白建華：建設泛在電力物聯網需全行業共行動

文 本刊記者 陳向國

今年年初國家電網工作報告提出要推動我國泛在電力物聯網建設。無論是資本市場，還是相關企業，最近都在瘋狂追捧泛在電力物聯網。國家電網公司3月8日召開泛在電力物聯網建設動員會，從3月11日開始，泛在電力物聯網概念股連續漲停。周鴻、雷軍、董明珠、楊元慶等互聯網大佬也紛紛表態，深入產業互聯網的機會來了，希望在這個大的產業上分上一杯羹。國家電網的工作已經得到了初步肯定。電力物聯網的建設幾乎是在瞬間成了輿論及業界焦點。為了了解泛在電力物聯網建設的相關情況，本刊獨家采訪了國家能源互聯網產業及技術創新聯盟能源互聯網工程技術應用專委會主任、國家電網能源研究院原總經濟師白建華先生。

白建華

享受國務院政府特殊津貼專家，清華大學博士、高級工程師、兼職教授。現任北京智中能源互聯網研究院副院長、國家能源互聯網產業及技術創新聯盟能源互聯網工程技術應用專委會主任、中關村智能電力產業技術聯盟理事長等職務。曾任國網能源研究院總經濟師。

長期從事能源與電力發展戰略、電源與電網發展規劃、可再生能源開發和消納、能源物聯網、能源互聯網、微能源網、智能配電網、電力銷售、經濟評價、財務分析、電價設計，公司發展戰略與規劃等方面的研究，主持和作為主要研究人員的重大課題過百項。

泛在電力物聯網的功用和本質

泛在電力物聯網是與能源互聯網的物理系統相對應的一個系統。泛在電力物聯網的功用就是通過物聯網技術把能源系統的海量信息數據測量整理、去偽存真、加工計算后，將數據通過通訊系統進行傳輸、存儲變成統一的基于能源大數據的數字化能源系統，然后挖掘規律，創造價值。這也是泛在電力物聯網的本質特征。

——白建華

記者：在泛在電力物聯網這個概念之前，就已經有了堅強智能電網和能源互聯網的概念。請簡要說明這三個概念的內在聯系。

白建華：國家電網定義了一個公式：能源互聯網=堅強智能電網+泛在電力物聯網。堅強智能電網是能源互聯網的物理系統，泛在電力物聯網是能源互聯網的數字化系統。值得強調的是，這個數字系統大大超越了傳統意義上的二次系統。二次系統是指系統的信息、調度、運行、指揮等。泛在電力物聯網是與能源互聯網的物理系統相對應的一個數字化能源系統。

記者：泛在電力物聯網的功用何在？

白建華：堅強智能電網與泛在電力物聯網之間有一個交接。想要弄清泛在電力物聯網的功用，必須先知曉堅強智能電網與泛在電力物聯網之間的交接功用。這個交接的功用就是把存在于堅強電網中以物理信息存在的數字資產通過儀表整理、傳感器布局、邊緣運算、數據傳輸等處理過程，再加上工業系統使之變成大數據存儲在云上，包括私有云、公有云等。這個交接功用就是把真實的物理屬性的電力系統的信息通過萬物互聯的手段把信息提煉出來，弄出一個大數據系統。泛在電力物聯網的功用就是通過物聯網技術把能源系統的海量信息數據測量整理、去偽存真、加工計算后，將數據通過通訊系統進行傳輸、存儲變成統一的基于能源大數據的數字化能源系統，然后挖掘規律，創造價值。這也是泛在電力物聯網的本質特征。

記者：既然泛在電力物聯網是能源物聯網的一部分，那為什么不叫“泛在能源物聯網”呢？

白建華：泛在電力物聯網再延伸一下就可以涉及到整個能源系統，就可以叫“泛在能源互聯網”了。之所以現在是“泛在電力物聯網”，我感覺有如下原因。一是國家電網的主要業務就是電力。二是電是運用最廣泛的，遍及千家萬戶的所有神經末梢。三是構建“泛在能源物聯網”困難更大，時機尚未成熟。實際上，站在國家的角度看，構建“泛在能源物聯網”更合適、更全面。以后，通過萬物互聯的手段把包括電在內的所有能源包括冷、熱能都連接起來，形成以電為主或是中心的所有能源系統相互融合。到那時候，泛在電力物聯網就變成“泛在能源物聯網”了。

建設泛在電力物聯網意義非常重大

泛在電力物聯網的建設對能效提升、挖掘系統潛力、創造價值，推動能源革命具有非常重大的意義。業界對建設泛在電力物聯網寄予很高的期望。

——白建華

記者：建設泛在電力物聯網在提高能效、推動能源革命等方面有哪些值得期待的作用？

白建華：其重要意義有很多；列舉幾個方面。一是對巨量數據資產進行價值挖據，提升現有系統潛力。通過對不同行業、相同行業分工部門數據的分析對比，可以得出行業、行業內部各部門的能耗情況。比如，通過泛在電力物聯網就可以知道行業的平均能耗情況——先進的能耗是多少？落后的能耗是多少？就可以根據數據的分析對比知道為什么有的能耗高，有的能耗低；據此可以對能耗高的行業或行業內能耗高的部門進行診斷，為其提供解決方案。這里需要指出的是，電動機是耗電比較大的設備，提高電動機的能效是工業節能的重要部分。建設泛在電力物聯網是提升電機能效的重要推動手段。

二是優化現有系統的運行。通過數據的對比分析，可以知道不同行業耗能大戶是不是達到最優或接近最優的能耗指標？冷熱電系統是不是在滿足生產生活需要的前提下能夠真正協調運行，能耗最低？根據實際情況，對海量數據進行分析對比，找出不能達到最優的原因，采取針對性的措施，挖掘潛力，提高能效，實現節能。同時，實現光伏、風電等可再生能源的高效消納。

三是為建立系統成本最低的能源系統提供技術支撐。通過泛在電力物聯網，對越來越多的數據進行研究，從而對未來能源系統如何實現包括投資成本、運行成本、環境成本等所有成本疊加后的成本最低的系統提供技術、數據支撐。這樣就可以在能源系統的規劃階段作出翔實的分析測算。

可以說，泛在電力物聯網的建設對能效提升、挖掘系統潛力、創造價值，推動能源革命具有非常重大的意義。業界對建設泛在電力物聯網寄予很高的期望。

建設數字化能源體系還有很多路要走

白建華認為，建設以數字化能源體系為目的的泛在電力物聯網，需要闖過幾道關：越來越多的用戶、能源主體的信息、數據同步獲取關；如何保障整個網絡的安全性、靈活性；還要努力突破適合能源領域發展需要的國產芯片、“操作系統”之難關。總之，建設泛在電力物聯網有很多路要走。

記者：建設泛在電力物聯網的目的就是要建設數字化能源體系。請問，建設這個數字化能源體系需要突破那些難關？

白建華：自今年1月國家電網提出建設泛在電力物聯網，再到兩會升溫，到如今速熱起來，這短短的半年時間里，業界做了很多探討。我個人認為，要建設數字化能源體系還有很多路要走。有幾個方面需要跨出去。第一步，要把步伐邁進用戶信息、數據里面去，要把這些信息、數據同步納入數字化系統。這是非常關鍵的一步，也是建設數字化能源體系的難點和重點。

記者：為什么這樣說？

白建華：數字化能源體系不僅僅是能源系統本身的數值化，必須把能源用戶的用能裝備、設施等信息、數據同步納入整個系統。比如說，原來電網給工廠用戶提供電力，電網公司根據工廠申報的用電功率大小、用電量等確定一個電壓等級、變壓器容量等，然后把電線拉到工廠墻外，建好基本設施就完事了。至于工廠內的設備、設施等情況它一般不會太在意。但是在建設數字化能源系統的當下，用戶本身具有巨大的價值挖掘潛力，因此用戶的相關信息、數據必須掌握，并需同步納入整個系統。之所以說它是難點、重點，原因如下：總的來說就是能源用戶信息、數據獲得難。獲得用戶相關信息、數據必須得到用戶的信任和支持，然后通過安裝各種傳感器、儀表同步獲得信息、數據。這樣的話，建設數字化能源系統就必須解決如下問題：怎么能讓用戶愿意裝儀表、傳感器，同步獲得用戶信息、數據；如何不影響用戶正常生產？裝什么樣的儀表、傳感器，在哪些地方裝？深入用戶需要做哪些事，怎么協調？等等。這些問題都是需要解決的比較大的問題。

第二步需要跨越的是，幾家大的能源供應企業與眾多分布式能源供應者利益的割裂，破解信息、數據的同步收集、分析、處理變得復雜多變難題。之前，能源供應企業就是那么幾家央企、國企。隨著分布式、微能源網的發展，改變了原來的業態。眾多的分布式、微能源網、甚至家庭、個人都可以成為能源生產者、供應者——光伏發電、熱泵，家庭、個人都可以安裝、生產。這就導致能源生產、供給參與者規模大幅增加，能源品種增加。這就對信息的收集，傳感器、儀表和通信功能要求越來越高。

記者：您的意思是說，分布式能源已經可以和原有的大能源公司同臺競爭了？

白建華：可以這么說。目前能源系統發展呈現新的特點：原來都是大系統，從2014年習總書記提出能源革命之后，國家相關部門推出了四百多個國家級能源試點示范項目。參考國外經驗，我國用戶端大量的分布式能源已經開始在應用了。比如，分布式光伏，小規模燃氣冷熱電三聯供——以前都是單機三四十萬、六七十萬千瓦，現在是幾百千瓦，一兩個兆瓦、幾個兆瓦。燃氣的利用效率非常高，首先是通過鍋爐把水變成高溫高壓的蒸汽來發電，剩余的熱量可以供熱，最后供冷。其整體效率可以達到百分之八十以上，甚至更高。而反觀傳統火電，如果沒有熱電聯產，效率達到百分之三四十就算高的了。因此可以說小型燃氣冷熱電三聯供將有更加廣泛的應用前景。

從目前的情況看，大量分布式能源設施具備了和原來的能源供應大系統競爭的經濟性和技術先進性。換言之，大量的分布式能源技術已經成熟到可以大規模應用的階段了，而成本的下降使之可以與大系統競爭了。

記者：您的言外之意是說，分布式能源的發展成熟，使能源生產、供應多元化，從而增加了信息、數據同步獲得的難度？

白建華：是這樣的。未來成千上萬的小規模分布式、微能源網發展起來后，就會面臨信息、數據如何收集、如何傳輸的問題。這需要持續增加數量龐大的傳感器、儀表。這是未來信息、數據收集、傳輸需要非常注意的地方。

記者：之前，分布式微能源網由于種種原因上網難，不少成為孤網。請問如何用泛在電力物聯網助力解決這個問題？

白建華：這也是建立數字化能源體系必須要邁過的坎。未來的能源生產、供給將呈現集中式與分散型并存特點。基地式清潔可再生能源、大電網優化發展，分布式、微能源網快速發展。隨著各種政策的到位、可再生能源成本的降低，分布式、能源微網很多要連在固有的大電網上。這樣的話就會不得不面對如下問題：眾多的小規模能源設施連接到大能源網以后，怎么運行？數以千萬計的分布式、微網并到大網后合在一起將呈現怎樣的特征？會如何影響新的整個網絡的運行？這些問題的解決，就需要泛在網通過對數據的收集、挖掘、對比、分析，找出解決方案，保障新的整個能源網絡的安全高效運行。

記者：風、光電的不穩定性一直是電力行業發展的一個障礙。如何利用不穩定的風光電，業界有爭論。隨著電動汽車行業發展、無人駕駛技術的成熟，業界寄希望電動汽車充電來部分解決風光電的利用問題。請問，數字化能源網的建設如何應對、助力解決上述問題？

白建華：建設數字化能源網就必須應對風光電等的各種不確定性。通過數據挖掘、分析對比，找到增加系統靈活性的方法，對數字化能源網的建設是非常關鍵的環節，也是難點之一。以后的電動車、無人駕駛將和能源高度關聯。而之前，能源與交通雖然也有關聯，但未來與能源關聯將更加緊密，同時增加了各種不確定性，比如，風光電生產本身的不確定性、電動車充電的不確定性等。建立泛在電力物聯網就可應對種種不確定性。首先是通過概率性的人工智能的方法分析出潛在的規律；之后努力服務好能源系統本身及車聯網；再之后，借助新的調度通信系統協調好能源、交通和其他相關網絡，增加整個網絡運行的靈活性。

記者：建設泛在電力物聯網在技術支撐方面有什么值得強調的？

白建華：建設數字化能源系統，需要采用先進芯片技術，生產出適合泛在網發展的芯片是發展泛在網一個非常重要的方面，突破適合能源行業發展的芯片瓶頸是當務之急。另外，開發出適應未來多能互補能源系統的“操作系統”非常關鍵，涉及關鍵技術的建模、規劃、運行等基礎平臺的開發和建設等，“操作系統”是開發各種高級應用的基礎。

建設泛在電力物聯網需要全行業的共識與行動

泛在電力物聯網的概念是國家電網提出來的。實際上，從能源互聯網實踐來說，它并不是一個全新的概念。它比較系統地提出了打造數字能源系統、把信息系統建設更完整。打造數字化能源系統，不再是原來平臺的概念，它超越了平臺調控功能、交易功能、培訓功能等具體應用。它要打造數字化能源體系，在這個基礎上挖掘數據，實現創造價值的功能。國網提出要建設泛在電力物聯網，其機遇在于順應了能源發展的潮流和形勢，而泛在電力物聯網建設的挑戰則主要來自不同主體的能源網絡和客戶端能否放棄一畝三分地觀念，打破利益藩籬，形成共識，并付諸實踐。

——白建華

記者：簡單介紹一下國家電網建設泛在電力物聯網的理念。

白建華：國家電網在《建設泛在電力物聯網大綱》上指出，要把內部業務做好，支持好內部業務；同時要做好對外服務。這也就意味著，國家電網建設泛在電力物聯網是為了更好做好與國網相關的內外部服務，服務對象包括政府、企業、個人乃至整個社會。國網服務內外的理念非常好。

記者：國家電網在建設泛在電力物聯網過程中，能夠主導全局嗎？

白建華：國家電網的主流業務是電網，是整個能源系統的重要組成部分，是能源系統的樞紐和平臺。打造全行業的能源數字系統，要全行業形成共識，大家齊心協力，共同推動能源物聯網的建設。否則，行業內各行其是，則不能順應能源發展形勢，難以達到預期目標。

記者：您的意思是說要在國家政府部門領導下、指導下來干這件事？

白建華：全行業必須在國家能源宏觀政策指導下，形成共識，形成合力，才能實現建成泛在網的目標。如果不能形成合力，比如，各種傳感器安裝無法充分進行，這個事就會打折扣。電網公司可以把其內部的業務單元如變電站、抽水蓄能等實現廣泛互聯、數字化，但到了電廠，到了用戶里面，以及成千上萬的分布式能源設施就需要大家形成共識、共同行動。共識必須在政府能源主管部門推動下，在行業政策、標準衡量下形成實施流程。電網是共識形成的重要推動。國家電網新的服務理念，加之全行業共識，是更好、更快、更完整建設數字化能源系統的關鍵之舉。

記者：據您了解，現在這個共識實現了嗎？

白建華：初步共識是有的，但深層次共識還沒有形成，或者說正在形成中。目前的情況是，大家都覺得推進數字化能源系統建設是件好事，對國網的行動也很贊同，但真要行動起來，落實下去，還得需要全行業行動計劃的落地。只有全行業的行動計劃落地，才能使不同利益相關方步調一致行動起來。否則，初步共識難以蝶變成深層次共識，難以化成步調協同一致的行動。

記者：深層次的共識為什么難以形成？

白建華：能源數據在未來是巨大的財富和資產，運營好的話，它的價值有時候甚至可以超過相應的物理資產；而且通過對數據研究對比，分析，挖掘其內部潛在可循規律，可以使物理系統更好地發展，從而創造更多價值。正是因為數據是資產，不同利益方對數據的公開持有不同的理解。實際上，電網公司的數據不是誰都可以看的，其他不同主體的能源生產者、用戶的數據也不會對全社會透明。

記者：對此，您有何建議？

白建華：需要從政策、監管、安全保障、信息加密等方面下力氣，以此消除不同利益相關方的擔憂。在構建起一定規模的數字能源系統后，實行分級管理，保證數據安全、不泄露。對誰能用、如何管理、怎么開放、開放到是么程度、如何實施有效監管等需要頂層設計、規劃。總之，把價值巨大的數字資產建設好、運行好是全行業的大事，需要行業政策、監管、安全、保密等設計、規劃、措施的整體推進。因而，建設數字化能源系統有很多事要做，有很多路要走。