白建华：建设泛在电力物联网需全行业共行动

文 本刊记者 陈向国

今年年初国家电网工作报告提出要推动我国泛在电力物联网建设。无论是资本市场，还是相关企业，最近都在疯狂追捧泛在电力物联网。国家电网公司3月8日召开泛在电力物联网建设动员会，从3月11日开始，泛在电力物联网概念股连续涨停。周鸿、雷军、董明珠、杨元庆等互联网大佬也纷纷表态，深入产业互联网的机会来了，希望在这个大的产业上分上一杯羹。国家电网的工作已经得到了初步肯定。电力物联网的建设几乎是在瞬间成了舆论及业界焦点。为了了解泛在电力物联网建设的相关情况，本刊独家采访了国家能源互联网产业及技术创新联盟能源互联网工程技术应用专委会主任、国家电网能源研究院原总经济师白建华先生。

白建华

享受国务院政府特殊津贴专家，清华大学博士、高级工程师、兼职教授。现任北京智中能源互联网研究院副院长、国家能源互联网产业及技术创新联盟能源互联网工程技术应用专委会主任、中关村智能电力产业技术联盟理事长等职务。曾任国网能源研究院总经济师。

长期从事能源与电力发展战略、电源与电网发展规划、可再生能源开发和消纳、能源物联网、能源互联网、微能源网、智能配电网、电力销售、经济评价、财务分析、电价设计，公司发展战略与规划等方面的研究，主持和作为主要研究人员的重大课题过百项。

泛在电力物联网的功用和本质

泛在电力物联网是与能源互联网的物理系统相对应的一个系统。泛在电力物联网的功用就是通过物联网技术把能源系统的海量信息数据测量整理、去伪存真、加工计算后，将数据通过通讯系统进行传输、存储变成统一的基于能源大数据的数字化能源系统，然后挖掘规律，创造价值。这也是泛在电力物联网的本质特征。

——白建华

记者：在泛在电力物联网这个概念之前，就已经有了坚强智能电网和能源互联网的概念。请简要说明这三个概念的内在联系。

白建华：国家电网定义了一个公式：能源互联网=坚强智能电网+泛在电力物联网。坚强智能电网是能源互联网的物理系统，泛在电力物联网是能源互联网的数字化系统。值得强调的是，这个数字系统大大超越了传统意义上的二次系统。二次系统是指系统的信息、调度、运行、指挥等。泛在电力物联网是与能源互联网的物理系统相对应的一个数字化能源系统。

记者：泛在电力物联网的功用何在？

白建华：坚强智能电网与泛在电力物联网之间有一个交接。想要弄清泛在电力物联网的功用，必须先知晓坚强智能电网与泛在电力物联网之间的交接功用。这个交接的功用就是把存在于坚强电网中以物理信息存在的数字资产通过仪表整理、传感器布局、边缘运算、数据传输等处理过程，再加上工业系统使之变成大数据存储在云上，包括私有云、公有云等。这个交接功用就是把真实的物理属性的电力系统的信息通过万物互联的手段把信息提炼出来，弄出一个大数据系统。泛在电力物联网的功用就是通过物联网技术把能源系统的海量信息数据测量整理、去伪存真、加工计算后，将数据通过通讯系统进行传输、存储变成统一的基于能源大数据的数字化能源系统，然后挖掘规律，创造价值。这也是泛在电力物联网的本质特征。

记者：既然泛在电力物联网是能源物联网的一部分，那为什么不叫“泛在能源物联网”呢？

白建华：泛在电力物联网再延伸一下就可以涉及到整个能源系统，就可以叫“泛在能源互联网”了。之所以现在是“泛在电力物联网”，我感觉有如下原因。一是国家电网的主要业务就是电力。二是电是运用最广泛的，遍及千家万户的所有神经末梢。三是构建“泛在能源物联网”困难更大，时机尚未成熟。实际上，站在国家的角度看，构建“泛在能源物联网”更合适、更全面。以后，通过万物互联的手段把包括电在内的所有能源包括冷、热能都连接起来，形成以电为主或是中心的所有能源系统相互融合。到那时候，泛在电力物联网就变成“泛在能源物联网”了。

建设泛在电力物联网意义非常重大

泛在电力物联网的建设对能效提升、挖掘系统潜力、创造价值，推动能源革命具有非常重大的意义。业界对建设泛在电力物联网寄予很高的期望。

——白建华

记者：建设泛在电力物联网在提高能效、推动能源革命等方面有哪些值得期待的作用？

白建华：其重要意义有很多；列举几个方面。一是对巨量数据资产进行价值挖据，提升现有系统潜力。通过对不同行业、相同行业分工部门数据的分析对比，可以得出行业、行业内部各部门的能耗情况。比如，通过泛在电力物联网就可以知道行业的平均能耗情况——先进的能耗是多少？落后的能耗是多少？就可以根据数据的分析对比知道为什么有的能耗高，有的能耗低；据此可以对能耗高的行业或行业内能耗高的部门进行诊断，为其提供解决方案。这里需要指出的是，电动机是耗电比较大的设备，提高电动机的能效是工业节能的重要部分。建设泛在电力物联网是提升电机能效的重要推动手段。

二是优化现有系统的运行。通过数据的对比分析，可以知道不同行业耗能大户是不是达到最优或接近最优的能耗指标？冷热电系统是不是在满足生产生活需要的前提下能够真正协调运行，能耗最低？根据实际情况，对海量数据进行分析对比，找出不能达到最优的原因，采取针对性的措施，挖掘潜力，提高能效，实现节能。同时，实现光伏、风电等可再生能源的高效消纳。

三是为建立系统成本最低的能源系统提供技术支撑。通过泛在电力物联网，对越来越多的数据进行研究，从而对未来能源系统如何实现包括投资成本、运行成本、环境成本等所有成本叠加后的成本最低的系统提供技术、数据支撑。这样就可以在能源系统的规划阶段作出翔实的分析测算。

可以说，泛在电力物联网的建设对能效提升、挖掘系统潜力、创造价值，推动能源革命具有非常重大的意义。业界对建设泛在电力物联网寄予很高的期望。

建设数字化能源体系还有很多路要走

白建华认为，建设以数字化能源体系为目的的泛在电力物联网，需要闯过几道关：越来越多的用户、能源主体的信息、数据同步获取关；如何保障整个网络的安全性、灵活性；还要努力突破适合能源领域发展需要的国产芯片、“操作系统”之难关。总之，建设泛在电力物联网有很多路要走。

记者：建设泛在电力物联网的目的就是要建设数字化能源体系。请问，建设这个数字化能源体系需要突破那些难关？

白建华：自今年1月国家电网提出建设泛在电力物联网，再到两会升温，到如今速热起来，这短短的半年时间里，业界做了很多探讨。我个人认为，要建设数字化能源体系还有很多路要走。有几个方面需要跨出去。第一步，要把步伐迈进用户信息、数据里面去，要把这些信息、数据同步纳入数字化系统。这是非常关键的一步，也是建设数字化能源体系的难点和重点。

记者：为什么这样说？

白建华：数字化能源体系不仅仅是能源系统本身的数值化，必须把能源用户的用能装备、设施等信息、数据同步纳入整个系统。比如说，原来电网给工厂用户提供电力，电网公司根据工厂申报的用电功率大小、用电量等确定一个电压等级、变压器容量等，然后把电线拉到工厂墙外，建好基本设施就完事了。至于工厂内的设备、设施等情况它一般不会太在意。但是在建设数字化能源系统的当下，用户本身具有巨大的价值挖掘潜力，因此用户的相关信息、数据必须掌握，并需同步纳入整个系统。之所以说它是难点、重点，原因如下：总的来说就是能源用户信息、数据获得难。获得用户相关信息、数据必须得到用户的信任和支持，然后通过安装各种传感器、仪表同步获得信息、数据。这样的话，建设数字化能源系统就必须解决如下问题：怎么能让用户愿意装仪表、传感器，同步获得用户信息、数据；如何不影响用户正常生产？装什么样的仪表、传感器，在哪些地方装？深入用户需要做哪些事，怎么协调？等等。这些问题都是需要解决的比较大的问题。

第二步需要跨越的是，几家大的能源供应企业与众多分布式能源供应者利益的割裂，破解信息、数据的同步收集、分析、处理变得复杂多变难题。之前，能源供应企业就是那么几家央企、国企。随着分布式、微能源网的发展，改变了原来的业态。众多的分布式、微能源网、甚至家庭、个人都可以成为能源生产者、供应者——光伏发电、热泵，家庭、个人都可以安装、生产。这就导致能源生产、供给参与者规模大幅增加，能源品种增加。这就对信息的收集，传感器、仪表和通信功能要求越来越高。

记者：您的意思是说，分布式能源已经可以和原有的大能源公司同台竞争了？

白建华：可以这么说。目前能源系统发展呈现新的特点：原来都是大系统，从2014年习总书记提出能源革命之后，国家相关部门推出了四百多个国家级能源试点示范项目。参考国外经验，我国用户端大量的分布式能源已经开始在应用了。比如，分布式光伏，小规模燃气冷热电三联供——以前都是单机三四十万、六七十万千瓦，现在是几百千瓦，一两个兆瓦、几个兆瓦。燃气的利用效率非常高，首先是通过锅炉把水变成高温高压的蒸汽来发电，剩余的热量可以供热，最后供冷。其整体效率可以达到百分之八十以上，甚至更高。而反观传统火电，如果没有热电联产，效率达到百分之三四十就算高的了。因此可以说小型燃气冷热电三联供将有更加广泛的应用前景。

从目前的情况看，大量分布式能源设施具备了和原来的能源供应大系统竞争的经济性和技术先进性。换言之，大量的分布式能源技术已经成熟到可以大规模应用的阶段了，而成本的下降使之可以与大系统竞争了。

记者：您的言外之意是说，分布式能源的发展成熟，使能源生产、供应多元化，从而增加了信息、数据同步获得的难度？

白建华：是这样的。未来成千上万的小规模分布式、微能源网发展起来后，就会面临信息、数据如何收集、如何传输的问题。这需要持续增加数量庞大的传感器、仪表。这是未来信息、数据收集、传输需要非常注意的地方。

记者：之前，分布式微能源网由于种种原因上网难，不少成为孤网。请问如何用泛在电力物联网助力解决这个问题？

白建华：这也是建立数字化能源体系必须要迈过的坎。未来的能源生产、供给将呈现集中式与分散型并存特点。基地式清洁可再生能源、大电网优化发展，分布式、微能源网快速发展。随着各种政策的到位、可再生能源成本的降低，分布式、能源微网很多要连在固有的大电网上。这样的话就会不得不面对如下问题：众多的小规模能源设施连接到大能源网以后，怎么运行？数以千万计的分布式、微网并到大网后合在一起将呈现怎样的特征？会如何影响新的整个网络的运行？这些问题的解决，就需要泛在网通过对数据的收集、挖掘、对比、分析，找出解决方案，保障新的整个能源网络的安全高效运行。

记者：风、光电的不稳定性一直是电力行业发展的一个障碍。如何利用不稳定的风光电，业界有争论。随着电动汽车行业发展、无人驾驶技术的成熟，业界寄希望电动汽车充电来部分解决风光电的利用问题。请问，数字化能源网的建设如何应对、助力解决上述问题？

白建华：建设数字化能源网就必须应对风光电等的各种不确定性。通过数据挖掘、分析对比，找到增加系统灵活性的方法，对数字化能源网的建设是非常关键的环节，也是难点之一。以后的电动车、无人驾驶将和能源高度关联。而之前，能源与交通虽然也有关联，但未来与能源关联将更加紧密，同时增加了各种不确定性，比如，风光电生产本身的不确定性、电动车充电的不确定性等。建立泛在电力物联网就可应对种种不确定性。首先是通过概率性的人工智能的方法分析出潜在的规律；之后努力服务好能源系统本身及车联网；再之后，借助新的调度通信系统协调好能源、交通和其他相关网络，增加整个网络运行的灵活性。

记者：建设泛在电力物联网在技术支撑方面有什么值得强调的？

白建华：建设数字化能源系统，需要采用先进芯片技术，生产出适合泛在网发展的芯片是发展泛在网一个非常重要的方面，突破适合能源行业发展的芯片瓶颈是当务之急。另外，开发出适应未来多能互补能源系统的“操作系统”非常关键，涉及关键技术的建模、规划、运行等基础平台的开发和建设等，“操作系统”是开发各种高级应用的基础。

建设泛在电力物联网需要全行业的共识与行动

泛在电力物联网的概念是国家电网提出来的。实际上，从能源互联网实践来说，它并不是一个全新的概念。它比较系统地提出了打造数字能源系统、把信息系统建设更完整。打造数字化能源系统，不再是原来平台的概念，它超越了平台调控功能、交易功能、培训功能等具体应用。它要打造数字化能源体系，在这个基础上挖掘数据，实现创造价值的功能。国网提出要建设泛在电力物联网，其机遇在于顺应了能源发展的潮流和形势，而泛在电力物联网建设的挑战则主要来自不同主体的能源网络和客户端能否放弃一亩三分地观念，打破利益藩篱，形成共识，并付诸实践。

——白建华

记者：简单介绍一下国家电网建设泛在电力物联网的理念。

白建华：国家电网在《建设泛在电力物联网大纲》上指出，要把内部业务做好，支持好内部业务；同时要做好对外服务。这也就意味着，国家电网建设泛在电力物联网是为了更好做好与国网相关的内外部服务，服务对象包括政府、企业、个人乃至整个社会。国网服务内外的理念非常好。

记者：国家电网在建设泛在电力物联网过程中，能够主导全局吗？

白建华：国家电网的主流业务是电网，是整个能源系统的重要组成部分，是能源系统的枢纽和平台。打造全行业的能源数字系统，要全行业形成共识，大家齐心协力，共同推动能源物联网的建设。否则，行业内各行其是，则不能顺应能源发展形势，难以达到预期目标。

记者：您的意思是说要在国家政府部门领导下、指导下来干这件事？

白建华：全行业必须在国家能源宏观政策指导下，形成共识，形成合力，才能实现建成泛在网的目标。如果不能形成合力，比如，各种传感器安装无法充分进行，这个事就会打折扣。电网公司可以把其内部的业务单元如变电站、抽水蓄能等实现广泛互联、数字化，但到了电厂，到了用户里面，以及成千上万的分布式能源设施就需要大家形成共识、共同行动。共识必须在政府能源主管部门推动下，在行业政策、标准衡量下形成实施流程。电网是共识形成的重要推动。国家电网新的服务理念，加之全行业共识，是更好、更快、更完整建设数字化能源系统的关键之举。

记者：据您了解，现在这个共识实现了吗？

白建华：初步共识是有的，但深层次共识还没有形成，或者说正在形成中。目前的情况是，大家都觉得推进数字化能源系统建设是件好事，对国网的行动也很赞同，但真要行动起来，落实下去，还得需要全行业行动计划的落地。只有全行业的行动计划落地，才能使不同利益相关方步调一致行动起来。否则，初步共识难以蝶变成深层次共识，难以化成步调协同一致的行动。

记者：深层次的共识为什么难以形成？

白建华：能源数据在未来是巨大的财富和资产，运营好的话，它的价值有时候甚至可以超过相应的物理资产；而且通过对数据研究对比，分析，挖掘其内部潜在可循规律，可以使物理系统更好地发展，从而创造更多价值。正是因为数据是资产，不同利益方对数据的公开持有不同的理解。实际上，电网公司的数据不是谁都可以看的，其他不同主体的能源生产者、用户的数据也不会对全社会透明。

记者：对此，您有何建议？

白建华：需要从政策、监管、安全保障、信息加密等方面下力气，以此消除不同利益相关方的担忧。在构建起一定规模的数字能源系统后，实行分级管理，保证数据安全、不泄露。对谁能用、如何管理、怎么开放、开放到是么程度、如何实施有效监管等需要顶层设计、规划。总之，把价值巨大的数字资产建设好、运行好是全行业的大事，需要行业政策、监管、安全、保密等设计、规划、措施的整体推进。因而，建设数字化能源系统有很多事要做，有很多路要走。