全是一个把风险量化并且通过去计算增加相应的控制和保护措施。最后让这个风险降低到我们可承受的范围内的这样一个理念。那儿这一块的国家标准呢,其实在2006年颁布的,国际的标准也是在2000年发布的。因为功能安全这个理念在电力行业真的是不够普及的,在2011年这个发电行业的是第一次才把功能安全的这个理念写入了咱们这个发电行业。我认为这个功能安全的问题,对于我们现在新兴的智慧能源的行业非常重要的。可是就是从TOA的角度,就是产品认证这一块有非常多经验,同时我想说不仅在产品上面,应该在这个流程上面,也应该把更多的安全方面的关注。这一块想说一下功能安全和信息安全的关系,首先说原来两者其实独立的这两年不管从国内的实际应用,还是国际的都应该按照一个安全认证去分析这个系统的安全性。

右边这个图通常所说的信息安全,做这个事情的专家们,可能都是不同领域的像我们这个领域的,在很多业主还有单位,实际上是两人,一波人是IT,一波人是IEC非常普遍的现象。不管各位专家的出身是什么,希望可以看到一个事实,就是说对于信息系统来说它的信息安全,它这个排序是这样的。对于控制系统它的可用性一定是第一位的,也就是说这两年咱们国家的信息安全用行业的专家的话来说,提到了一个保家卫国的高度,信息安全还有功能安全一样,是必须我们要关注的课题。

然后下面一个想分享的内容就是说我们做项目当中的所遇到的,到底这个管控服务平台的架构如何来考虑的,第一这个综合能源调控的功能还有服的功能,是否要做安全分析,因为做能源系统,尤其是综合能源之后,能够提供能量管控还有服务的平台的供货商,其实来自不同的领域和行业。上面是一些应用系统,这些情况多半都是互联网的这个供货商来提供的这个系统。这个左边的系统实际上分成了大家可以看到,它会分成了生产控制大区还有非生产管理大区严格按照有调控的功能,是一定要在生产控制大区的。其他的功能在管理信息大区的,其实个人的观点,我觉得就是这个安全分区当我们做一个能源管控和服务平台的时候,如果它的功能当中包含了管控,想有这种实时的控制,一定是分区的。

如果说我们的功能仅仅一些综合能源的服务,我们一定要分区的话,是不是有必要完全按照这个电监会也好,电网的一些规定,要用在系统上面吗?其实也不是。原来国家电网的规定是完全针对这个调度系统的,防护措施也都做的很好,有很多的不同,这个也是为什么我们知道的有不少的用户在应用的时候,包括它在验收的时候,可能会遇到问题。首先我认为应该是分区的,有调控就是分区。再就是严格执行规定,我认为可以讨论,其实比较弱了相比原来的。大家有兴趣可以下来讨论。

然后还有一个内容就是说智慧能源系统的信息安全,到底涵盖的哪部分,概念当中一说到智慧能源系统的信息安全,都会想到上面的那部分,服务平台也就是说的是不是做到云和大数据中心的,至少包括三个方面,就是说它一个是能源管控和服务数据中心的平台,这个能源场景还有上面能源中心的防护措施也是非常重要的,还有我们底层的这些能源场景控制系统本身的信息安全。

最后一个问题实际上想说一下,有一些项目上面引起我们困惑的,有一个专家在经济上面说了,说一下我的个人的观点。这个你们认为可以借鉴智能电厂的一些做法,因为智能电厂在最开始的时候,像开始的智能手机刚推出的时候没有那么多应用服务的时候,没有更多人认识它也认为智能手机没有用,随着这个应用系统的增多智能手机作为一个底层的最基础的应用,智能电厂也一样,刚刚在说那个模型的时候,我记得应该在十年前包括五年前,其实有两个集团的领导都问过我,说现场走线到底有什么用,带来的好处在哪里,当时很多事情不能评价,后期优化的软件功能没有非常成熟的东西,让它用的时候,效益暂时看不到的。服务平台目前也有点处于尴尬期的对将来智慧能源的应用一定是必需的。

它的不同和智能电厂的不同在哪里?智能电厂得到的收益不管是预测性维护带来的收益还是优化控制带来收益,都是这个厂的,也就是说这个智能电厂这个平台,投入了之后,它的回报都是厂里面的,厂长愿意投资的,跟这些能源场景下面的可能不是一个业主,在这里面可能确实有一个这个平台是否就是它的盈利性到底怎么样的,是不是要投资做这个事情,确实可以从社会效益和这个成本收益两方面来考虑的。来的专家各方面都有,我想说的一句话智慧能源的发展也非常的迅猛,我希望就是希望在关注市场发展还有技术发展的同时,也可以对于项目实施当中的问题有所重视。希望和各位专家一起真的不忘初心,谢谢大家!

(本文根据演讲录音整理,未经演讲人本人审核)


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