曹城祿：智能微網(wǎng)中的數字化與智能化思考

2018年1月12日，由中國科學(xué)院科技戰略咨詢(xún)研究院、國際能源署（IEA）、聯(lián)合國項目事務(wù)署（UNOPS）指導，中國能源研究會(huì )分布式能源專(zhuān)業(yè)委員會(huì )、中國能源網(wǎng)等聯(lián)合主辦，國家電網(wǎng)公司、漢能控股集團等協(xié)辦的“2018未來(lái)能源大會(huì )”在北京隆重召開(kāi)。西門(mén)子中國智慧能源技術(shù)總監曹城祿先生作題為“智能微網(wǎng)中的數字化與智能化思考”演講。

以下內容根據演講實(shí)錄整理摘編：

曹城祿：大家好！感謝主辦方的邀請有這樣一個(gè)機會(huì )把西門(mén)子在能源互聯(lián)網(wǎng)，或者未來(lái)能源的看法和觀(guān)點(diǎn)給大家做一個(gè)分享。為什么西門(mén)子能夠持久生存發(fā)展，而且不斷的往前走？我們一直強調創(chuàng )新，西門(mén)子不僅僅是一個(gè)做電氣化的公司，我們強調數字化和軟件，我們是全球的十大工業(yè)軟件之一，在歐洲我們是除了SAT之外第二大公司。當然我們還有其他的技術(shù)，今天上午提到的電動(dòng)汽車(chē)，我們現在也在做電動(dòng)飛機，我們也跟合作方一起參與了電動(dòng)飛機的技術(shù)。

對未來(lái)能源的發(fā)展來(lái)講，西門(mén)子也在提4個(gè)D，對未來(lái)四個(gè)能源階段，我們認為在很長(cháng)時(shí)間之內傳統的化石能源從發(fā)電到輸電到配電到用電這樣一個(gè)單一體系，和各種分布式能源并存的，有幾個(gè)大的趨勢，第一低碳化、第二個(gè)分布式、第三個(gè)市場(chǎng)化、第四個(gè)數字化。今天我著(zhù)重介紹一下西門(mén)子在數字化領(lǐng)域相關(guān)的技術(shù)、一些案例，和所謂的一些平臺，做一個(gè)分享。

數字化時(shí)代數據管理我們一直在強調互聯(lián)網(wǎng)+，最上面一層我們整個(gè)IT技術(shù)的發(fā)展，從原始的計算機，從PC到智能化的筆記本等等，到因特網(wǎng)，到今天講工業(yè)4.0，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。這樣一個(gè)融合的趨勢，會(huì )產(chǎn)生大量的數據，我們這邊有一個(gè)統計，我們從物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)概念來(lái)看，每天連接到這樣的平臺大概有550萬(wàn)的資產(chǎn)，像電表啊，2020年會(huì )有500億的資產(chǎn)，當然數字會(huì )更大。實(shí)際上50%以上的數據一年會(huì )大于50%以上，實(shí)際上真正利用的數據只有千分之五不到，這是我們一個(gè)核心關(guān)注的地方。

對西門(mén)子來(lái)講，我們在數字化取得的成就，包括整個(gè)西門(mén)子大的物聯(lián)網(wǎng)平臺，包括西門(mén)子的設備、第三方工業(yè)的設備，像內燃機啊、電表啊等等，電表全球我們有7500萬(wàn)個(gè)智能電表，我們收益有450億歐元，有將近一萬(wàn)名員工從事數字軟件的開(kāi)發(fā)。

在整個(gè)數字化的架構來(lái)講，西門(mén)子也在強調電氣化、自動(dòng)化和數字化整體架構的一個(gè)模型，最底層就是傳統電氣化這樣一個(gè)基本的模塊，通過(guò)我們這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的平臺，MindSphere這個(gè)平臺，機器、資產(chǎn)還有設備的數據可以連在我們物聯(lián)網(wǎng)的平臺，同時(shí)是一個(gè)開(kāi)放的平臺，可以開(kāi)放給我們客戶(hù)，也可以開(kāi)放給我們生態(tài)的朋友圈，也可以開(kāi)放給合作方等等，它也融合了一些相關(guān)的數據挖掘、人工智能這樣的技術(shù)。同時(shí)基于物聯(lián)網(wǎng)的平臺，西門(mén)子提供了各種各樣的軟件服務(wù)，以及我們數字化的軟件，今天著(zhù)重介紹一下西門(mén)子在軟件方面取得的相關(guān)的技術(shù)和信息。

我們整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)平臺全球的生態(tài)圈，包括一些做咨詢(xún)，如埃森哲，還有一些大的廠(chǎng)商，像ACP等等。在國內來(lái)講，我們也在尋找合作的生態(tài)圈，也在進(jìn)行過(guò)程當中，這個(gè)不方便透露，我們會(huì )在中國逐步落地，推行物聯(lián)網(wǎng)在中國平臺的落地。

我們基于物聯(lián)網(wǎng)平臺所有相關(guān)的三個(gè)大的平臺，工業(yè)軟件，主要是三個(gè)：

第一個(gè)，PSS的數字化雙生的套件。

第二個(gè)，運行和控制的平臺。

第三個(gè)，業(yè)務(wù)應用和分析的平臺。我們通過(guò)通信協(xié)議跟底層設備相關(guān)的一些通信的標準，數據的安全，以及整個(gè)服務(wù)架構的體系，因為時(shí)間關(guān)系，不展開(kāi)了。今天主要強調數字化軟件平臺。

我們會(huì )找這樣一個(gè)落腳點(diǎn)，這個(gè)落腳點(diǎn)以園區為例，前段時(shí)間我看了一個(gè)統計數據，現在全國大大小小的園區一萬(wàn)多個(gè)，國家級的開(kāi)發(fā)園區六百多個(gè)，省級開(kāi)發(fā)區1100多個(gè)，所以園區整個(gè)的經(jīng)濟占咱們中國經(jīng)濟整個(gè)的將近30%，所以園區是很重要的這樣一個(gè)實(shí)體，所以我們以園區為例，看看我們西門(mén)子針對園區的解決方案，怎么融合數字化為我們企業(yè)和客戶(hù)帶來(lái)價(jià)值？

這個(gè)是整個(gè)智能化綠色產(chǎn)業(yè)園區的架構，主要是達到：綠色、智能、安全的目標。一個(gè)有智慧的基礎設施，包括能源、交通和樓宇，甚至是產(chǎn)業(yè)，但西門(mén)子強調的是一個(gè)使用，跟我們用戶(hù)的融合，所以我們比較強調綠色工廠(chǎng)、智能制造跟我們整個(gè)能源的融合。

我們這邊有一個(gè)全方位、模塊化園區智能解決方案，包括區域能源監控中心、能源管理平臺、微網(wǎng)儲能，甚至是配送電的平臺，今天我只是強調介紹一下整個(gè)關(guān)于數字化的軟件，其他的不一一贅述了。大的架構是這樣子，我們這邊有一個(gè)基礎的模塊，你的光伏、燃氣分布式發(fā)電，其他的照明等等，這都是我們的基礎?；谶@個(gè)園區整個(gè)基礎模塊搭建完之后，就可以建整個(gè)智慧的云平臺，可以在這個(gè)云平臺上建各種各樣的應用。

這個(gè)功能的分布式就過(guò)去的，因為從分布式來(lái)講，除了組件是第三方的，我們的配電系統、協(xié)同調度和優(yōu)化，甚至過(guò)程當中的服務(wù)都有一個(gè)解決方案。

第一個(gè)我們講PSS定義。

第二個(gè)可靠性、能源效率與電力市場(chǎng)交互的數據采集和優(yōu)化的平臺。

第三個(gè)數據的收集、報表對標的分析以及報表的生成，以及跟歷史數據、仿真的基準，各種各樣的應用。

我們這個(gè)定義包括兩個(gè)部分，第一個(gè)針對發(fā)電一個(gè)單元的組成部分，我們可以模擬出來(lái)你這個(gè)光伏適合的發(fā)電，什么情況下配比是最優(yōu)的，而且可以做各種各樣的模擬。第二個(gè)針對園區的配網(wǎng)架構，你這個(gè)配網(wǎng)整個(gè)的變電站的選擇，你跟上級配網(wǎng)怎么進(jìn)行數據的交互？我們這邊有一個(gè)模擬和仿真的設計。這兩個(gè)平臺是可以互聯(lián)互通的，而且這兩個(gè)平臺也是包括了水網(wǎng)、熱網(wǎng)、氣網(wǎng)，所以我們是一個(gè)綜合管理的仿真平臺。

這兩個(gè)平臺做完模擬和仿真之后，再進(jìn)行不斷的人工優(yōu)化和評估。其實(shí)我們做PSS的仿真大概是四個(gè)步驟，第一個(gè)步驟，做一個(gè)系統定義，包括我們整個(gè)這一個(gè)能源大概的組成部分，再進(jìn)行發(fā)電的分析，不同發(fā)電的組成以及發(fā)電的容量，以及整個(gè)未來(lái)的趨勢是什么樣的？第三個(gè)網(wǎng)絡(luò )的搭配，第四個(gè)系統的優(yōu)化設計。

這是第一個(gè)關(guān)于園區整個(gè)能源和網(wǎng)絡(luò )設計的平臺和優(yōu)化，第二個(gè)關(guān)于整個(gè)園區里面多能互補，或者微網(wǎng)有一個(gè)控制和優(yōu)化的系統，這個(gè)平臺是基于我們這個(gè)分布式能源和微網(wǎng)管理平臺。主要有幾個(gè)場(chǎng)景，第一個(gè)可以對三聯(lián)供不同發(fā)電的效率，不同供熱的效率，不同單元優(yōu)化。我們知道可再生能源是波動(dòng)，是不穩定，這樣我們就可以跟儲能有一個(gè)配比，進(jìn)行自動(dòng)充放的管理和協(xié)同，實(shí)現我們新能源這樣一個(gè)最大化的利用，同時(shí)保證系統穩定性。第三個(gè)我們可以保證它的孤島運行和并網(wǎng)運行模式的自動(dòng)切換，我們知道它孤島運行和并網(wǎng)運行的功率是不一樣的，通過(guò)這套系統可以保證我們微網(wǎng)這套系統平穩運行。

介紹一下我們針對微網(wǎng)優(yōu)化的模塊，我們怎么樣最優(yōu)化使成本最低，同時(shí)又能滿(mǎn)足系統的要求。第二個(gè)頻率和電壓的控制?，F在很多號稱(chēng)也是微網(wǎng)的很多系統都是按這個(gè)模式進(jìn)行操作的。這個(gè)級別需要控制電壓、頻率，這是二級控制，這個(gè)控制時(shí)間可以達到毫秒級。最高級別就是我們講的高級的控制，我們叫三級控制，它的優(yōu)化的算法，你的光伏、儲能，還有你的風(fēng)電，發(fā)電運行的時(shí)候，發(fā)電的組合是最優(yōu)的，以及為未來(lái)電力市場(chǎng)進(jìn)行協(xié)同，以及外面的天氣預報等等，進(jìn)行數據的整合。我們認為這是一個(gè)高級應用，需要達到秒級的應用水平。

在未來(lái)如果有多個(gè)微網(wǎng)的時(shí)候，還有區域能源交易市場(chǎng)需求，基于我們去中心化、智能合約的區塊鏈技術(shù)，可以實(shí)現微網(wǎng)之間的調度、平衡和交易。

第三個(gè)介紹一下我們整個(gè)園區運營(yíng)管理中心這個(gè)平臺，這個(gè)把能源側、復合側跟電網(wǎng)之間的關(guān)系都可以進(jìn)行統一的協(xié)同和管理，這個(gè)平臺我們是面向未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)云端的平臺，它支持MQTT，而且可以支持云端部署，也可以提供很多業(yè)務(wù)決策的儀表盤(pán)。這是我們整個(gè)的架構，最底層就是傳統很多運維單元以及我們分布式的微網(wǎng)，包括儀表、建筑、工廠(chǎng)以新能源發(fā)電的設施，同時(shí)數據采集的標準協(xié)議可以實(shí)現很多能源監測、性能分析、優(yōu)化以及整個(gè)智慧園區駕駛艙很多數據的展示。

其實(shí)在整個(gè)園區里面還有配網(wǎng)這樣一個(gè)要求，因為時(shí)間關(guān)系我這里只介紹一下配網(wǎng)的管理，配網(wǎng)自動(dòng)化是另外一個(gè)大的范疇，西門(mén)子提出先進(jìn)配網(wǎng)的概念，包括故障的自動(dòng)定位、故障的自動(dòng)恢復，以及我們對故障的分析，我們有一個(gè)強大的預測模型，有很多暴風(fēng)模式的模式自動(dòng)設定。

這是我們大數據的一個(gè)應用，大數據的應用可以應用在兩個(gè)方面，一個(gè)是園區里面的，一個(gè)是能耗，我們園區里面很多工業(yè)用戶(hù)能耗的數據可以通過(guò)大數據管理平臺實(shí)現節能、效率的提升，對分布式能源來(lái)講，通過(guò)微網(wǎng)協(xié)同可以把其他的新能源或者多個(gè)微網(wǎng)進(jìn)行整個(gè)的協(xié)同進(jìn)行發(fā)電預測，負荷預測。

這是我們在德國能源互聯(lián)網(wǎng)示范其中的一個(gè)案例，遠端有風(fēng)電，是一個(gè)山，山下有農場(chǎng)，農場(chǎng)里面養的是奶牛，奶牛產(chǎn)生的糞便用來(lái)做沼氣，家家屋頂上面做的太陽(yáng)能光伏，它的發(fā)電的容量是它的三倍，剩下的電會(huì )賣(mài)給當地的電網(wǎng)公司，進(jìn)行經(jīng)濟上的一個(gè)收益。所以西門(mén)子是幫它做了整個(gè)微網(wǎng)優(yōu)化的控制系統，實(shí)現了供需平衡，同時(shí)我們也實(shí)現了跟電網(wǎng)的協(xié)同和互補。

第二個(gè)是我們國內的一個(gè)案例，是杭州國家分布式能源技術(shù)實(shí)驗中心，這個(gè)實(shí)驗中心雖然不大，但是它的能源形式比較復雜，有單伏、有多晶硅、有內燃機、燃機等等，實(shí)現了冷熱電綜合能源的優(yōu)化，也保證了安全可靠和供電質(zhì)量。

第三個(gè)是區塊鏈的合作，這是我們在紐約市做的一個(gè)示范性的項目，這個(gè)是給一個(gè)合作方提供了基于智能合約P2P交易的平臺，我們知道區塊鏈有比特幣技術(shù)，還有智能合約技術(shù)，這個(gè)項目就是采用了智能合約的技術(shù)，通過(guò)智能電網(wǎng)實(shí)現了社區級的微電網(wǎng)它之間的一個(gè)交互和交易。同時(shí)我們這個(gè)區塊鏈交易的平臺，也跟我們傳統的交易市場(chǎng)像PGM這樣一個(gè)交易平臺，也有這樣一個(gè)數據的交互。所以我們這個(gè)項目也支持有區塊鏈的這樣一個(gè)發(fā)電的用戶(hù)，也支持沒(méi)有區塊鏈這樣一個(gè)分布式能源和它相關(guān)電網(wǎng)的連接。

最后介紹一下園區的案例，第一個(gè)是我們在國外馬斯達（音）做的一個(gè)社區案例，這個(gè)是在阿聯(lián)酋的阿布扎比，它號稱(chēng)是零碳排放社區。我們西門(mén)子參與它的建設。國內我們跟廣東省電力設計院合作為中新知識城綜合能源規劃和整體規劃，最近我們跟它一個(gè)園區里面的售電公司有一個(gè)實(shí)際的產(chǎn)業(yè)合作，我們一起跟他成立的合資公司，專(zhuān)門(mén)做整個(gè)園區的配網(wǎng)，園區售電平臺的支持。

所以總結一下，西門(mén)子整個(gè)園區智慧能源的引用，體現在一個(gè)技術(shù)特點(diǎn)，包括多能互補的能量管控系統、能源大數據智能運維平臺，商業(yè)模式我們可以投資也可以入駐。

好了，謝謝大家！