能源互联网时代下电工行业的转型升级思辨：“2015第十届中国电工装备创新与发展论坛”主题报告观点回顾
2015年6月28-29日，由中国电工技术学会主办的“2015第十届中国电工装备创新与发展论坛”在京召开，主题为“能源互联网时代下电工装备的转型升级之路”。为与读者分享本届论坛的成果，本文特采撷了论坛主题报告的主要观点，希望读者从中有所裨益。
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1、电力装备领域解读
陆燕荪（原机械工业部副部长）
目前，电力装备所面临的形势是：经济发展新常态要求电力装备制造业必须向质量效益型转变；新一轮的科技革命与产业变革要求电力装备制造业必须向智能制造转变；环境保护与污染治理要求电力装备制造业必须向绿色低碳转变；制造大国向强国转变要求电力装备制造业必须实施创新驱动战略；“一带一路”的战略总体布局要求电力装备制造业必须要加快实施“走出去”。
电力装备重点任务：创新体系建设；新疆准东（高钠高钾）煤燃烧技术，更高效、趋零排放清洁煤电技术，高水分褐煤取水技术，1000MW级巨型水电机组技术，大型贯流、超高水头和可变速抽水蓄能、冲击式水轮发电机组技术，工业余热余压利用技术，城镇废弃物无害化处理技术，能源装备领域电力电子应用技术，超导材料在能源装备行业应用技术，基于实时监测的设备运维技术、全寿命周期资产管理技术，数字化制造下的质量管理技术，输变电设备数字仿真技术，能源装备行业智能制造、绿色制造技术等重大技术开发。
高质量是制造业由大变强的主要途径，也是重要标志之一。强调实施质量强国在实现“三步走”的战略目标中具有重要的意义，质量在建设质量强国进程中发挥着决定性的作用。质量升级是产业结构优化、经济发展升级的重要途径。我国制造业面临国内外“双重挤压”的形势，要求由数量速度型向质量效益性转变，其核心是要推动我国经济实现“质”的跨越。
2、大能源观下的电力系统控制与保护
薛禹胜（中国工程院院士）
中国在电力安全预警防御技术上引领世界，但是，至少在下述方面不能满足需求：问题之一，充裕性问题被粗犷处理为固定比率的备用容量；问题之二，即使对稳定性的研究也是在给定边界条件下，故不能真实反映上下游环节的变化对电网的影响；问题之三，缺乏对外部环节的自适应能力。
能源分为三个层次：一次能源；二次能源；终端能源。电力流是一次能源与终端能源之间的绿色通道，但电力流毕竟只是能源流的一部分，即使在二次能源中也还有其它形式。因此，电网仅是能源网中的一部分。
综合能源网之类的新概念必须不同于智能电网，也区别于“EnergyInternet”。大能源观下，电力系统监控与分析的概念也需要延伸：电厂与电网，设备与系统，博弈与机理的交互影响；技术措施、经济领域与管理决策；能源、经济与环境的综合分析与控制；多领域、跨学科的系统工程。自适应的多道防线是重要的发展趋势。全面提升应对高风险极端事件的能力：勿以概率小而不设防，也勿因太自信而不思进；“XX年不遇”的准则并不科学。
3、全球能源互联网基本理念
王益民（国家电网公司总信息师）
全球能源互联网是坚强智能电网发展的高级阶段，核心是以清洁能源为主导，以特高压电网为骨干网架，各国各洲电网广泛互联，能源资源全球配置，各级电网协调发展，各类电源和用户灵活接入的坚强智能电网。功能是将风能、太阳能、海洋能等可再生能源输送到各类用户；优势是服务范围广、配置能力强、安全可靠性高、绿色低碳；特征是网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动。
全球能源互联网的核心是特高压电网，特高压输电将输电距离提升到2000~5000公里乃至更远，赋予电网更大范围调配资源的能力。到2050年，基本建成全球能源互联网，逐步实现清洁能源占主导的目标。
国家电网公司积极开展关键技术研究：电源技术重点创新领域包括风电、太阳能发电、海洋能发电、分布式发电等清洁能源发电技术；电网技术进一步研究超远距离、超大容量输电技术，特高压电网将成为全球能源互联的骨干网架；储能技术重点是提高功率密度与能量密度、储能和可再生能源联合运行技术；信息通信技术要加快发展应用光纤、移动、卫星、量子通信技术，及泛在互联网、物联网、图像识别、云计算、大数据等信息技术。
4、中国清洁能源发电的创新与发展
周鹤良（原机械工业部电工局局长）
我国电源结构以煤炭作为主体能源地位、以煤为主的能源结构、以煤电为主的格局，短期内不会改变。在能源结构短期内无法大规模调整的现状下，煤炭的清洁高效利用是解决我国能源和环境问题的核心。应该坚持优化发展煤电，高度重视煤炭清洁高效发电。如何解决煤炭清洁燃烧问题，就是要借鉴上海外高桥第三发电厂（简称上海外三）的节能减排的经验。上海外三的实践证明，煤电的清洁高效利用有很大的潜力，节能有很大的空间，发展前景广阔。
30多年来，经过我们科技人员的努力，我国火电机组的供电煤耗、粉尘、二氧化碳、氮氧化合物排放逐年下降，出现了一批清洁高效运转、超低排放的电厂。但是，将来的任务依然很艰巨。现在，全国还有8000万千瓦超高压煤电机组，以及4亿千瓦亚临界煤电机组进入跨代升级改造。
建议：大力发展新能源低碳经济；对传统火电机组进行清洁、节能、高效改造；继续发展更为清洁、节能、高效的燃煤电厂；把煤电的清洁高效和新能源低碳经济放在同等地位上，传统煤炭资源与新能源并重发展。
5、智能电网大数据技术发展研究
王继业（中国电力科学研究院副院长）
能源互联网是“互联网+”与能源革命催生下的新业态，是电力能源领域的工业4.0。关于能源互联网的定义尚未达成共识，现阶段没有必要给出定义。“自上而下”的政策制定、战略部署和“自下而上”的市场培育、商业模式形成相结合。
能源互联网的发展需要相关政策、法律、市场机制的支持，需要用户认同和参与。随着能源互联网发展，将衍生出新的商业模式，如：综合能源服务公司或售电公司、分布式能源管理创新模式的虚拟电站、从事储能业务的公司、具有互联网卡位功能的充电设施和智能表计、从事能源交易和资产服务的能源交易平台。
能源互联网中的大数据应用如下。1）用能数据：预测消费需求；用户行为分析为用能服务、能效管理、需求响应提供依据；电动汽车充放电管理。2）全球能源数据共享：支持全球能源互联网发展规划；支持全球能源互联网调度运行；提高资产利用率。3）城市能源融合：支持多能系统互通、相互转化；开发城市能源地图，指导城市能源系统优化规划；指导居民高效用能，便利生活。
中国电科院大数据研究目标是提升对公司全方面技术支撑能力，探索建立以数据分析服务为核心的服务新模式。当前目标：可掌握电力大数据研究方法论，建立电力大数据标准体系；可开发完成电力大数据平台，为大数据应用奠定基础；可掌握负荷预测、负荷建模、用户用电行为、社会经济分析等典型应用的大数据分析模型；可建立涵盖大电网运行、输变电运行、配电运行、用户服务及新能源领域的大数据应用，为其余领域大数据应用提供指导。
6、先进输电技术创新与实践
汤广福（国网智能电网研究院副院长）
围绕我国能源发展的重大技术需求，加强特高压直流输电、柔性直流输电、灵活交流输电等领域的共性技术研究，发展直流电网基础理论，推动输电系统电压、容量和效率提升。重点进行以下工作：解决一批基础性科学问题；研发一批原创性输电装备；构建一系列通用性研发平台；主导一批技术标准的制修订；汇聚一批国内外高端人才。
展望：1）超特高压灵活交流输电技术是解决交流输电容量瓶颈问题的重要技术，对于强化电网结构、保障电网安全运行具有强有力的支撑作用；2）特高压直流输电技术是解决我国远距离大容量电能输送问题的有效手段，对于我国区域性新能源并网和消纳，多端直流和直流电网技术将是有效的补充；3）未来的十年将是我国直流电网技术和建设快速发展的阶段，强交强直的交直流互联电网将成为我国电网架构的基本形态。4）随着可关断器件、直流电缆制造水平的不断提高，柔性直流输电将会成为直流电网中最主要的输电方式；5）预计在5～10年时间内，世界范围内将有望建成以柔性直流为基础、主干网为500kV及以上等级、10GW及以上输送容量为主的区域性直流电网。
7、发展智能制造，提升电工装备
郝玉成（中国机械工业集团有限公司中央研究院副总工程师）
中国是制造业大国，发展智能制造战略是我们的不二之路。制造过程和制造设备的智能化，是工业发展的基础和动力；智能工业机器人是“特殊的硬件+复杂的软件=信息化产品”；平台之争本质是“平台+领先”=“创新方式先进”+“核心技术领先”；路径之赖的本质是智能制造的“指数技术”创新成为智能的核心技术；方法之变本质是先进技术带来生产方式的变革，企业管理模式的变革；格局竞争之本是强国=大国 =赢家+通吃=巨额财富。
提升电工装备智能化的途径。1），制定电工行业智能制造发展战略：战略的意义、目标、路径、重点；分析“新能源、新材料、新制造”带来的新机遇；研发能源技术与信息技术深度融合的新产品、新系统；分析企业的市场与机遇；理清企业发展的目标与路径；制定企业发展的战略与计划。2）融入智能制造新技术，提供电工智能新产品：先进传感器、控制系统、信息系统软件、互联网技术；电机技术与伺服电机技术；传动系统技术与智能机器人技术；智能制造的新部件，新系统；智能制造新模式催生的新产业、新企业。3）应用智能制造新技术，提升电工装备智能化：智能装备新技术；智能工厂新技术；企业软件新技术；能源产品与设备的信息化、网络化、智能化；电力系统与网络的信息化、智能化、大数据、云计算。
8、智能高压开关设备技术
刘有为（中国电力科学研究院技术战略研究中心副主任）
2009年，国家电网公司提出智能高压设备的新概念：测、控、监、保、计整体设计；智能控制——提升效率、简化结构、友好操作；智能评估——支持电网优化控制。进行新一代智能站应用，初步建立了技术标准体系：GB/T 30155 智能变电站技术导则；DL/T 1411 智能高压设备技术导则；DL/T 1440 智能高压设备通信技术规范。
智能化的目标是：1）智能联闭锁，其优点是大大简化了开关设备机械联闭锁结构，关键技术是位置感知及智能联闭锁逻辑；2）顺序控制，其优点是操作无需人工见证，显著缩短操作时间，提升电网可靠性水平，关键技术是位置精确感知；3）选相位控制，其优点是降低操作过电压，减少合闸涌流，延长断路器寿命，关键技术之一是信息流融合、长期静置后的分合闸时间特性；4）智能告警，其优点是支持实现主动控制与保护技术，对电网运行控制带来革命性影响，关键技术是运行可靠性、控制可靠性、负载能力的感知及在线评估技术。
智能高压开关设备关键技术涉及：智能联闭锁控制；精确位置感知技术；选相位控制技术；业务融合及信息流融合；智能告警；物理和数值仿真技术。
9、能源互联网思考与探索
高峰（清华大学能源互联网创新研究院副院长）
能源互联网将带来巨大的价值。能源互联网分为三个层级，物理基础是多能互联能源网络、实现手段为信息物理能源系统、价值挖掘为创新模式能源运营。能源互联网本质特征是：新能源高渗透接入；能量信息深度融合；多方主体广泛参与；能源具备商品属性。
随着能源产业的发展，从低效率向高效率的过程中，将会涌现非常多的商业模式，甚至出现颠覆性的商业模式。能源互联网的每个产业链条与互联网相结合，都可以产生各式各样的商业模式。清华大学能源互联网创新研究院成立于2015年4月24日。研究院以推动我国能源互联网科技与产业发展为目标，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，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。
10、新能源互联网应用探讨
刘雷（阳光电源股份有限公司项目经理）
智慧光伏云是阳光电源最新推出的集团级光伏电站运维平台。该平台是针对数量众多，分布广泛的大型地面光伏电站、分布式电站以及集团化管理的特点而开发的一套运维平台方案。
该产品可以为集团用户建立标准化的运行维护管理平台，实现旗下所有光伏电站的实时标准数据信息共享、电站透明化管理、电站设备故障预警、远程专家咨询和大数据分析、知识库建设等功能，可节省运维成本（LCOE）、提高电站自动化及专业化程度。同时，智慧光伏云还拥有自动结算功能，可通过绑定银行账户，实现电站业主、用户、电网的多方电费自动划拨结算。
智慧光伏云可为客户大幅节省电站运行维护成本并提升发电量，每年预计可提升光伏电站收益3-7%。该系统平台可管理总计100GW的光伏电站，支持地面、屋顶以及户用各种类型的应用，非常适合拥有多个光伏电站的集团客户，能大幅提升光伏电站运营的集团化、精细化和平台化。
11、未来电器的转型升级之路
楼洋（苏州未来电器股份有限公司总经理）
公司产品线在丰富、完善万能式断路器（框架断路器）附件、塑壳断路器附件这两条产品线的同时，拓展微型断路器产品线。2012年研制成功的微型断路器电动操作机构不但填补了国内空白，更是处于国际领先水平，获得了5项发明专利，7项实用新型专利。并以此为基础，陆续推出了自动重合闸保护器、自复式过欠压保护器、预付费电表专用断路器、超小体积的微断双电源自动转换开关等一系列智能控制与保护类产品。
公司以工业4.0为导向，大力实施生产装备的自动化基础改造，为注塑、线路板等零部件的生产环节提供有力的装备基础，再结合相应产品，与外资先进企业合作，逐步建立一个柔性的高度信息化的智能制造车间。力争将未来电器的生产制造及质量控制水平推向一个全新的高度。
2014年底，未来电器依据市场形势，结合自身实际情况，继续制定“七五战略规划”，提出了以打造“Witera未来电器”品牌为一个中心，以坚持立足实业、积极融入资本市场为两个基本点，以智能制造、客户需求、效率翻番为三个聚焦点，以优化人才结构驱动、科技手段拉动、持续创新推动、纵横合作助动为四个发展主动力，最终实现“营业收入、企业效益、人均效率、人均收入、社会贡献”五项指标翻番的目标。
12、工业4.0—互联网思维下新产业革命
杨斌（菲尼克斯（中国）投资有限公司战略部总监）
工业4.0为德国提供了一个机会，进一步巩固其作为全球生产制造基地、生产设备供应商和信息业务 解决方案供应商的地位。但它已成为全球化制造业革命的引导，无疑也是中国制造业的最难得机遇。工业战略4.0标志着工业生产进入了互联网时代，网络物理生产系统将形成第四次工业革命的基础。工业4.0战略下的未来制造系统将是智能自适应化，机电控制模块化，互联移动实用化PLM管理一体化。
互联网自动化是工业4.0 战略的关键，其应用技术包括数字工厂、工业自动化控制系统、无缝一致的通信技术、Web 2.0、云计算和大数据、机器与机器之间的通信（M2M）、软件技术、智能传感技术、物联网、信息物理系统CPS、嵌入式控制技术、机械制造设计技术等。
菲尼克斯是德国工业4.0平台的重要成员，公司支持并积极推动中德工业4.0战略合作，成立菲尼克斯电气智能战略推进联盟，并积极与国内机构合作开发以工业4.0为导向的智能工厂。菲尼克斯认为，实现中国工业4.0的四部曲是：生产制造自动化；流程管理数字化；企业信息网络化；智能制造云端化。
13、基于网络式保护原理的配电网自愈控制新技术
袁钦成（北京科锐配电自动化股份有限公司副总经理）
网络式保护采用对等式的通信网络，发生故障时，线路上的开关控制器之间互相通信，收集相邻开关的故障信息，分析定位得出故障的具体位置，进而控制距离故障点最近的开关跳闸。对等式网络保护采用了一种全新的保护配合思路，能尽可能地缩小故障影响的用户范围，并避免了传统保护中电流和时间级差配合实现困难的问题。
根据当前配电网的运行方式，对等式网络保护算法分为对等式网络保护的开环模式和对等式网络保护的闭环模式两种。网络式保护可根据开关类型不同，整定不同的功能。网络式保护具有很好的适用性。网络式采用对等式的通信网络，令终端之间互相通信，发生故障时，终端之间通过故障信息共享来收集相邻终端的信息，分析定位得出故障的具体位置，进而控制距离故障点最近的开关速断跳闸。
配网故障自愈处理过程的三个阶段：1）故障发生瞬间，故障的开断和清除。网络式保护在40毫秒内保护出口，100ms完成故障切除。2）故障处理的第二阶段，故障区段的隔离和是非故障区域的恢复供电。智能终端速断保护跳闸的同时将跳闸信息发送给相邻开关，故障点后的开关短时间内跳闸。处于分闸状态的联络开关收到该故障隔离信息，则启动合闸功能，以恢复非故障区域供电。3）故障处理的第三个阶段是故障点的定位和排除故障。一系列在线安装和运行智能短路、接地二合一的故障检测、指示的自组网故障指示器，能够自动组成一个信息网络、自动路由，无线通信将故障信息通过中继器上传至智能终端，配合实现分支线路的精确故障定位。