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工业互联网研究分析

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工业互联网研究分析

工业互联网研究分析范文第1篇

工业互联网平台为我国工业制造业实现弯道超车提供了难得的历史机遇。然而,由于美国、德国的先发优势,我国发展自主工业互联网平台的前景相当严峻。当前要奋起直追,将其置于我国“制造强国”战略的核心地位,在国际工业互联网平台竞争中尽快占据有利地位。

工业互联网的深远影响

(一)新一代信息技术为工业互联网平台建设奠定现实基础

以物联网、云计算、大数据和移动互联网等为代表的新一代信息技术有效地克服了传统信息技术的局限性:一方面,物联网极大地拓展了数字化信息化的应用管理范畴,将机械设备、仪器仪表以及产品生产制造流程的各个过程,都接入信息管理系统并实现远程智能控制;另一方面,云计算、大数据和移动互联网技术等,使得企业信息系统建设成本更低、效益更高、运行速度更快、覆盖面更广。这些技术进步为工业制造业全面系统的数字化、信息化、智能化建设提供了基础条件,工业互联网平台建设也就水到渠成。

近年来,一些国家加紧开展工业互联网平台建设相关的理论研究、工程实验甚至是项目建设。这些工作包括三个方面:以信息物理系统(Cyber-Physical Systems,CPS)为主要内容的理论研究,以“智慧工厂”“未来工厂”为代表的关键技术环节的试点实验,以参考架构模型为主要内容的工业互联网平台的体系化构建。这些研究、实验与项目建设,为全面推广工业互联网平台奠定了基础。

(二)工业互联网平台的基本内涵

当前人们对于“工业互联网平台”尚缺乏一个清晰完整的定义。人们通常从某个方面的属性去界定“工业互联网平台”,如GE将其工业互联网平台Predix称为“制造业云操作系统”。实际上,所谓工业互联网平台,是一种新兴制造业生态系统,在这种生态系统中,众多行业及众多企业的研发设计、生产制造、产品流通与售后服务等产品生产过程,在实现数字化、信息化和智能化的基础上,都被迁移到云数据中心,并通过一个统一的云操作平台实现远程智能制造。

与电子商务平台、社交媒体平台不同,工业制造业实现平台化所需技术更加复杂、门槛更高、竞争也更加激烈,因此,直到以物联网、云计算、大数据、移动互联网等为代表的新一代信息技术日益成熟并大量应用到工业生产过程之后,工业互联网平台才开始出现。

(三)工业互联网平台将成为第三次工业革命的核心

与现在的工业制造业相比,工业互联网平台具有以下三个重要特点。

一是统一标准。知识产权和技术标准仍然是当前工业竞争的核心,工业互联网平台则在此基础上构建更加宏大的制造业生态系统,试图将各行各业的技术和标准裹挟到一个统一的平台之上。

二是改变分工格局。平台化使得传统的产业价值链发生重大变化。通过数字化、信息化、智能化,工业互联网平台得以整合所有工业企业的各个制造环节,并通过大数据技术监控平台上各企业的产品生产及其生产要素与市场动态。因此,平台不仅是产品生产企业进行技术交流与实现远程智能制造的操作界面,而且是上下游企业之间、企业与用户之间进行分工协作、产品交易、服务保障的虚拟市场。

三是平台生态化。工业互联网平台不仅包括不同产业的众多企业,也包括生产同一产品的众多企业;不仅包括生产制造企业,也包括产业链的其他相关企业;不仅包括企业,也包括产品和服务的最终需求者以及各类服务型机构。网络效应将使得工业互联网平台成为组织全社会甚至是全球各类生产要素资源配置的复杂网络。

与当前的各类电子商务平台相比,工业互联网平台也有着本质的差别。电子商务平台主要服务于产品的交易和流通环节;而工业互联网平台在此基础上还包括产品的研发、设计与制造等环节,电子商务充其量只是未来的工业互联网平台的一部分。因此,工业互联网平台要远比目前已经出现的电子商务平台(如阿里巴巴、亚马逊等)重要得多,未来将跨越国界、跨越行业界限,成为超级平台,从而全面地配置全球的生产要素和社会资源。毫无疑问,工业互联网平台将对国际产业分工、国际贸易格局与全球化产生重大影响。

工业互联网平台正在成为国际战略竞争的制高点

为争夺工业互联网平台的领导地位,美国和德国正在从两个方面展开竞争。

1.国家层面。为推进“工业4.0”战略,2013年4月,德国机械及制造商协会(VDMA)、德国电气电子(ZVEI)和信息技术、通讯、新媒体协会(BITKOM)联合设立“工业4.0平台”;2015年3月,德国经济和能源部、德国教育和研究部共同接管并启动升级版“工业4.0平台”建设。美国政府层面虽然没有设立专门的“工业互联网平台”推进机构,但是,根据“国家制造业创新网络(NNMI)”计划所建立的各大制造业创新机构(IMS)都包含了相应平台建设的任务。其中,尤其重要的是美国联邦政府于2014年7月资助建立的“数字化制造与创新设计研究中心(简称DMDII)”。DMDII启动了“数字制造公共平台”,其功能定位是数字化制造的开源软件平台,旨在鼓励全社会的中小创新机构、创业家和技术狂人等开发面向不同制造业领域的软件解决方案。

2.企业层面。其中尤以GE和西门子公司最为典型。GE在提出“工业互联网”战略之后,推出了包括24种工业互联网产品的九大平台,2013年推出更为宏大的工业互联网大数据分析平台―Predix。2015年,GE向全球制造业企业开放Predix平台。西门子建立的跨业务软件平台为Sinalytics,该平台不仅整合了远程维护、数据分析及网络安全等一系列现有技术和新技术,还能够对机器感应器产生的大量数据进行整合、保密传输和分析。此外,IBM和德国SAP公司也在开发自己的工业互联网平台。

加快我国工业互联网平台建设的若干建议

1.充分认识工业互联网平台的深远影响。

这些影响突出地表现为这样两个方面:将日益成为全球工业制造业的首要基础设施,成为集聚全球工厂、工业产品、市场用户的第一入口;将借助网络效应(或网络外部性),加速全球制造业的“两化融合”进程,无论是处于工业1.0、工业2.0的企业还是工业3.0的企业,都将被无奈、无情地“裹挟”到代表工业4.0的工业互联网平台之上。因此,谁控制了工业互联网平台,谁就具备了实时跟踪、优化配置甚至是全面掌控全球工业制造业发展命脉的实力。毫无疑问,工业互联网平台将成为全球领导权竞争的核心内容。

当前我们尤其需要认识到平台化所带来的网络效应对于全球制造业的“两化融合”进程可能带来的影响。平台化一旦促使其双边市场达到一定的规模(阈值),该平台的价值便会在很短的时间内得到爆发式的增长。此时,竞争对手将很快面临经营困境,直至死亡或退出市场,该平台也将迅速获得市场垄断地位。最近20年来,我国的传统互联网平台、电商平台和社交媒体平台的发展,无不验证了这个相同的过程和结局。

考虑到我国工业信息化总体水平落后,多数企业、行业处于工业1.0、工业2.0的水平,能够达到工业3.0的企业很少,因此人们也就很自然地产生了一种“补课”的意识和思维。实际上,这也是当前我国“两化深度融合”政策的出发点。但是,面对美国和德国在工业4.0平台方面的竞争,上述网络效应给平台竞争所带来的“裹挟”作用将不会预留给我们这种“补课”的时间和机会。这就要求我们在“补课”的同时,从现在就开始着手进行工业4.0平台的研究、规划和建设,迎头赶上,直面美国和德国的竞争。

2.明确地要求将工业互联网平台建设作为深化制造业与互联网融合发展的主攻方向。

为克服我国制造业信息化的总体落后局面,要充分发挥我国举国体制的优势,将工业互联网平台建设作为深化制造业与互联网融合发展的主打方向,分层次地推进我国工业互联网平台建设。

首先,构建针对整个工业制造业的国家工业互联网平台。要将国家工业互联网平台建设作为近期成立的“工业互联网产业联盟”的核心发展目标,着力研发平台总体技术架构及相关机制,并尽快启动国家工业互联网平台。

其次,选择具备国际竞争力的优势行业(服装、家电以及部分先进制造业等),并基于产业价值链和平台生态化特征整合这些行业的相关企业,组建行业的工业互联网联盟,创新机制,激发各方动力,以发展该行业的工业互联网平台。

第三,鼓励和支持部分有较强技术与市场实力的龙头企业,启动建设本行业的工业互联网平台。

为此,要建立政府推动、企业主导、多方协同参与的工业互联网平台发展机制。尤其重要的是,一方面,要根据工业互联网平台建设要求,引导、优化各地正在开展的“双创平台”建设;另一方面,要采取切实措施,克服“泛娱乐化”趋势,引导企业真正地参与到工业互联网平台建设中来。

3.加强工业互联网平台建设的领导与政策支持。

将工业互联网平台建设纳入中央网络安全与信息化领导小组和国家制造强国建设领导小组的重要关注问题中;建立和完善工业互联网联盟运营机制,协调国家工业互联网平台与行业平台、龙头企业平台之间的业务分工与协作;设立工业互联网平台发展基金,加强平台核心技术与关键共性技术的研究与开发,努力构建自主可控的工业互联网平台架构与技术标准体系;采取积极有效措施,鼓励和支持更多企业加入并做大做强工业互联网平台。

4.加强国际交流与合作。

工业互联网研究分析范文第2篇

工业互联网的实质首先是全面互联,在全面互联的基础上,形成一个数据驱动的智能化变革。从这个意义上来说,互联是基础,工业系统的各种元素能够互联起来,无论是机器、人还是系统。但互联也只是解决了可以通信的基本的东西,其中更重要的是怎么理解工业互联网,工业互联网并不是智能制造本身,但它是智能制造的基础设施,实现数据的流动或者说数据端到端的充分流动,并要在这种跨系统流动的基础上进行充分分析、建模。

我们所说的智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸的基础是在前面互联的基础上,通过数据流动和分析,形成现在新的模式和新的业态。可能大家对三大集成很熟悉,其实无论是纵向、横向还是端到端的集成,最本质的是在互联的基础上实现数据的充分流动和共享,这是工业互联网的基理,它比现在的互联网更强调数据、充分的连接、数据的流动和集成以及分析和建模。

工业互联网和现在的互联网是有所不同的,它的一个本质就是要有数据的流动和分析。

智能化、自动化、数字化

其实互联网和工业的融合已经很长时间了,最早开始于供应链电子商务,包括需求端的电子商务。

工业互联网会深入到工业制造的核心环节和工业的全流程、全产业链和产品的全生命周期。我们对工业互联网有一个系统的理解,从智能工厂以及工厂之外的各种平台,可以看到很多传统的工业要素,也有很多是由于工业互联网发展所带来的新的要素,比如机器的智能化、智能控制系统、新出来的工业数据平台、仿真平台、工业云平台等。

我们可以从不同的角度去看工业互联网,比如从工厂的角度去看,它最核心的可能是智能工厂,以及这个智能工厂如何跟互联网外界,也就是客户和供应商进行充分的交互和协同。如果从互联网企业的角度去看,我们看到更多的是商业模式的变革和创新,以及通过商业模式创新直接深入到整个的生产环节,也就是C2M环节。

如果从电信的角度去看,可以看到里面有很多基础设施的问题,包括网络基础设施、安全的保障等,把这几个视角放在一起,才算是一个比较完整的对工业互联网的概念的理解。

工业互联网是面向工业4.0的,实现的是系统级的智能化,这里面有很多装备,比如机器人还有智能机床等,需要每个环节都智能化、自动化、数字化,在这个基础上把系统连起来,通过数据流动,形成一个新的智能系统。

从这个意义上来说,工业互联网所解决的不是某一个单点的问题,而是一个全系统级的智能问题,这就是我们所理解的工业2.0、3.0、4.0的关系或者说智能化、自动化、数字化的关系。

提到体系架构,目前从全球来看,无论是美国还是德国,基本上把体系架构作为工业互联网或者智能制造发展的一个非常重要的抓手,它借鉴了IT的方法论,形成一个企业架构,去指导技术路线,确定标准化的应用案例和商业推广。

美国、德国已经进入工业4.0阶段,通过快速迭代反馈,修正内容,形成闭环。

德国工业4.0体系关于全生命周期的管理和全层级工业系统做得更深更细致。

对于工业互联网这个体系架构,中国信息通信研究院认为它大概分为几个部分。首先,网络的互联是基础,从工厂内到工厂外。其次,数据是核心,以数据为核心形成两大闭环,一个是控制,CPS最重要的是可以回馈到控制,基于这个数据怎么反馈到生产制造这个环节。还有一个是运营决策,也就是上层的工厂级或者企业级的决策,这两大闭环是基于互联和数据流动所形成的体系,我们认为这是智能制造的核心,也是智能工厂的核心。

未来互联网发展很重要的三大体系

互联网网络体系有三部分。第一是互联,全球的路由器。第二是DNS,也就域名解析。第三是万维网,实现互联网连接。工业互联网的体系大体上分为三类。一个是全球的互联体系,能够把工业系统互联起来。第二是标识解析体系,这个跟DNS不一样,可以识别机器和物品,这是一个全新的体系。第三是应用支撑体系,有语义级的理解和应用交互。这是未来互联网发展很重要的三大体系。

工业系统跟IT系统很不一样,它是一个不开放或者不怎么开放的、标准特别多的一个封闭的系统。现在的工业互联网很多是运用IT的思维或者互联网思维,重新改造工业原来的一些体系。现在的网络分了很多级,大体上,我们认为工厂内部的网络有四个趋势,即IP化、扁平化、无限化和灵活组网,对于柔性生产的需要,能够灵活组织工业系统。对于工厂外的网络里面,我们目前有几个基本的判断。第一,TCP/IP的互联网技术体系在较长时间内将具有产业化共识的严谨路径,会有一些新的虚拟化的技术出现。第二,5G网络、工厂内的网络、工厂外的网络以及应用支撑体系解决工厂内不同系统间的数据集成,实现网络的互联,通过数据连接级的考量,实现数据的连接和集成。

关于工业互联网数据,有一个模型,它分为采集、交换、分析处理等,这里面最重要的,或者说CPS里最重要的一点,是通过数据架构的建立,实现物理实体和数字空间的对接,也就是所谓的“双胞胎”。下面是物理空间,上面是网络空间,这两个合在一起,通过数据的建立,形成一个模式。在这个基础上形成智能制造,也就是智能生产和优化。目前从全球来看,这只是大数据在工业制造业应用场景里的一个起步,但也是一个大的方向。

工业互联网研究分析范文第3篇

挑选自己喜欢的镜框形状、镜架颜色,用软件在电脑上设计出一个眼镜架,然后连接到3D打印机上,运行程序稍等片刻,就能看到自己心仪的眼镜架被打印出来了。这样酷炫的生产模式,是工业互联网核心理念的初级体现—用互联网将人、数据和智能机器连接起来。

工信部部长苗圩认为,工业互联网是顺应新一轮工业革命和产业变革的重点发展领域,也将是“互联网+”最早实现的行业之一。据国际权威机构估算,未来20年中,中国工业互联网发展至少可带来3万亿美元左右的GDP增量。

提升竞争力的契机

什么是工业互联网?在日前举行的“2015北京软件名人论坛”上,北京软件和信息服务业协会副会长、数码大方总裁雷毅给出了自己的定义:工业互联网是工业软件、移动互联网、物联网、大数据,以及云计算等新一代信息技术与工业的深度融合,它是一个供需协作平台,能够实现消费、销售、设计、生产、协作、管理及服务的协同,优化资源、成本、质量和周期,满足个性化定制消费需求。

“互联网解决了人和人之间的信息交互和共享,物联网是要解决更大维度的人和物、物和人、物和物之间的信息交互和共享,而工业互联网正是物联网的重要组成部分。”苗圩如此解释说。

无论应用智能互联技术还是全自动生产线,工业互联网确实能有效提升企业竞争力。比如,西安西开电气公司通过搭建企业级数字化设计制造平台,实现了协同制造与产品质量的可追溯;海尔集团建立智能制造交互平台生态圈,实现了全球一流资源与用户零距离交互。据测算,应用工业互联网后,企业成本可下降20%左右,可节能减排10%左右。

“消费互联网解决的是存量产品的销售问题,工业互联网则是催生全新的产品来满足人们的个性化需求。”雷毅认为,过去15年是消费互联网时代,未来15年将是工业互联网时代,人人都能成为设计师和生产者。

融合创新是王道

新一代信息技术正加速向工业深入融合。浪潮集团承建的海关总署“金关二期”大数据云平台数据中心,日前部署完毕,将满足加工处理海关内外部海量数据及海关情报等系统的需要,为建设“智慧海关”提供基础支撑。这是浪潮集团与海关总署全面战略合作的重大项目之一,双方的合作包括底层基础架构、云计算大数据平台及创新应用3个层面。

工信部副部长怀进鹏指出,我国正站在互联网与工业融合创新的“风口”和最佳时期,要抓住机遇、接受挑战,推动工业互联网的发展,助力我国经济转型升级。

中国工业互联网发展有良好的基础。从工业看,工业门类已经形成全球最为完整的体系,不断创造奇迹;从信息产业看,其发展速度已经超过了工业,形成了庞大的市场和可观的应用规模。据统计,2014年,中国电子信息产业总规模超过14万亿元,同比增幅超过16%;集成电路制造业规模超过3000亿元,同比增幅超过20%;软件和服务业产值超过3.7万亿元,同比增幅超过20%。

但是,关键还在于工业和互联网新技术的融合创新。中国信息通信研究院院长曹淑敏表示,互联网与工业融合是网络强国和制造强国战略的重要结合点,这是一个新的跨界领域,需要重视推动协同发展,才能真正实现融合创新。

苗圩指出,要从两个方面实现融合发展,一是智能制造,二是把互联网新技术引到工业企业和工业行业中去。中国有一批互联网企业已成为国际上的领跑者,要把这些企业发动起来,和工业企业密切融合,搭建好工业互联网发展的框架,为企业发展提供更多机会。

全盘谋划整体架构

“工信部正在论证工业互联网整体架构,要从数据中心怎么建、云服务怎么用、大数据怎么分析等方面入手去考虑。还需研究如何保证网络安全、个人信息安全等,趋利避害,全盘谋划。”苗圩表示。

工业互联网不仅带来新的机遇,也意味着新的挑战。我国信息技术虽然应用广泛,但核心技术仍然受制于人。推动重大技术和产品创新,企业要以更加有效务实的解决方案推动互联网和工业的融合发展。

工业互联网研究分析范文第4篇

关键词:互联网+ 工业控制系统 网络安全

中图分类号:TU746 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)11-0206-01

随着信息技术的发展,所有的传统产业都在受到影响,它使得整个传统产业可以实现远程的智能化管理和控制,就像一个人有了神经系统。传统产业同网络信息技术的融合就构成了物联网、车联网、工业互联网等一系列概念,不过这些概念的核心在于网络互连。在网络互连的大趋势下,工业控制系统的互连也就成为必然要发生的趋势。

1 “互联网+”时代下工业控制系统的网络安全问题

网络互连的优势在于能够显著提升生产力,增强创新力,降低工业原材料以及生产能源的损耗,推动产业模式高效变革。但是,网络互连也带来了安全问题,由于互联而引发各种各样的网络安全问题,工业控制系统不断遭遇着来自内部和外部的各类网络病毒的进攻。今天,工业控制系统受到的网络攻击已经变成我们国家所遭受的最危险的安全挑战之一。

工业控制系统最初设计的目的在于实现各类实时控制功能,并没能想到有关安全的问题。今天,这些都暴露在网络上,这给它们所控制的例如像重要基础设备,关键系统等都造成了大量的危险和隐患。近年来,工业控制系统的网络安全问题多次出现,因为工业控制系统的安全触及国家经济和人民生活,如果受到损害,将会造成非常严重的后果。

比如,澳大利亚污水处理厂发生的安全问题,导致了大量的污水还没有经过净化就被直接排到了大自然中,引发了十分严重的环境污染。德国的一家钢铁厂曾经受到一次网络黑客入侵,其侵入了钢铁厂的熔炉控制系统,导致了熔炉控制系统停止工作一整天,据估计,这一天的经济损失就超过了1.5亿美元。伊朗布什尔核电站遭受的黑客攻击导致其部分离心机损坏,发生放射性物质外泄,危害甚至达到了当年的切尔诺贝利核电站事故,直接造成了伊朗的战略核计划后退了两整年。中东能源产业受到的网络病毒攻击,造成了许多的重要信息外泄,有可能引发大规模的网络攻击。

大家可以看到,世界上的许多国家都已经将网络安全当作国家安全的一个关键环节,而工业控制系统的网络安全又是其中最为重要的。首先,在国家与国家的竞争中,获得了他国的重要基础设施工业控制系统的关键信息,在各国的网络空间竞争中就会占得先机。其次,国际上出现的像恐怖组织、极端势力等在内的非国家行为体,不断试图利用正在发展的工业控制系统的网络安全隐患来达到他们不可告人的目的。随着网络技术的发展及其与生俱来的开放性特点,造成攻击难度以及代价不断下降,工业控制系统已逐步变成今天各类非法组织、个人等网络攻击的首要目标,而这就给我们国家的安全带来了非常大的威胁。

2 工业控制系统在线监测能力的建设

面对“互联网+”时代下工业控制系统网络安全问题给我们国家的安全带来了威胁,我们需要掌握有哪些工业控制系统运行在互联网中,有哪些产业、哪些区域的工业控制系统运行在互联网中,而且这些运行在互联网中的工业控制系统到底有怎样的威胁?所以,工业控制系统在线监测能力的建设也就变成了当务之急。

为了解决网络安全问题带来的威胁,各国都特别重视工业控制系统的在线监测能力。2008年开始,美国国土安全部建立ProjectShine项目,查询在互联网上互联的所有工业控制系统设施及重要信息基础设备,到2012年为止,已汇集了世界范围内的220多万条数据。不只美国,比如英国,也都发展了本国的工业控制系统查询设施来了解和查找本国以及别的国家的重要基础设备。

2013年初,我国工业和信息化部电子科学技术情报研究所逐步进行关键控制系统在线查询监测工作,开始构建起关键控制系统在线监测平台,对互联在网络上的关键工业控制系统实施安全监测以及危险警示工作,到今天已经开始形成了对关键工业控制系统的在线监测能力。在查询我国关键工业控制系统基础设施的前提下,工业和信息化部电子科学技术情报研究所还自主开发了关键工业控制系统在线监测预警平台,研发了工业控制系统的在线搜索系统。通过不断查询网络信息,判断出与工业控制系统网络指纹特征相符合的IP,查询运行在互联网上的关键工业控制系统的基本信息。为了未来进一步的开展工作,还开发了与平台配套的硬件化设备。当前,在线监测预警平台监测的设施包括:工业控制设施:PLC、DCS、RTU等等;智能设备:如当前智慧城市中使用的视频监控设备等。

经过近些年来的工作,监测平台取得了部分阶段性的成果。到今天平台已经搜寻了十余类重要工控专用协议以及工控专有的网络端口;获得了国内外工业控制系统及设施的基础情况、分布概况以及发展方向;增强了我国对关键工业控制系统网络安全问题的预警能力;推动重要基础设施运行企业增强工业控制系统网络安全防护能力;为工业控制系统网络安全监测以及预警提供重要保障。

3 结语

“互联网+”时代下,信息技术的发展推动了传统产业的创新和提升,但是,随之也带来了工业控制系统的网络安全问题,因此,我们必须将工业控制系统在线监测能力的建设及完善提上议事日程,为我们国家的安全提供保障。

参考文献

[1]陈月华,冯伟.“互联网+”时代工业控制系统面临新挑战[J].中国科技投资,2015(16):48-51.

[2]王德吉.“互联网+”时代的“工业4.0”信息安全探索与实践[J].自动化博览,2015(z2).

工业互联网研究分析范文第5篇

工业互联网改变了传统工业的生产、销售模式,并且为消费者提供了更多便利。也许在不久的将来,买车可能实现个性化定制――在手机里打开智能汽车工厂的App,从数百种配置中选择一款车型,然后在个性化订单中输入需求,不久后,一辆用工业4.0流水线为你度身设计、制造的特制汽车就会送到买家家门口,价格并不比量产车贵多少。

而被人们寄予厚望的能源互联网,究竟什么时候能够到来?又将以什么形式到来?

全新能源供应体系

早在2008年的硅谷,ET+IT(能源技术+信息技术)的概念就已经在风险投资圈内传得火热,那时的概念称之为Smart Grid(智能电网)。

2011年,《第三次工业革命》的作者杰里米.里夫金提出了能源互联网的概念。他提出能源互联网是把互联网技术与可再生能源相结合,在能源开采、配送和利用上从传统的集中式变为智能化的分散式,从而将全球的电网变成能源共享网络。

建立在化石能源基础上的能源发展方式难以为继,根本出路是构建全球能源互联网,加快清洁替代和电能替代,推动能源变革,实现清洁能源大规模开发、大范围配置、高效率利用。

事实上,无论是油气、电力还是新能源,无论是能源生产、分配还是消费,通过互联网进行的数据采集、传输和储存正变成行业的标准行为。累积的海量数据,正成为新的待挖掘和运用的宝库。新能源如果与新的互联网技术相结合,就可以改变目前的能源格局,并将能源的边际成本降为零,从而诞生一个全新的能源供应体系。

杰里米.里夫金这样描述能源互联网的未来:人们在平板电脑上手指轻划就能把自家屋顶多余的光伏发电通过微信卖给附近准备给电动汽车停车充电的陌生人;家用电器会根据能耗曲线设置最佳开关时间并随时远程操控,建筑物的能耗控制随时依据会议活动类型、人数和实时电价进行动态调整;沙漠和大海里安装的各种新能源发电设备可以通过程序由各国人民竞拍投资自由交易;城市的整体能源消耗和二氧化碳排放随时依据天气和事件变化进行需求编排以实现最优;每件商品、每个活动、每个人都会头顶一个碳排放状态条并可随时与周围进行交易。

当然,这是能源互联网完全发展成熟后的情景。目前,随着节能减排的需要,工商业节能和居民节能需要更加完善的解决方案,而电动汽车的兴起和充电桩的修建等使得用电需求更加多样化。为了实现智能化的输配调节、满足更加多样化的市场需求,需要为其搭建起一个强大的能源互联网作为支撑,能源互联网的需求越来越迫切。

同时,通过将互联网的“自由多边、广泛参与、信息对称、用户体验”理念与传统能源的发、送、配、用全流程管理融合起来,将对能源行业现有的产业结构、商业模式、技术体系、利用效率带来巨大的变化。因此,能源互联网是推动我国能源革命、提高能源利用效率的必然选择,成为第三次工业革命的创新核心和当前国际学术界产业界科技创新的新焦点。

2015年4月24日,清华大学能源互联网创新研究院成立仪式在北京举行,该研究院旨在通过开展能源互联网核心技术研究,带动能源关联产业发展。清华大学电机系主任曾嵘在成立仪式上表示,研究院将充分吸纳校内外能源相关领域的优势科研力量,大力推动学科交叉融合,建立“能源战略与互动交易、能源仿真与调度、直流电网、电力电子器件及其高端应用、大容量储能、新能源发电及电工新材料、能源传感及网络通讯、能源大数据分析”等研究中心,开展能源互联网核心技术研究,力争攻克关键前沿科技难题、取得突破性创新研究成果。

国家能源局总经济师李冶也在成立仪式上透露,国家能源局已在组织起草、编制能源互联网计划,力争3个月完成。同时,国家能源局准备依托清华大学创新研究院打造国家能源互联网科技创新研发中心。

碎片化力量打破垄断

目前人们谈及的能源互联网往往指的就是电力互联网,这主要是因为电力部门具备互联的基本条件,基础设施网络化架构相对完善,投资和市场规模空间大,特别是这些年来随着能源生产端非化石能源比重的增加,而在消费端随着电动汽车、工业4.0、绿色建筑、智慧城市等新技术发展,工业化和城镇化部门的电气化程度越来越高,电力作为二次能源主力载体的地位更加巩固。全球电能比在未来十年内预计超过50%,电力将成为真正占绝对统治地位的能源品种,能源互联网某种意义上也就成为了电力的互联互通和信息技术在电力领域应用的代名词。

对于电力行业来说,电源、电网、储能是能源互联网率先要解决的三个问题。从技术角度来说,有许多问题尚待解决。首先,可再生分布式能源对于传统化石能源的替代是能源互联网存在的根基,要解决更多分布式能源接入就要倒逼电网全面的升级改造,以满足对于分布式能源的接纳与消化;其次,电网需要达到双向传输的能力以满足之前耗能主体身份的转变;最后,储能装置将平抑可再生能源发电中的不稳定,缓解对电网的冲击,使得整个电力系统更加稳定、安全、高效。

据悉,能源互联网在分布式能源中的运用在国际上早有先例。在德国的“E-energy”计划中,能源的信息化被运用在扩大分布式能源生产规模,整合可再生能源等方面,充分使用了信息和通信技术开发新的能源利用方案,以满足未来以分布式能源供应结构为特点的电力系统的需求。

2014年国家能源局在北京召开全国十三五能源规划会议,会议明确提出,我国能源开发要坚持集中式与分布式并重,加快风能分散开发和分布式光伏发电。由此可见,我国规模化推广分布式能源已成为必然。

但在我国受到网络条件限制,导致难以实现高比例接入,并且由于用户―能源―电网信息孤岛较多,数据分析和管理控制手段不足,高比例分布式可再生能源无法规模化推广。

除了分布式能源的规模化推广存在瓶颈外,即便是以目前发展较早、技术上也已经相对成熟和完善的,从软件的角度通过大数据、云计算等应用对发电、用电主体进行相应的优化管理这种模式来看,也仍然存在着市场区块分割、商业模式单一、市场秩序较为混乱等一些问题。

因此,尽管能源互联网代表了能源革命的未来发展方向,但要实现还存在许多障碍。首先,尽管我们在一再呼吁还原能源的商品属性,但电力行业的垄断地位目前还不可撼动。此外,电力行业要打破垄断,无论是发电端还是售电端都需要具有足够多的主体。这些,都成为了阻碍能源互联网落地的绊脚石。

在世纪互联CEO陈升看来,能源互联网的落地或许会从应用端开始实现,以小微创新和应用获得爆发性力量。