能源互联网为通信能源带来发展机遇

通信能源面临的挑战和机遇

　　由于市场竞争日益激烈，通信业务量的增长并没有带来收入的同比增长，而通信能源主要依靠化石能源的现状（电力中70%~80%来自于化石能源），使得通信能源的发展面临如下挑战：

　　●   高运营价格（IEA预测2020年油价将重回80美元/桶）；

　　●   环境污染压力；

　　●   可利用土地资源受限；

　　●   负载波动和供电波动导致方案升级成本上升。

　　国际能源署（IEA）预测，到2040年全球能源消费会增加1/3，传统能源供给更具挑战。同时大能源视角下，潜能巨大的绿色能源增长快速，储能方案日益成熟，微网建设日益普及，以及电动汽车快速增长，这些因素将进一步推动绿色能源的供给增加，使能源低成本流动，整体能源成本下降。进一步降低绿色能源的发电成本和传输成本是绿色能源发展的重大方向。

　　能源发展离不开互联网技术的影响。滴滴打车、谷歌搜索、AirBNB等互联网创新应用让我们以极低的成本享受生活，其核心是利用互联网技术实现资源共享，降低边际成本。能源互联网正是分享经济模式在能源领域的落地方案，将会推动绿色能源以更经济的模式发电和传输，引发能源领域的重大变革。

能源互联网的特性与通信能源发展机遇

　　能源互联网这一概念最早由美国经济学家杰里米里夫金在《第三次工业革命》中提出，里夫金认为可以将互联网技术与可再生能源相融合，将全球的电力网变为能源共享网络。目前，对于“能源互联网”还没有广泛认可的定义。

　　综合国内外学者的观点，能源互联网是以电力系统为核心，以智能电网为基础，以接入分布式可再生能源为主，采用先进的ICT及电力电子技术，通过智能能源管理系统（EMS）对分布式能源设备实施广域协调控制，实现冷、热、气、水、电等多种能源互补，提高用能效率的智慧能源系统。

　　我国能源现状是“富煤、贫油、少气”，区域差异大，人均占比低。能源互联网对我国具有重要战略意义，可以突破化石能源制约，优化能源结构，促进能源自给自足，有效保障能源安全。

　　能源互联网从2008年前后开始理论构建，时至今日，已经开始落地开花，并从试点探索发展到区域性的商业化行为。如欧盟在德国、英国、意大利等多国建设园区微网示范项目，新西兰Powershop在全国具有200万个接入点，美国Solar City业务覆盖15个州。

　　国际标准化组织已经发布《分布式电源与电力系统互联》标准（IEEE1547）和能源管理系统应用程序接口标准（IEC61970），全球互联网构建正在有序推进。全球目前已经形成了北美、欧洲、俄罗斯-波罗的海等特大型互联电网。2016年3月30日，中、韩、日、俄大型电力公司和金融集团在京签署了《东北亚电力联网合作备忘录》，这标志着全球能源互联网将率先在东北亚开花结果。

能源互联网模型

　　能源互联网模型描述系统的核心构成模块和运行模式。由于各国能源发展现状的差异，以及ICT技术的极大灵活性，目前学术界和工业界对能源互联网的总体构架有不同的观点。

　　●   智能控制为中心的美国FREEDM系统

　　针对可再生能源的日益普及，FREEDM系统的理念是在电力电子、高速数字通信和分布控制技术的支撑下，建立具有智慧功能的革命性电网构架吸纳大量分布式能源。通过综合控制能源的生产、传输和消费各环节，实现能源的高效利用和对可再生能源的兼容。

　　●   智能电力电子技术驱动的日本数字电网

　　日本数字电网完全建立在信息互联网之上，用互联网技术为其提供信息支撑，通过逐步重组国家电力系统，逐渐把同步电网细分成异步自主但相互连接的子电网。数字电网中的发电机、电源转换器、风力发电场、存储系统、屋顶太阳能电池以及其他电网基础结构等均被分配IP地址，电力路由器与现有电网及能源局域网相连，可以根据相当于互联网地址的“IP地址”识别电源及基地，旨在通过电力路由器完成能源分配。

　　●   注重ICT创新的E-Energy

　　E-Energy模型由德国提出，在欧盟落地实践，它是基于ICT的未来能源系统。它提出在整个能源供应体系中实现完全数字化互联以及计算机控制和监测的目标。E-Energy充分利用信息和通信技术开发新的解决方案，以满足未来以分布式能源供应为主的电力系统需求。它将实现电网基础设施与用电器之间的相互通信和协调。其目标不仅是通过供电系统的数字联网保证稳定高效供电，还要通过ICT技术优化整个能源供应和使用系统。

　　●   中国：智能能源网

　　我国在2011年开展了针对智能能源体系的专题研究，提出我国智能能源体系架构、模型、技术标准、通信协议、实施方案等。智能能源网主要以智能电网为基础，以配电网为载体，在终端用能层面，采用能量管理系统实现智能协同控制，将电力、天然气、电动汽车充电站互联，形成“智能能源网”。

　　2014年，国家电网公司提出在2050年建成全球能源互联网体系，2015—2020年重点构建能源互联网基础设施和搭建电力交易市场机制。

　　综合当前研究，能源互联网典型架构如图1所示，包括4个基础模块——发电模块（传统火电和分布式能源、智能发电）、输电配电模块（智能配电、微网）、储能模块（发电侧、用电侧）、用电模块（传统工业用电终端、家庭用电终端、智能用电设备、智能家居等），以及4个支持模块——能源路由器模块、通信模块（安全和协议）、数据模块（数据储存、分析、挖掘等）、能源管理模块。

　　其中，分布式电源和智能微网是未来能源互联网的主要能量来源，能源管理系统、数据挖掘分析，决定系统的能源转换效率。能源路由器是实现能源、信息交换的核心部件，存在多种技术选择。通信的标准化不足，储能技术在充电速度和容量上的限制，是目前能源互联网进一步扩张的障碍，需要进一步突破和创新。

电信能源发展机遇

　　2015年全球新增电力装机可再生能源已经超过传统能源，60%的能源投资投在可再生能源。埃森哲2015年预测，至2020年，中国能源互联网市场将达9400亿美元，占GDP7%。

　　“互联网+”正在改变各传统行业。传统能源企业和新加入的新型企业将共同改变能源生态现状，通过互动、碰撞、变革，最终形成富有活力和柔性的能源互联网生态圈。

　　能源互联网的发展将主要受益于以下四类企业的积极参与和价值贡献：

　　●   传统能源电力企业——挖掘已有的资产潜能，转型为集中式能源服务供应商；

　　●   新兴能源企业——大力开拓新兴能源技术和能源管理市场；

　　●   使能企业——提供先进的信息通信技术，支持能源互联网价值创造；

　　●   生态跨界企业——技术驱动混业经营，借机跨入能源市场，寻求非常规的发展机会。

　　电信企业属于生态跨界企业，在能源互联网中存在先发优势：

　　●   ICT技术积淀，易于技术改造和实施；

　　●   已具有高度智能化的站点能源硬件设备（发电、储能、用电的智能化控制）；

　　●   能源管理系统（站点级、网络级能源监控和管理）。

　　通信能源可以实现跨界发展，在能源互联网时代大有可为。现有的电信企业可以作为生态跨界企业进行混业经营：

　　●   作为电力供应为主的能源服务商——可与电动车充电、照明、政府服务相融合；

　　●   作为虚拟电力供应商——依托先进的能源管理系统和整合区域的绿色能源供需，为客户提供电力服务。

　　电信企业应重点关注扩大绿色能源应用、加强基础设施共享和优化网络能源管理。

中兴通讯的能源互联网业务探索与实践

　　中兴通讯积累了20多年能源研发经验与成果，拥有500多项能源和基建设施专利技术，利用其在ICT技术的领先优势，从单站、共享站、跨界方案和网络能源四个层级对绿色能源提供和虚拟能源管理做了积极探索。

能源大师解决方案

　　以能源大师PowerMaster系列方案为核心的绿色能源方案可以满足单站、共享站的绿色能源应用需求。

　　能源大师具有四个特点：统一控制、高度集成、强大的能源管理和柔性升级。

　　该方案支持包括太阳能的多种能源的混合应用，通过多样化的储能方案、控制逻辑优化，实现高效、节能、柔性的绿色能源解决方案。

BluePillar混业经营方案

　　BluePillar系列方案，是中兴通讯为中国铁塔公司提供的能源跨界方案。方案集成无线通信、街道照明、市政信息、电动车充电桩等多方面业务，目前已在多地完成实验站建设，将推动绿色大能源的快速发展。

iEnergy网络能源管理

　　iEnergy网络能源管理方案是网络级的能源管理方案，已有大量应用实践，正在逐步完善。其核心功能将包括：

　　●   多种能源接入（支持单节点的发电和用电双向应用）；

　　●   主动维护和网络诊断功能；

　　●   大数据分析与性能优化；

　　●   预留新业务接口。

　　该系统将能接入和管理多种微电网，为能源互联助力。

　　中兴通讯将从大能源视角，为通信运营商、基建运营商和其他企业客户提供共享能源方案，以直流微网为主干，覆盖电动车充电、照明等其他能源需求。

　　中兴通讯同时致力于能源优化服务。依托其在绿色能源系统建设中的运维经验，可以为客户提供能源设备租赁服务，节能、能效提升服务，能源系统设计、安装、运维服务。

　　中兴通讯在能源领域的实践和探索，将为绿色能源提供和虚拟电力运营提供宝贵的经验。

能源互联网未来展望

　　据预测，2050年绿色能源将占发电量的50%以上，能源互联网也将迎来快速发展。以下问题需要得到进一步的研究：

　　●   能源管理系统必须能够应对分布式能源快速增长的趋势

风能、太阳能、潮汐能、生物质能等新能源的数量和接入方式将对能源互联网体系的稳定性、安全和效率提出挑战，需要积极研究，满足分布式能源快速增长的发展需求。

　　●   绿色能源高效发电、更快更低成本的储能技术是关键

　　88分钟的全球日照可以满足地球一年的用电需求。绿色能源的发电效率还有巨大的提升空间。

　　绿色能源的不稳定特性凸显储能技术的重要性，储能技术的成本下降和能量密度提升是重要的技术提升方向。