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    雙碳加速電力數字化,共建比特與瓦特深度融合電力數字世界
    時間:2022-1-17 中國電力電工網

      正值年末,各大媒體競相發布2021年年度事件與網絡熱詞盤點。其中,“雙碳”榮登各大榜單,是即將過去的2021年里重要組成事件。極端天氣的出現越來越頻繁,全球變暖正在加速到來,“碳達峰、碳中和”的目標變得越來越迫切。綠色、低碳、可持續發展是未來能源產業的方向,降低化石能源消耗、減少碳排放、增加太陽能、風力發電等清潔能源占比,綜合利用微電網、分布式能源、儲能等多種供電方式,必將加速電力數字化轉型。

      電動汽車取代傳統燃油車已是大勢所趨,歐洲有國家計劃2035年全面禁售燃油車,但海量電動汽車的充放電必然對電網造成巨大沖擊,對充電樁的數字化管理和電能的精細化調度是電網在電動車時代必須面對的挑戰,也將加快電網數字化轉型步伐。

      4G改變生活,5G改變社會,5G使能千行百業,其網絡建設已經上升到國家戰略高度,但是5G網絡較高的電費支出也給建網運營帶來壓力,設備商與運營商通過用戶流量變化對基站發射功率進行自動節能調整,這也要求基站供電系統具備智能化,無疑將進一步推動電力系統數字化發展。元宇宙將打通虛擬世界與現實世界,而虛擬世界對真實場景仿真的無限逼近,其背后是算力與電力的不斷提升,推動比特與瓦特的深度融合。

      “碳達峰、碳中和”加速電力數字化

      2021年兩會政府工作報告把“碳達峰、碳中和”納入國家重點工作,我國已經向世界做出承諾,二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值,爭取2060年前實現“碳中和”!半p碳”目標的達成關鍵在電力,目前電力碳排放在能源行業占比超過40%,我國電力結構仍以火電為主,太陽能、風力發電等清潔能源的占比急需提升。

      但太陽能、風力發電受天氣影響大、不穩定,想要利用更多的清潔能源,需要電力系統加快數字化轉型,通過大數據、人工智能更精確的預測天氣變化、用電消耗、發電補償等,在保障供電穩定的基礎上實現清潔能源發電和用電效率最大化。

      青海、甘肅具有較好的太陽能和風電資源,華為云數據中心早在幾年前就與當地電網合作,探索試驗連續清潔能源供電。而100%清潔能源供電對電網數字化提出了更高的要求,一方面,需要大數據和人工智能對天氣變化精準預測,精確計算太陽能、風力發電的分時電量。另一方面,需要精準預估各個時段的用電消耗,若發電富余,則將多余電量轉為制氫、水庫水位提升等電力儲能。若發電欠缺,則增加水電或利用儲能備電進行差額補償。

      要實現“碳達峰、碳中和”的目標,就需要將青海、甘肅清潔能源的優秀實踐推向更多地方規模部署,既要有精細化的電力數字化管理,又要有連接各個環節的數據平臺,包括發電(五大四。、輸變電(國網和南網)以及最終用電單位,打通能源互聯網與工業互聯網,并結合引導性分時電價政策,實現用電的精準預測、靈活調配、總量均衡、智能管理。真正拉通電力產業的“源、網、荷、儲”,做到上下一盤棋,全營一桿槍。

      電力數字化支撐電動汽車產業快速發展

      2021年上海車展華為自動駕駛視頻播出,讓網友感嘆自動駕駛時代真正來臨。電動汽車產業爆發出前所未有的活力,也吸引更多企業加入這個行業,不少傳統IT企業加入制造電動汽車。

      截止2021年6月底,中國汽車保有量為2.92億輛,新能源汽車保有量是603萬輛,占比為2.06%,仍處于較低水平。假設未來全面禁止燃油車,保有車輛全部替換為電動車,給約3億輛電動汽車同時充電需要多少電量呢?按交流充電樁每臺6.6千瓦功率計算,需要19.8億千瓦,而2021年1月國家電網用電負荷創歷史新高的數值是9.6億千瓦。這就意味著即使再造2個國家電網,也無法滿足3億輛電動汽車同時充電的需求。

      因此面對電動車時代的到來并不能簡單的進行電網堆疊,而是需要電網提升數字化能力,構建靈活的電網調度系統、泛在的IoT電力物聯網系統、可靠的電動車充電樁系統、便捷的用戶管理系統,將電聯網與車聯網、樁聯網、互聯網相互打通,滿足海量電動車充放電所需要的電網調度、能源調配、智能預測、數字管理。事實上電動汽車也是移動的儲能裝置,可以通過靈活電價錯峰售電滿足高峰時的電網需求,其背后需要強大靈活的數字化平臺來支撐。

      另外,一個國家的汽車數據和電量數據,包括汽車位置信息、汽車充放電歷史數據、汽車行駛里程、電量消耗狀態、用戶疏密分布等,這些信息匯總就是一個國家的運營大數據,需要有較好的數字加密措施,納入可信可控的數字化平臺進行安全管理。

      5G網絡的關鍵是能耗

      如果說2020年是5G建設元年,那么2021年就是5G規模部署年。截止2021年10月底,我國建成5G基站129.1萬個,已經覆蓋全國所有城市市區、97%的縣城城區和50%的鄉鎮鎮區。隨著5G網絡建設的加速,電費支出也隨之快速增長。高昂的用電成本成為5G運營的“不可承受之輕”,網上戲稱“5G時代運營商都在給電力公司打工”。

      針對基站節能,設備商與運營商聯合開展多項措施,利用智能化手段進行基站的降耗。類似交通管理從過去的車看燈到現在的燈看車,基站發射功率也隨用戶使用變化動態調整,利用流量潮汐效應,基于AI及大數據實現全網基站功率的動態、精細、安全調控,在確保網絡質量和用戶體驗的前提下做到智能調控、空載休眠,最大化節省用電。比如高鐵沿線的基站,平均每3分鐘通過一輛高鐵,但基站使用時間不到30秒,其余2分30秒空閑,設備商和運營商正在做的就是保證高鐵經過時信號充足,高鐵過去后待機節能,顯然這個處理并不容易,需要全網聯動預判等智能化手段。

      基站設備的節能降耗也對供電系統提出了更高的數字化、智能化要求,供電系統需要有相應的聯動處理才能保證節電效率最大化。這就像寬帶網絡的帶寬控制,需要有物理層限速與鏈路層限速的聯動,否則只有物理層限速而鏈路層流量震蕩并不能達到帶寬效率最大化;局悄芄╇娨彩桥渚W自動化的要求,既要有核心主站的大數據云平臺,又要有基于智能配變終端的邊緣計算平臺,還要有基于泛在IoT物聯網的智能通信單元和電力物聯網平臺,外加靈活的電力控制調配系統,真正邁向“萬物感知、萬物互聯、萬物智能”。

      元宇宙帶給電力數字化新機會

      2021年10月臉書公司Facebook改名為Meta,再次激發了網絡熱詞“元宇宙”,英文是Metaverse。元宇宙就是要打通虛擬世界與現實世界的邊界,實現虛擬世界與現實世界的融合。而虛擬現實(VR)、增強現實(AR)、混合現實(MR)、擴展現實(XR)等對現實世界場景的仿真需要消耗大量的算力,而算力的背后需要有電力的支撐。

      算力就是ABC,即人工智能(Artificial Intelligence)、大數據(Big Data)、云計算(Cloud Computing),核心就是數據中心。數據中心需要消耗大量的電,算力流到哪電力就跟到那。中國很多企業包括華為都把數據中心建在貴州,就是因為貴州山多水多瀑布多,水電資源豐富,可以滿足數據中心對電力的需求,當然低溫散熱也是一個因素。

      元宇宙驅動算力增長必將推動數據中心的快速發展,而數據中心也會給電力行業帶來新的商機。數據中心建設的關鍵是電和光纖,大型數據中心耗電在兆瓦級以上,通常會緊靠變電站,同時為保證供電可靠還需要有UPS保護、油機發電等備電方式。因為節能還需要考慮太陽能、風電等綠色能源。而作為電力工程部署的附加品,電力公司通常擁有豐富的光纖資源,因此數據中心天然就適合電力公司來建,可以利用變電站資源快速搭建數據中心站,滿足未來元宇宙發展的巨大算力增長需求。而華為擁有自主創新的鯤鵬、昇騰處理器,歐拉操作系統,高斯數據庫,昇思AI框架等IT產業核心根技術,為數字基礎設施安全穩定運行提供有力保障。

      在歐洲有不少電力公司參與提供數據中心租賃業務,既可以采用只提供場地、能源、光纖的機架式出租服務,也可以提供包含計算、存儲在內的業務出租服務。元宇宙需要打通虛擬世界與現實世界,而算力與電力的結合才是支撐元宇宙發展的基石,元宇宙將給電力數字化發展帶來更廣闊的機會和空間。

      共建比特與瓦特

      深度融合的電力數字世界

      “雙碳”、電動汽車、5G網絡、元宇宙,每一個熱點背后都離不開電力的身影,也必將推動人工智能、大數據、云計算、物聯網、區塊鏈等新ICT技術在智能電網的廣泛應用和部署,推動構建集數字管理、泛在感知、智能預測、動態調配、便捷應用于一體的綜合能源服務平臺,加速電力邁向數字化、智能化。

      比特代表的是數字世界,是信息流,瓦特代表的是電力世界,是能量流。正如元宇宙要打通虛擬世界和現實世界,比特與瓦特的深度融合也將打通數字世界和電力世界,匯合信息流與能量流,這就是科技創新的星辰大海將會帶給我們的未來無限可能性。

      一切都只是剛剛開始。▉碓矗喝A為中國政企電力業務部)

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