7 .曹寅-能源互联网白皮书-信达

2015/4/15能源互联网首席研究员分析师曹寅2015年3月中国能源互联网之路2信达证券曹寅先生是信达证券研究开发中心的能源互联网行业首席研究员，毕业于复旦大学。在加入信达证券之前，他曾经在两家世界著名的行业研究公司工作7年，历任能源行业咨询总监和咨询经理。他所精通的行业包括能源电力，工业及制造业技术。曹寅先生领导了很多能源及工业技术项目，主要客户如霍尼韦尔、西门子、GE、ABB、艾默生、康明斯、IBM、思科、谷歌、康宁、中石油、中国华电集团、远景能源、摩根斯坦利等。曹寅先生是能源杂志、财新传媒、中国能源报、福布斯中文网、钛媒体等媒体的能源专栏特约作家，也是中国能源互联网联盟专家委员、多家著名能源企业的战略顾问、香山会议能源互联网报告专家、智慧能源联盟专家委员。曹寅(ArmandCao)首席研究员-能源互联网作者介绍3信达证券目录能源互联网为什么能源互联网是什么能源互联网怎么干能源互联网谁在干能源互联网下一步4信达证券能源电力系统的挑战可再生能源的快速发展对传统能源体系造成冲击能源电力资产损失和巨额维护保养支出消费者对能源电力服务和信息需求电力峰谷矛盾可靠性要求节能与环保要求Source：Martec5信达证券可再生能源快速发展“能源生产和消费革命，关乎发展与民生。要大力发展风电、光伏发电、生物质能”——————《政府工作报告》，李克强“着力优化能源结构，坚持发展非化石能源与化石能源高效清洁利用并举，要大幅增加风电、太阳能、地热能等可再生能源和核电消费比重。到2020年，非化石能源将占一次能源消费比重达到15%。到2020年，风电装机达到2亿千瓦(200GW)，光伏装机要达到1亿千瓦(100GW)”——————《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》，国务院办公厅33%67%39%61%49%51%62%38%非化石能源化石能源201520202030205025%75%29%71%37%63%50%50%非化石能源化石能源中国非化石能源装机量占比中国非化石能源发电占比Source：中电联6信达证券发电电改是中国能源互联网发展的最大制度红利火电可再生水电核电输电分布式发电上网电价直购电市场竞争电价输电电价配电电价售电电价配电售电用电用户侧服务电改宗旨：放开两头，管住中间，大力支持分布式发展能源互联网重点：分布式发电+智能配电+智能用电+用户侧服务Source：Martec7信达证券德国能源转型的重要启示：能源互联网的必要性1、风能和太阳能决定一切，风能和太阳能是未来潜力最大、最经济的技术（其它可再生能源或是成本过高、或是资源潜力有局限），也根据各国情况而定（中国装机的75%，发电量的50%）。特点：资源条件，无运行成本，波动性；2、为实现高比例可再生能源（主要是风能和太阳能），常规能源电力将有现在的“基荷电力”转变为“调节电力”，5分钟内功率调节60-80%；3、需求侧管理是关键：负荷侧调节具有巨大潜力，储能调节和智能电网；4、分布式储能和微电网可以有效提高电网的供需平衡；5、扩大同步电网范围比大规模储能更合算！6、建立新的市场机制，保证能源转型（储能、可调节性等）；7、提高能源效率是最划算的。Source：Agora,DENA8信达证券互联网时代不可逆互联网影响传统行业的特点有三点：1、打破信息的不对称性格局，竭尽所能透明一切信息。(InternetofThings)端到端的能源电力信息流全互联2、对产生的大数据进行整合利用，使得资源利用最大化。(Cloud+BigData)能源互联网大数据应用3、互联网的群蜂意志拥有自我调节机制。(Crowd-sourcing)微网和分布式能源互联网对传统行业的改造：零售业、批发业、制造业、广告业、新闻业、通信业、物流业、酒店业与旅游行业、餐饮业、金融业、保险业、医疗业、教育行业、电视节目行业、电影行业、出版业、制造业、能源电力。各传统行业互联网化成熟度Source:Martec9信达证券目录能源互联网为什么能源互联网是什么能源互联网怎么干能源互联网谁在干能源互联网下一步10信达证券什么是能源互联网能源互联网：大幅提升能源产生和消费的效率，最终形成能源交易、能源资产交易两个市场————远景能源CEO张雷市场化民主化去中心化智能化物联化智慧自学习自适应能进化大幅下降能源的系统风险大幅提升能源生产和消费效率能源互联网（EnergyInternet；InternetofEnergy,）在于构造一种能源体系使得能源能像Internet中的信息一样，任何合法主体都能够自由的接入和分享。从控制角度看，在于通过信息和能源融合，实现信息主导、精准控制的能源体系。——清华信息科学与技术国家实验室（筹）公共平台与技术部主任曹军威11信达证券ICT技术的快速发展是能源互联网形成的充分必要条件能源互联网通过整合运行数据、天气数据、气象数据、电网数据、电力市场数据等，进行大数据分析、负荷预测、发电预测、机器学习，打通并优化能源生产和能源消费端的运作效率，需求和供应将可以进行随时的动态调整。Source：Martec12信达证券能源互联网的物联基础：联接生产和消费端的数百亿设备和组件能源互联网用先进的传感器、控制和软件应用程序，将能源生产端、能源传输端、能源消费端的数以亿计的设备、机器、系统连接起来，形成了能源互联网的“物联基础”。智能发电、用电、储电设备，最终都将接入网络，借助信息流，形成自我对话。Source:IOTClusterBook,IERC500亿“物联组件”50201020152020040302010250125TimelineBillionsofdevices每天产生的海量数据•1台未来智能风机15GB•1条低压配电线路10GB•1个建筑能量管理系统40GBSource：远景全球能源互联网研究院13信达证券能源互联网的特点•电力可靠性极高，极少断电，包括计划外和计划内可靠•即使在新能源大规模接入的条件下也能保证电力质量稳定稳定•确保使用信息符合规定，并保护网络不被入侵，无论是物理侵入还是网络侵入安全•能够与各种混合能源资源一同运作，通过本地层面的决策就能够实现自愈自适应•通过监控和传感提高资产效用，减少不必要冗余可用•利用大数据，云计算和智能技术，实现系统和设备的智能控制，并能够实现跨系统和跨设备的分享和控制智能Source:MartecAnalysis14信达证券互联网的未来方向•新的无线技术（LTE）和有线技术（FTTX）•带宽增加的同时，服务接近及时响应•网络虚拟化（vpn）通信技术的进化•管理数量庞大设备的新机制•收集，集合，处理，分析传感器数据，以提高分析能力•优化控制决策物联网(IoT)•处理不同利益相关者之间错综复杂的商业关系•创新的商业模式务联网(IoS)•私人云和公共云的灵活切换•商业模式向“Asaservice”进化云计算Source:MartecAnalysis15信达证券能源互联网和未来互联网的碰撞•各种设备和系统间实现端对端的连接，包括分布式电源，建筑能源管理系统，电动车辆等等连接•能源互联网在可管理性更强的同时也带来更多的数据信息。将实现更多功能，比如设备身份登记，大数据分析，网络管理以及分布式处理管理•未来互联网能够支持新的能源互联网应用，比如为电力消费者之间的即时合作，设施共享，费用实时和跨期分摊，动态电价和计费服务等服务•未来互联网技术会将新的技术引入能源互联网的硬件和软件中，将智能“注入”电网，可以实现多种功能，比如协调，控制分布式能源智能•未来互联网技术将提供更新更先进的方法来保护能源互联网用户的安全和隐私。安全和隐私Source:MartecAnalysis16信达证券能源互联网关键结构和层次类似物联网，能源互联网也可以分为五个层次：商业层应用层数据层通信层设备层能源互联网层次17信达证券华为AMI方案Source:Huawei应用层数据层通信层设备层18信达证券能源互联网典型架构19信达证券中国能源互联网发展路线图2015-20202020-20252025-2030分布式能源、储能、智能电表、充电桩、智能逆变器的普及，构成能源互联网的基础设施多背景主体进入售电领域，电力交易市场机制基本建立售电和电力交易市场，加上发电主体更大的波动性，将会倒逼配电的智能进化和开放从更加灵活的配电调度，到智能组网，再到以大数据和人工智能、机器学习为技术支撑的自组织网络2017-20232015202020252030分布式+用户侧储能+能源路由器智能售电+需求侧管理智能配电中级能源互联网Source:Martec放开1/3发用电计划,建立辅助服务市场（含需求响应）、日前市场（完全开放竞争电价），放开配售电业务2015-2018第一阶段发用电双方均需提供负荷曲线，建立实时市场。增量配电全市场化，存量配电试点市场化，给发电企业配套售电业务2019-2020第二阶段市场起决定性作用，取消大用户政府定价。需求响应和有序用电，电力电量平衡新机制，推广实时电价，通过互联网推送电价2021-2025第三阶段电改路线图能源互联网路线图20信达证券现在的电力系统：自顶向下的树状结构发电几乎全部是集中式大电站，以火力发电为主能量单向传输，系统紧耦合，系统性风险高输电远距离大容量超高压、特高压大型输电网配电将电力中从输电网络降压，单向配送到用户端信息化程度重硬件，轻软件；重生产，轻服务，轻消费；信息孤岛服务偏重B2B服务，B2C服务乏善可陈，几乎完全没有C2B和C2C服务Source:Martec21信达证券基于能源互联网的电力系统：能量自治单元之间的对等互联电力的双向流动集中式光伏电站消费侧的分布式电站电动车和电网的互动能量的传输是多次路由的结果，路由之间是解耦的，从而可以避免一系列安全稳定性问题任意单元之间的连接是逻辑上的，真正的实现必须建立在分散路由的基础之上Source:Martec22信达证券能源互联网时代的能量流和信息流将被重构传统电力行业能源互联网虚拟电厂互联网金融能源管理服务微网运营智能家居EVSource:IBM23信达证券能源互联网：EnergyInternetorInternetofEnergy?能源互联网是唯一的吗？根据融合方式的不同，目前存在三种观点：（1）侧重信息互联网(InternetofEnergy,SmartGrid2.0)：借助互联网收集信息，分析决策后指导能源网络的运行调度，信息网络可以认为是能源网络的支持决策网络，其本质与当前的智能电网类似，以欧洲的e-energy为典型代表；（2）侧重能源网络结构(EnergyInternet)：借鉴互联网开放对等的理念和体系架构，形成包括骨干网（大电网）、局域网（微网）及其连接网络的新型能源网，采用自治或中心控制的方法实现能源的供给平衡，其实质为一种分布式的能源网络，以美国的FREEDM为典型代表；（3）革新性能源互联网（Intenergy）：互联网技术和能源网络的深度融合，结构上难以区分能源网络和信息网络；在运行模式上采用区域自治和骨干管控相结合的方式，能源和信息的双向通信，信息流支撑能源调度，能源流引导用户决策，最大限度地利用可再生能源，以日本的数字电网、电力路由器为代表。24信达证券FREEDM，美国的能源互联网计划★即插即发★即插即用★即插即储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.Source:FREEDM，NorthCarolinaStateUniversity25信达证券数字电网，日本的能源互联网计划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,给发电机、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分配IP地址.电力路由器与现有电网及能源局域网相连,可