正如其名★ღღ,Formula-E的赛车并不使用内燃机凯发天生赢家一触即发★ღღ,★ღღ,而是纯电驱动★ღღ。FE与F1有个很大的不同点★ღღ:★ღღ。抛开车手的技术水平不谈★ღღ,由于车辆技术规格差距小★ღღ,电动方程式赛车比赛的关键问题★ღღ:该怎样用一样多的电★ღღ,跑完有限的距离★ღღ,并跑出更快的速度★ღღ。
这个周六★ღღ,FE第七赛季最后一站柏林分站的比赛就要打响★ღღ。目前力压奔驰★ღღ、宝马★ღღ、奥迪★ღღ、保时捷等一批顶尖厂商车队新一期军情观察室★ღღ、领跑积分榜的是一支有着中国背景的非厂商车队——远景维珍车队凯发首页官网登录★ღღ。
它成为领头羊的秘诀★ღღ,就是“算命”算得准★ღღ。当然这是一句玩笑话★ღღ,这支车队真正的强大之处★ღღ,在于其搭载了先进的气象预测与能源管理技术★ღღ。
举例来说★ღღ,温度★ღღ、湿度以及降雨是与新能源车能耗相关度比较高的几个因素★ღღ。过高的环境温度会造成电池过热的风险★ღღ;降雨则会改变行驶条件★ღღ,影响电池的充放电★ღღ。正因为如此★ღღ,FE比赛中因为策略不当导致电量耗尽★ღღ,甚至提前退赛的场景比比皆是★ღღ。
基于在时间和空间维度精准度都更高的气象预测数据★ღღ,车队可以根据实际情况提前制定能量管理策略★ღღ,或是在赛事中实时调整驾驶技术★ღღ,更合理地管理与释放电池能量★ღღ。
中电联数据显示★ღღ,截至2020年底★ღღ,全国全口径发电装机容量达22亿千瓦新一期军情观察室★ღღ,同比增长9.5%天生赢家 一触即发★ღღ!★ღღ。而作为新能源代表的水电(含抽水蓄能)★ღღ、风电(并网)以及光电(并网)★ღღ,在同期的装机容量分别为3.7亿千瓦/2.8亿千瓦/2.5亿千瓦★ღღ,同比增速分别为3.4%/34.6%/24.1%★ღღ;在全部装机容量中的占比则分别是16.82%/12.79%/11.52%★ღღ,总计已达41.13%★ღღ。可以确定的说★ღღ,如今的可再生能源★ღღ,已经成为我国电力系统的支柱★ღღ,仅次于火电(占比超过49%)凯发手机娱乐app★ღღ。
这一成绩的背后★ღღ,是新能源发电设备装机量的迅速增长★ღღ。国家能源局数据显示★ღღ,2020年我国电源新增装机容量为19807万千瓦★ღღ,其中风电7167万千瓦凯发手机娱乐app★ღღ,太阳能发电4820万千瓦★ღღ,较2019年新增装机量的同比增速分别为178%/80%★ღღ。[1]
国际可再生能源署(International Renewable Energy Agency★ღღ,IRENA)发布的报告显示★ღღ,过去十年间(2010-2020年)★ღღ,全球规模以上光伏电站的平均发电成本★ღღ,已经从0.381美元/kW·h下降到了0.057美元/kW·h★ღღ,降幅达85%★ღღ;陆上风电的平均发电成本则下降了56%★ღღ,从0.089美元/kW·h降至0.039美元/kW·h★ღღ;应用相对受限★ღღ,装机量也仅有陆上风电二十分之一的海上风电★ღღ,也取得了降本48%的成绩★ღღ。[2]
更进一步★ღღ,伴随着我国“3060双碳目标”的提出★ღღ,“碳中和”已是我国能源产业最顶层的战略方针★ღღ。在这样的风向之下★ღღ,新能源迎来了确定性很强的行业红利期★ღღ:国家扶持政策频出★ღღ,利好频传★ღღ,同时在资本市场也获得了非常广泛的关注★ღღ。
以风电为例★ღღ,比较反直觉的一点是★ღღ,风电并不是“有风就行”★ღღ。风速太低时★ღღ,叶片转速过慢无法有效带动发电机组★ღღ;风速太高时★ღღ,又会出于保护设备以及安全问题暂停机组的运作★ღღ。除此之外★ღღ,即使当前风速处于“可利用区间”时★ღღ,风速的高低也对机组最终发电能力影响重大★ღღ,输出功率忽高忽低★ღღ,导致电网在过去很长一段时间都对于风电接入十分“抗拒”★ღღ。
而光电虽说确实是“有光就行”★ღღ,但光照强度同样对最终的输出功率有着影响★ღღ,发电量不稳定★ღღ,一遇到阴雨天气发电能力就直线下降的缺陷同样存在★ღღ。同时“有光就行”也意味着“没光真不行”★ღღ:光电设备并不具备24小时持续运转的能力★ღღ,一旦入夜就会立刻停摆★ღღ,毕竟夜里可以有风新一期军情观察室★ღღ,但真的没太阳★ღღ。★ღღ,然而也受限于技术门槛和成本问题得不到大规模应用★ღღ。
同时★ღღ,对于传统热电站来说★ღღ,一般选择靠近电力负荷区★ღღ,具有交通运输方便★ღღ、地质条件好等特点的地点即可建厂★ღღ。
然而对于新能源场站来说★ღღ,更看重资源本身★ღღ。从能源获取方式看★ღღ,火电站的燃料是运输而来★ღღ,只要运输线不出问题就源源不绝★ღღ,而且在任何地方烧起来都一样★ღღ;可对大多数可再生能源来说★ღღ,能源是从自然界获取的★ღღ,有没有★ღღ,多还是寡★ღღ,均是客观现实★ღღ,如果能源本身缺乏★ღღ,那其他条件再好也无法建厂★ღღ。
另以光伏为例★ღღ,我国太阳能资源主要集中在西北地区★ღღ,但负荷区却集中在东南沿海★ღღ。虽然近几年海上风电加速发展★ღღ,东南沿海开发新能源的底气越来越足★ღღ, 但如何解决可再生能源生产与消纳的地理不均衡★ღღ,还是一个长期问题★ღღ。
当前全球的供电系统★ღღ,仍然是以大机组★ღღ、大电网★ღღ、高电压为主要特征的集中式单一供电系统★ღღ。但部分基于可再生能源的发电机组★ღღ,特别是风电与光伏★ღღ,则往往以分布式的方式存在★ღღ。
与传统大型发电设备不同★ღღ,风光最大的特征是★ღღ,每一台完整的设备都具有独立发电的能力★ღღ,这有利于发电系统的小型化★ღღ。毕竟屋顶能安光伏板★ღღ,可不能装个火电站★ღღ。
现实中凯发手机娱乐app★ღღ,这些散碎并彼此独立的发电设备构成了一个个“微电网”★ღღ,叠加风光发电固有的不确定性★ღღ,极大的复杂化了电力系统的供需关系★ღღ。没有人能很准确的说出★ღღ,一栋大楼什么时候需要供电★ღღ,什么时候有能力向外输电★ღღ,而且这些小型发电系统由于各种原因★ღღ,每个子系统输送的电力可能是不均等的★ღღ,也给电网带来了相当高的压力★ღღ。
这一点在风电上更加明显★ღღ。受客观因素影响★ღღ,一个风电站集群★ღღ,在同一时间每台设备的发电量都有可能是不一样的★ღღ,这使得整个供电系统的复杂程度呈指数级上升★ღღ。
即使是水电这一在大多数人印象中★ღღ,通常属于大型电站的发电系统★ღღ,同样受困于分布式带来的输电困境★ღღ。目前我国的西南地区★ღღ,由于水资源相对富集★ღღ,修建了大量小型水电站★ღღ。但这些水电站由于发电成本高等一系列原因★ღღ,竞争力其实很弱★ღღ,再加上缺乏统筹★ღღ,导致了巨大的浪费问题★ღღ。
更进一步★ღღ,由于用电本身是一个动态过程★ღღ,如何根据下游用电负荷调整发电量★ღღ,即使集中式供电系统都还没有特别完美的解决方案★ღღ,对于调峰能力本来就很弱的分布式电站来说更是难上加难★ღღ。
为了应对包括输出功率不稳定★ღღ,消纳难★ღღ,长距离输送难等问题★ღღ,目前行业内普遍的解决方案是接入储能系统★ღღ、多种发电设施混用等★ღღ。简单来说★ღღ,就是硬件设施的问题★ღღ,用硬件手段解决★ღღ。
那么★ღღ,有没有一种方法★ღღ,能让行业建立一套更加智能的系统★ღღ,统筹规划散落各处的储能设备★ღღ、发电设备以及用电需求★ღღ,以软件的方式★ღღ,解决硬件问题?
目前在全球范围内新一期军情观察室★ღღ,以柔性电力负荷★ღღ、虚拟电厂(virtual power plant)★ღღ、智慧电网等解决方案为代表★ღღ,试图为崛起于第二次工业革命的电力系统★ღღ,注入来自互联网时代的数字技术★ღღ,使这一古老的领域获得一次全面的产业升级★ღღ。
还记得开头提到的远景维珍车队么?车队的拥有者——远景科技集团(下称“远景”)就是一家深耕可再生能源与数字能源赛道多年的企业★ღღ。
公司旗下的远景智能(Envision Digital)开发的软件★ღღ,正是远景维珍车队的幕后英雄★ღღ,它成功完成天气预测★ღღ、电池管理等关键任务★ღღ。
2015年★ღღ,远景智能推出一款名为EnOS(Envision OS)的智能物联操作系统★ღღ,到今天已连接管理了全球超过300GW的能源资产和超过1亿个智能终端机器设备★ღღ,涵盖了风光发电★ღღ、储能凯发手机娱乐app★ღღ、动力电池★ღღ、智能电网★ღღ、智能楼宇与园区等多个领域★ღღ。
电力系统本身是个非常复杂的结构★ღღ,包括发电端★ღღ、储能★ღღ、输送★ღღ、用电等多个环节★ღღ,且每个环节内部也呈现高度分化的形态★ღღ。在这样一种复杂环境下★ღღ,若没有一个通用的底层框架★ღღ,会导致每个环节的参与者各行其是★ღღ,最终就是“车不同轨★ღღ,书不同文”★ღღ,各类控制软件混杂在一起呈现高度碎片化——恰如新能源发电本身★ღღ。
EnOS架构的最底层是物理设备连接层★ღღ,目前已经有超过3000 种设备模型接入★ღღ,如暖通★ღღ、风机★ღღ、空调等★ღღ;往上一层是数据服务层★ღღ,接入的数据在这里汇合★ღღ,并完成清洗与分析★ღღ,海量的公共数据也会汇集在这一层★ღღ;第三层是针对不同场景的各类应用服务★ღღ;最上层则负责提供跨领域★ღღ、跨应用的解决方案★ღღ。
EnOS最根本的意义★ღღ,在于构建了一套开放的生态系统★ღღ,将不同环节中的不同参与者接入同一个平台★ღღ,使数据可以无障碍地流通★ღღ,真正发挥协同效应★ღღ,赋予电网智能★ღღ,实现整个系统的动态连接与平衡★ღღ。
当然仅有一个操作系统是不够的★ღღ,还需要具体到实际应用★ღღ,才能凸现它的价值——就像一部崭新的智能手机★ღღ,你总需要下载一些应用★ღღ,才能满足你的日常需求★ღღ。
在EnOS上★ღღ,远景智能开发了主要面向可再生能源电力★ღღ、碳管理以及城市数字基础设施三大场景的应用与解决方案★ღღ。
正如我们在上文所说★ღღ,天气是决定可再生能源电力系统发电能力最核心的要素★ღღ,若能更精确地预测气象条件新一期军情观察室★ღღ,进而更好地预估接下来发电系统整体的电力输出★ღღ,无疑能在一定程度上解决并网或是弃电等问题★ღღ。
远景智能开发的基于AIoT技术的高精度数值气象预测方案★ღღ,正是为此而存在的★ღღ。这套系统正是我们开篇所说的★ღღ,远景维珍车队取得积分榜第一的最大功臣★ღღ,也是整个电力管理系统最底层的输入之一★ღღ。通过接入全球七大气象中心数据凯发手机娱乐app★ღღ,叠加更先进的智能算法★ღღ,系统可以实现诸如为水电预测降雨量★ღღ,或预测风力★ღღ、光照条件等★ღღ,为风光发电提供必要的数据支持★ღღ。它甚至可以提供极端天气预警★ღღ,辅助农业生产活动★ღღ。
当然光有气象数据还不够★ღღ,还要知晓这些气象数据作用在发电系统之上的结果★ღღ。通过远景的另一款软件“孔明”★ღღ,收集分析公开的和EnOS接入的超过10万台风机与光伏组件实时观测数据★ღღ,每6个小时就为发电企业提供场站1公里x1公里范围内★ღღ,未来0-72小时的短期风光气象预测★ღღ,以及一个月到一年的短期气候预测★ღღ,从而协助站场制定更合理的运营方案★ღღ,最大化经济效益★ღღ。
远景智能的主要目标★ღღ,是以智能物联操作系统为基础★ღღ,协同管理包括分布式光伏★ღღ、动力电池以及充电桩新一期军情观察室★ღღ、楼宇暖通空调和电梯★ღღ、工业园区★ღღ、码头和机场等关键设施★ღღ,形成全新的智能数字网络★ღღ。依托大数据★ღღ,精确预测“源网荷储”的基本情况新一期军情观察室★ღღ,先行调整输出功率★ღღ,调配储能与用电单元★ღღ,平衡电网的同时★ღღ,提供调峰调频★ღღ,需求侧响应等电网辅助服务★ღღ。
在2020年9月远景科技集团CEO张雷的一次演讲中提到[4]★ღღ,早在2018年★ღღ,远景 EnOS 就中标了新加坡“智慧国度”物联网开发平台(DECADA)★ღღ,而远景智能也正与新加坡国际港务集团(PSA)合作★ღღ,为PSA定制了能效管理★ღღ、微网控制★ღღ、虚拟电厂(VPP)★ღღ、电力交易★ღღ、绿证交易五大应用★ღღ,将港口内的分布式光伏设备★ღღ、储能以及用电设备统一交由虚拟电力中心管理(这也是虚拟电厂的基本模式)★ღღ,将分布式能源与柔性负荷单元聚合★ღღ,实现发电端与负荷端的协同运作★ღღ。
远景智能在德国的V2G(车辆到电网)试点项目中★ღღ,通过将电动车作为一个小型单元与电网直接建立连接★ღღ,可实现电力从电网流向车辆★ღღ,也能够让车主反向向电网输送汽车中的能源★ღღ。如此一来★ღღ,过去仅仅是用电单元的电动车★ღღ,就成为了一个柔性复合单元——发电量高时★ღღ,它是一个储能消纳单元★ღღ,而当电网缺电时★ღღ,车就成了可供调用的备用能源★ღღ。
这样解决了飞速增长的电动车保有量对电力系统的冲击★ღღ,是对新能源车价值的进一步开发★ღღ,也提高了可再生能源的利用率★ღღ,可谓双赢★ღღ。
中国的碳达峰和碳中和时间表发布后★ღღ,除了关心碳中和概念股★ღღ,企业★ღღ、城市到个人★ღღ,都要开始做一道碳中和的“数学题”★ღღ。
作为一家新能源领域的公司★ღღ,远景也设立了明确的碳中和目标★ღღ:在今年4月22日“世界地球日”★ღღ,远景宣布要在2022年实现运营碳中和★ღღ,在2028年实现全供应链碳中和★ღღ。[5]
同样在地球日当天★ღღ,远景发布了一个基于EnOS的碳管理应用★ღღ,并取名“方舟”★ღღ,它可以为企业快速完成耗能设备的碳排采集和计算★ღღ,实现实时精准的碳排放量统计★ღღ。
不同于物理上可视(煤炭凯发★ღღ,★ღღ、油气等)或者技术上容易监测(电力)的能源管理★ღღ,从碳排放到碳中和计算长期以来都是一片技术空白★ღღ。
除了计算碳排放★ღღ,远景方舟还能帮企业“找绿电”——企业可以选择分布式光伏发电★ღღ、风电项目投资★ღღ、绿电采购等解决方案凯发手机娱乐app★ღღ,直通交易市场采购碳汇★ღღ、CCER等新一期军情观察室★ღღ,并依靠区块链技术查看每个绿证/碳证的“前世今生”★ღღ,确保数据的可靠性★ღღ。
简单地说★ღღ,远景不仅要自己实现碳中和★ღღ、提供软硬件推动能源行业碳中和★ღღ,还要帮助其它公司走向碳中和★ღღ。
在ESG(Environment★ღღ、Social Responsibility★ღღ、Corporate Governance★ღღ;环境★ღღ、社会和公司治理)重要性日益提升★ღღ,甚至沪深交易所已着手规划时间表★ღღ,要求企业尽快在财报中递交ESG内容的当下★ღღ,高透明度的碳管理需求无疑非常真实★ღღ,且是一个巨大的潜在市场★ღღ。
回头看看★ღღ,电动方程式赛车设立的初衷是希望借助赛车这项运动★ღღ,加速推动全球汽车产业走向清洁能源★ღღ,它代表着未来汽车工业的发展方向★ღღ。但试想如果没有从电力的源头上加速让风电光伏替代煤炭★ღღ,那么越多的电动汽车或许将带来更多排放——碳中和背负着构建人类命运共同体的使命★ღღ,也将是一个复杂的系统工程★ღღ。