【須彌論道】趙志剛:新智慧能源及近用戶側能源互聯網技術研究

三千大千世界,論道須彌山。2019年3月30日,第二屆須彌山大會在江蘇常州舉行。會議由江蘇省新能源汽車智慧能源裝備創新中心(以下簡稱“國創能源”)主辦,星星充電承辦。會議圍繞“智慧能源,電動時代”展開主旨探討,與會嘉賓涵蓋政產學研媒融八百多人。

【須彌論道】趙志剛:新智慧能源及近用戶側能源互聯網技術研究


格力電器新能源環境研究院趙志剛院長為大家帶來“新智慧能源及近用戶側能源互聯網技術研究”的演講。內容實錄如下:

三千大千世界,論道須彌山。2019年3月30日,第二屆須彌山大會在江蘇常州舉行。會議由江蘇省新能源汽車智慧能源裝備創新中心(以下簡稱“國創能源”)主辦,星星充電承辦。會議圍繞“智慧能源,電動時代”展開主旨探討,與會嘉賓涵蓋政產學研媒融八百多人。

格力電器新能源環境研究院趙志剛院長為大家帶來“新智慧能源及近用戶側能源互聯網技術研究”的演講。內容實錄如下:

謝謝,各位專家下午好,我來做個壓軸的報告。實際上接到這個報告是具有挑戰性的,因為對電動車我瞭解的比較少,我的主要方向在於家用電器設備,以及近用戶側的能源互聯網技術發展。

近用戶側能源互聯網也是在未來家電定義中蹭上了能源互聯網的班車。空調、電器在近20多年的發展過程當中,一直是一個激烈競爭的產業。未來趨勢的變化,技術的變化和消費習慣的變化,都會直接影響企業和產業的沉浮。

我這裡做了新智慧能源及用戶側能源互聯網的研究,跟大家分享在這個領域怎麼樣定義未來和定義下一代的生態過程中的思考和視角,希望跟專家做一個交流。

我來自於格力電器,我一直在做空調,後來做光伏空調,再後來做光伏空調上層的能源系統方案及管理系統,以及現在的供需聯動相應的技術。那麼空調很難說跟新能源和車結合,實際上人、車、環境是一體的。空調是環境設備,人、車、環境都是生活中提質增效的一部分,並且空調一直在研究“節流外”開源的新能源。

我們在2015年成立空調設備及系統運行節能國家重點實驗室的時候,成立下屬新能源部來關注跟進這種能源的分佈式發展和快速的變化,以及消費習慣的變化。這些變化會對我們用戶側這方面電器設備產生什麼樣的影響,我分三個板塊來彙報整個的情況。

第一個從近用戶側視角所看的新智慧能源與消費的轉型。

第二個近用戶側基於能源互聯網系統,在這個方面它所做的一些探索。

第三個直流化與供需聯動技術。

綠色低碳和提質是當前生活轉型的一個關鍵,它不再是一個經濟驅動。當我們基本的條件達到一定情況時候,我們追求更加優質和有理念的生活。那麼這種消費的引領,實際上不只是會在我們光伏、儲能和新能源車這個領域產生非常大的影響,我們認為它會非常深刻影響生活的方方面面。我們也一直在思考未來的社區和下一代電器到底該長成什麼樣子,該怎麼友好跟周邊的夥伴和產業進行互動,跟電網怎麼互動。

我們也定義了一個能源互聯網的轉型,我們認為這種能源和信息規模應用和普及,以及技術的成熟,將在社區領域打造一個近似零碳零電耗的社區,並且這種分佈式能源轉型會滲透到消費行為和產品的定義中去。

從民用領域來看,空調和電動充電行業實際上我們在做社區的用電系統分析的時候,它實際上在能量/功率裡面是比重最大的兩個典型代表。同時,也是用電行為隨機性最強的兩個代表。

有的時候我們在南方夏季錯峰,很多時候說是空調幹的。那麼現在在北方也可能遇到這個問題,就是煤改電之後遇到非常大的問題,就是在天氣一降低溫,馬上同步啟動,導致的電載。所以空調不只是在南方,在北方,可能跟電動車一樣,都是我們電網裡面某種意義上不喜歡的對象,這是在這個方面。

它恰好比重又非常重,在建築裡面的比重佔到30%。昨天我們技術討論說我們的車充電樁也佔了30%,這個加起來佔到了60%,他們兩個治好了,我相信這個電生態就和諧了。

還有一個趨勢就是現在的工業自動化不只是在民用領域,在工業領域,實際上人員的管理和更優質可靠的運行,也成為一個大的背景。工廠自動化不只是解決人和無人化的問題,實際上單品的能耗和優質可靠,已經成為一個企業產品的基本成本。那這個成本也就是說我把電和能源管好了,它的競爭力就出來了,所以這是我今天報告的兩個背景。

還有一個背景,我細分一下這個背景的情況,我們可以看到在民用領域的建築,這個瓶頸到底有多麼嚴重呢?在一個家庭裡面,一個用戶3000度來計算,如果平移峰谷,它的峰平差大概達到8倍,也就是說家裡的電線不需要那麼粗,只需要非常細就行了。建築裡面也達到6倍,這個比例放到工廠那就不一樣了。

如果工廠只有30%、40%的負荷率,也就是說環境、設備或者某一個峰值付出60%額外的容量費,這是在這方面的場景。

我也同時研究了,這個是調閱深圳市的負荷分析圖,我們可以看到車,因為深圳的電動車普及也是很高,這個是它的變化。對於網或者對於這些來看的話,這個圖很討厭。但是對於做儲能和能源系統人很喜歡這個圖,因為有峰谷才有我們的價值,才有儲能的用武之處,才有平峰的優勢所在。

我們還可以看到一個趨勢就是電,這個點可能有點跑得遠。我想說的是電器已經無處不在了,還在提的在電計劃已經滲透到我們生活的方方面面。舉一個例子,電熱水器容易產生漏電的問題,我們做水電隔離的熱水器。電是什麼?現在在消費者心裡的調研裡面,大家對電的身體安全這一塊關注度已經上升為比效率,成本甚至更高的位置。所以我把這個做出來,它會聚焦到接下來進入能源互聯網所關注的幾個重點。

觸電的情況,去年2018年輿論直接觸發。按公安部的統計,10%的兒童夭折率跟觸電有關,這個數據實際上是很恐怖的,我把安全在這裡提一下。

我們的目標是什麼?我們希望通過清潔化的安全升級來推動這個產業,讓這個產業保持活力。我們還希望通過供需聯動,來讓用電側的設備不只是一個電網生態環境的搗蛋者,還能成為一個環境友好型設備。

那麼能源的轉型和客戶需求的提質,實際上對電器設備,當然也包括我們的耗電的車,產生了新的需求,我們期待它不只是一個行業和產品的問題,它已經是一個行業和跨行業生態的問題,它需要我們攜手來共建清潔安全、可靠和舒適、智慧高效的工作環境,成為一個跨行業全生態共贏的目標。這可能是在整個分佈式能源和提質增效的背景下,我們希望達成的一個使命、目標。

在團隊的摸索過程中,我們初步定下近用戶側在當前的幾個主要的任務,第一個繼續加大力量,完成社區和園區新能源互聯網系統的定義和賦能,就是我們做什麼它可能就是什麼,包括相關的接口和標準,主要的工作有三個。

第一個繼續從客、用戶的角度分析它的用電行為,來設計相關的架構,定義相關的分工,完成相關產品的定位,並且推動相關實踐和標準的建設,從實踐中提煉和總結技術攻關和相關的理論。

此外,支持這種響應的能源信息化設備。我記得我們電網有一個技術叫非侵入式監測,只要把用電設備狀態解析出來,這個監測的技術就不會那麼難了。

我們需要這樣的設備來支持,不只是單功能設備獨立我過的很好,而是跟生態能互動的一個友好性系統。來支撐這種社區,園區能源恆/限功率的運行和它的能力。

第三通過釋放和推廣來逐漸孵化客戶的消費習慣,孵化清潔低碳的消費行為,孵化新的消費模式和用電習慣,來建立更加安全的環境和生態。

第二張我簡單彙報一下,最近幾年團隊所做的一些事,以及看問題的視角。這是我們初步擬定的目標以及鎖定的場景,團隊當前把自己的任務鎖定在家庭,社區,以及工廠園區還有一個符合多樣性的樓宇環境。這是一個總體目標,我們期待跟夥伴一起來搭建這樣一個系統,這個系統具有開放友好和協同,具有模塊化和生長的能力,就是它相對原有的能源供給,不是從頂層設計下來的,而是從底層搭建起來的一個自主的系統,自給自足的設備,自給自足的家,自給自足的社區,我們來搭建這樣的環境,通過儲來讓調皮搗蛋的用電側特性更加友好,受陽光和風影響的發電側能更加友好,來簡化我們的網側,讓它更加穩定和可靠。

在團隊摸索的這幾年中,原來一直使用的是現在這個架構。在去年年底一次討論過程中,我們把架構改了,改成了這樣一個架構。一個以儲能為核心使命和目標,讓儲向源側滲透,以及讓儲向就近用戶側滲透的模式,然後搭建我們的社區和建築。然後電網成為一個給力的支撐和協助,那麼這樣的一個滲透,實際上看的視角會很不一樣,我們原來做很多很複雜的技術來協調,保證供需的一個算法,來讓他們更好的協同,解決實時性的問題。實際上當一個系統非常龐大之後,這樣一個系統會帶來越來越多的挑戰,我們的算力,包括邊緣計算,可能很多很大的算力都無法支撐這樣的系統,如果我們能建立一個從底層往上自愈的系統,那麼他們都是友好的,在應急情況下是可以運轉和有邊界的,然後來擴展社區,這樣的社區就可能成為我們最終設定的一個可生長的社區。

在這個系統中我們團隊也設定了相關技術路線,希望通過架構的設計來確定總體的佈局和定位,通過關鍵技術的攻關來完成相關核心的問題,通過具體設備的研製來實踐和摸索過程中具體遇到的問題和需要解決的東西,最後通過產品標準生態和孵化,以及通過人才的培養來讓這個生態得到健全的發展。

現在已經開展比較多的工作,團隊去年跟各個夥伴在不斷推進相關的標準工作。初步覆蓋民用和家用相關產品,19個大類基本上可以全部滿足相關的直流生態和部署。包括變流和相關直流化一種儲能裝置。

第三個點,我聚焦彙報一下直流化和供需聯動技術,在整個互聯網搭建中我們把直流化和供需聯動作為兩個牽頭的技術來作為聚焦。這是聚焦過程,在2013年在中央電視臺看到一個廣告就是光伏空調,從電的角度它是一個交直流混合供電設備,同時它也是一個從發電設備,用電設備,跨界發用電領域的一體化設備,它是一個能源自給自足的系統。這樣一個系統我們認為它未來就是大生態裡面最小的細胞單元,將便於我們無限可生長的擴展我們的能源生態,形成一種網格化的能源生態。

在這個架構中,儲能作為它的支撐,電網作為它的優化支持,這是它的底層架構。實際上這個建構在簡單的空調設備裡面,已經可以看到它的一些價值,我們從它的用電效率上可以實測出來的,這是按電量實測出來的效率和數據從工程的造價,從實際能量使用效率上講,它已經具備跟一個傳統分離的,隔離型的功能型產品,具備一定的競爭力了。

這是實際的情況,比較可惜的是在國內只有100多個工程,但是在海外有5000多個工程分佈在全球24個國家和地區。我想說明的就是,這樣一個系統具備它的市場競爭力。

直流化不是今天在提的事情,在家電2009年的時候我們做過一個衝鋒,直流化是整個用能電力電子精細化,以及信息電子化之後的必然選擇,它拋開各種轉換,直接使用最乾淨,最直接的能源,整個過程經歷了內部直流化,甚至系統直流化,和我們接下來要走的生態直流化,走向全直流化,這是空調過程中的發展。

電力電子發展促成了整個空調的變頻化,到2012年左右完成變頻化之後下一代的電器做什麼?這個問題已經拋在所有產業面前,所以我們從用戶側角度,從UIPQ角度的分析,我們來推進它,是具有技術和市場驅動力的,也是具有實際市場價值的。

說到直流化,它涉及到生態問題,你家裡買了冰箱,買了空調,你買別的不?家裡買了電器,你要買直流的充電樁嗎?它的可替代性有沒有具備呢?統計分析的話,電動,電熱,電源,包括感應技術,這些已經讓所有具有功能的東西都可以。並且我們現在和建築的領域夥伴在推進安全分區的設計,不只是直流化,還在推進相關以前電領域所積累各種問題的解決。包括具體電壓的序列,聚焦保護,聚焦接口和接入。聚焦全品類同步走的問題。

第二塊還有一個聚焦技術就是供需聯動,供需聯動是一個直流化往上一個基本的基準,我們看煤改電之後,這是一個實際案例,在河北和山東。暖風機上去之後馬上導致農網的崩潰,只要加上一個算法的技術就可以解決。

這裡對樁也有一個分析,這是從深圳調的一個數據。我們希望這個儲能是不是也可以用這個思路來改變或者改善我們充電樁電網的友好性,這是對底下做的一些影響因子的分析,就團隊這幾年一直在不斷的梳理,到底要怎麼實現設備電網的友好性和環境的友好性,這是實際所做的設想,並且已經在實踐了,我們現在在深圳也在嘗試實行恆/限功率的運行。一個大樓500個千瓦,可能現在200個千瓦能不能跑,通過儲能來改變它。

最後做一個簡單示範,這是在珠海用集裝箱搭建的實驗系統,從電的角度它是一個交直流三環網的三維度系統,用來驗證供需策略,並且也在推動向關直流的一些工作。

以及在我們的雄安,和國網清華都在推進相關的示範,實際上這些示範不只於這裡,在深圳,在中東的沙特,在北美,以及在同裡,還有在西藏我們都在建設一些,通過光儲用一體化的問題,一體化以及這樣的一個近用戶側完整的能源系統和生態的環境解決方案。

我想說這些技術不只是未來還在現在,能源的轉型和客戶需求的提質,已經為用戶側帶來了變革,我們期待跟所有的夥伴一起共建一個清潔、安全、可靠、智慧高效的人居工作環境,謝謝。


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