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年度盘点丨双碳加速电力数字化,共建比特与瓦特深度融合的电力数字世界

北极星电力网新闻中心  来源:华为    2021/12/27 9:19:57  我要投稿  
所属频道:  关键词: 华为 能源互联网 数字化转型

北极星火力发电网讯:正值年末,各大媒体竞相发布2021年年度事件与网络热词盘点。其中,“双碳”荣登各大榜单,是即将过去的2021年里重要组成事件。极端天气的出现越来越频繁,全球变暖正在加速到来,“碳达峰、碳中和”的目标变得越来越迫切。绿色、低碳、可持续发展是未来能源产业的方向,降低化石能源消耗、减少碳排放、增加太阳能、风力发电等清洁能源占比,综合利用微电网、分布式能源、储能等多种供电方式,必将加速电力数字化转型

电动汽车取代传统燃油车已是大势所趋,欧洲有国家计划2035年全面禁售燃油车,但海量电动汽车的充放电必然对电网造成巨大冲击,对充电桩的数字化管理和电能的精细化调度是电网在电动车时代必须面对的挑战,也将加快电网数字化转型步伐。4G改变生活,5G改变社会,5G使能千行百业,其网络建设已经上升到国家战略高度,但是5G网络较高的电费支出也给建网运营带来压力,设备商与运营商通过用户流量变化对基站发射功率进行自动节能调整,这也要求基站供电系统具备智能化,无疑将进一步推动电力系统数字化发展。元宇宙将打通虚拟世界与现实世界,而虚拟世界对真实场景仿真的无限逼近,其背后是算力与电力的不断提升,推动比特与瓦特的深度融合。

“碳达峰、碳中和”加速电力数字化

2021年两会政府工作报告把“碳达峰、碳中和”纳入国家重点工作,我国已经向世界做出承诺,二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,争取2060年前实现“碳中和”。“双碳”目标的达成关键在电力,目前电力碳排放在能源行业占比超过40%,我国电力结构仍以火电为主,太阳能、风力发电等清洁能源的占比急需提升。

但太阳能、风力发电受天气影响大、不稳定,想要利用更多的清洁能源,需要电力系统加快数字化转型,通过大数据、人工智能更精确的预测天气变化、用电消耗、发电补偿等,在保障供电稳定的基础上实现清洁能源发电和用电效率最大化。

青海、甘肃具有较好的太阳能和风电资源,华为云数据中心早在几年前就与当地电网合作,探索试验连续清洁能源供电。而100%清洁能源供电对电网数字化提出了更高的要求,一方面,需要大数据和人工智能对天气变化精准预测,精确计算太阳能、风力发电的分时电量。另一方面,需要精准预估各个时段的用电消耗,若发电富余,则将多余电量转为制氢、水库水位提升等电力储能。若发电欠缺,则增加水电或利用储能备电进行差额补偿。

要实现“碳达峰、碳中和”的目标,就需要将青海、甘肃清洁能源的优秀实践推向更多地方规模部署,既要有精细化的电力数字化管理,又要有连接各个环节的数据平台,包括发电(五大四小)、输变电(国网和南网)以及最终用电单位,打通能源互联网与工业互联网,并结合引导性分时电价政策,实现用电的精准预测、灵活调配、总量均衡、智能管理。真正拉通电力产业的“源、网、荷、储”,做到上下一盘棋,全营一杆枪。

电力数字化支撑电动汽车产业快速发展

2021年上海车展华为自动驾驶视频播出,让网友感叹自动驾驶时代真正来临。电动汽车产业爆发出前所未有的活力,也吸引更多企业加入这个行业,不少传统IT企业加入制造电动汽车。

截止2021年6月底,中国汽车保有量为2.92亿辆,新能源汽车保有量是603万辆,占比为2.06%,仍处于较低水平。假设未来全面禁止燃油车,保有车辆全部替换为电动车,给约3亿辆电动汽车同时充电需要多少电量呢?按交流充电桩每台6.6千瓦功率计算,需要19.8亿千瓦,而2021年1月国家电网用电负荷创历史新高的数值是9.6亿千瓦。这就意味着即使再造2个国家电网,也无法满足3亿辆电动汽车同时充电的需求。

因此面对电动车时代的到来并不能简单的进行电网堆叠,而是需要电网提升数字化能力,构建灵活的电网调度系统、泛在的IoT电力物联网系统、可靠的电动车充电桩系统、便捷的用户管理系统,将电联网与车联网、桩联网、互联网相互打通,满足海量电动车充放电所需要的电网调度、能源调配、智能预测、数字管理。事实上电动汽车也是移动的储能装置,可以通过灵活电价错峰售电满足高峰时的电网需求,其背后需要强大灵活的数字化平台来支撑。

另外,一个国家的汽车数据和电量数据,包括汽车位置信息、汽车充放电历史数据、汽车行驶里程、电量消耗状态、用户疏密分布等,这些信息汇总就是一个国家的运营大数据,需要有较好的数字加密措施,纳入可信可控的数字化平台进行安全管理。

5G网络的关键是能耗

如果说2020年是5G建设元年,那么2021年就是5G规模部署年。截止2021年10月底,我国建成5G基站129.1万个,已经覆盖全国所有城市市区、97%的县城城区和50%的乡镇镇区。随着5G网络建设的加速,电费支出也随之快速增长。高昂的用电成本成为5G运营的“不可承受之轻”,网上戏称“5G时代运营商都在给电力公司打工”。

针对基站节能,设备商与运营商联合开展多项措施,利用智能化手段进行基站的降耗。类似交通管理从过去的车看灯到现在的灯看车,基站发射功率也随用户使用变化动态调整,利用流量潮汐效应,基于AI及大数据实现全网基站功率的动态、精细、安全调控,在确保网络质量和用户体验的前提下做到智能调控、空载休眠,最大化节省用电。比如高铁沿线的基站,平均每3分钟通过一辆高铁,但基站使用时间不到30秒,其余2分30秒空闲,设备商和运营商正在做的就是保证高铁经过时信号充足,高铁过去后待机节能,显然这个处理并不容易,需要全网联动预判等智能化手段。

基站设备的节能降耗也对供电系统提出了更高的数字化、智能化要求,供电系统需要有相应的联动处理才能保证节电效率最大化。这就像宽带网络的带宽控制,需要有物理层限速与链路层限速的联动,否则只有物理层限速而链路层流量震荡并不能达到带宽效率最大化。基站智能供电也是配网自动化的要求,既要有核心主站的大数据云平台,又要有基于智能配变终端的边缘计算平台,还要有基于泛在IoT物联网的智能通信单元和电力物联网平台,外加灵活的电力控制调配系统,真正迈向“万物感知、万物互联、万物智能”。

元宇宙带给电力数字化新机会

2021年10月脸书公司Facebook改名为Meta,再次激发了网络热词“元宇宙”,英文是Metaverse。元宇宙就是要打通虚拟世界与现实世界的边界,实现虚拟世界与现实世界的融合。而虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(MR)、扩展现实(XR)等对现实世界场景的仿真需要消耗大量的算力,而算力的背后需要有电力的支撑。

算力就是ABC,即人工智能(Artificial Intelligence)、大数据(Big Data)、云计算(Cloud Computing),核心就是数据中心。数据中心需要消耗大量的电,算力流到哪电力就跟到那。中国很多企业包括华为都把数据中心建在贵州,就是因为贵州山多水多瀑布多,水电资源丰富,可以满足数据中心对电力的需求,当然低温散热也是一个因素。

元宇宙驱动算力增长必将推动数据中心的快速发展,而数据中心也会给电力行业带来新的商机。数据中心建设的关键是电和光纤,大型数据中心耗电在兆瓦级以上,通常会紧靠变电站,同时为保证供电可靠还需要有UPS保护、油机发电等备电方式。因为节能还需要考虑太阳能、风电等绿色能源。而作为电力工程部署的附加品,电力公司通常拥有丰富的光纤资源,因此数据中心天然就适合电力公司来建,可以利用变电站资源快速搭建数据中心站,满足未来元宇宙发展的巨大算力增长需求。而华为拥有自主创新的鲲鹏、昇腾处理器,欧拉操作系统,高斯数据库,昇思AI框架等IT产业核心根技术,为数字基础设施安全稳定运行提供有力保障。

在欧洲有不少电力公司参与提供数据中心租赁业务,既可以采用只提供场地、能源、光纤的机架式出租服务,也可以提供包含计算、存储在内的业务出租服务。元宇宙需要打通虚拟世界与现实世界,而算力与电力的结合才是支撑元宇宙发展的基石,元宇宙将给电力数字化发展带来更广阔的机会和空间。

共建比特与瓦特

深度融合的电力数字世界

“双碳”、电动汽车、5G网络、元宇宙,每一个热点背后都离不开电力的身影,也必将推动人工智能、大数据、云计算、物联网、区块链等新ICT技术在智能电网的广泛应用和部署,推动构建集数字管理、泛在感知、智能预测、动态调配、便捷应用于一体的综合能源服务平台,加速电力迈向数字化、智能化。

比特代表的是数字世界,是信息流,瓦特代表的是电力世界,是能量流。正如元宇宙要打通虚拟世界和现实世界,比特与瓦特的深度融合也将打通数字世界和电力世界,汇合信息流与能量流,这就是科技创新的星辰大海将会带给我们的未来无限可能性。

一切都只是刚刚开始!


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