2019区块链赋能泛在能源物联网研究报告.pptx

2019区块链赋能泛在能源物联网研究报告,泛在能源物联网概念在形成前总体经历了三个阶段，即泛在网概念的提出，物联网技 术的落地和普及，以及能源互联网的发展,泛在能源物联发展历程,第三阶段 2010s-今能源互联(Internet of Energy),第阶段2000s-2010s 物联(Internet of Things),第阶段1990s-2000s泛在(Ubiquitous Network),1991年美国计算机科学家 Mark Weiser提出泛在计算概 念（Ubiquitous Computing),2011年，美国学者Jeremy Rifkin在其著作第 三次业命中提出，能源互联(EnergyInternet) 是第三次业命的核之,泛在(Ubiquitous Network)，即能够 实现空间和物体全位覆盖的络， 是在分布式通信架构和线传输技术 的基础上实现的对于实物终端信息进不间断传输和连接的络。,物联(Internet of Things)是将实物进连接，并允许各终端之间进信息 交互和控制的络。物联技术的成 熟归功于实时分析，机器学习，实物 传感器以及嵌式系统等技术的发展。,能源互联(Internet of Energy)是能源 和价值的共享互联络。目标是在现 有能源系统的基础上进升级和自动 化，将能源终端、能量传输络和终 端用户进信息化结合，减少浪费。,2008年美国NIC将 物联列为”六 突破性民用技术”,2008-2009年，根据,Cisco System模型定义，,物联正式“诞”,2015年，习近平主席在出席 联合国发展峰会时倡议探讨构建全球能源互联,2004年，日本政府提出”u-Japan”战略，,成为最早采用“泛在（Ubiquitous)” 词描述信息化战略的国家,2010年，中国国家总 理温家宝称物联为“中国关键产业”,2006-2008年，欧 盟举办第届欧 洲IOT会议,2006年韩国政府在 在IT-839计划中引“泛在络”概念,泛在能源物联网是在能源互联网的基础上，综合运用泛在网，物联网以及互联网的基 本理论，通过能源集成、无线传输、智能控制等先进技术，构建的覆盖型能源信息智 能交互网络。,泛在能源物联的目的是实现能源使用效率最优化以及能源经济性最优化 泛在能源物联基本组成部分实现全位空间和物体的络覆盖构建实物终端连接交互的互联络,构建信息流和能量流结合的域络,建立连接局域络的全局络,泛在络即处不在的络， 在泛在络环境中，物体和空 间会连续不断的与电设备， 计算机设备进隐性交互，系 统将感知当下物体与空间的状 态并自动做出相应决策,物联是传统终端设备的信息 载体，让所有能使独立功能 的普通物体实现互联互通的 络。物联通过智能控制、 线传输和传感器等先进技术实 现了物物信息的双向交互,互联泛指使用特定传输协议 连接计算机络的全局络。 作为能源互联的理论基础， 互联实现了计算机设备的互 联，终端信息的互通和资源的 共享,I.泛在,II.物联,III.互联,联,泛在能 源物联,泛在能源物联,浪费最小 化,在能源互联的基础上，泛在 能源物联强调泛在的覆盖 性和物联对于用户端的实时 互联，其以系统能效理论作为 支撑，对包括能源产、存储 运输、回收和用户等能源流动 的各环节进信息化管理，以 达到能源使用效率最优化和能 源经济性最优化的目的，泛在 能源物联是种更加倾向于,信息流研究的新型能源互联。,能源互联是在互联理念的IV.能源互,基础上构建的信息流和能量流 相结合的域络。其以电为“主”，以微电及分 布式能源等能量自治单元为“局 域”，从实现信息能源基础 设施体化和信息双向流动,能源互联网概念自2004年提出后，世界主要国家均对此进行相应研究以构建新一代能 源系统。目前，包括中、美、日、欧等国家及地区已形成基本理论框架并开始进行相 应能源互联网控制系统与基础设施的初步试点搭建工作。,日本于2011年开始推“数字 电”计划，该计划是种基 于IP实现信息与能量传递的新 型能源。其旨在构建多个包 括发电设备、用电、存储设 备在内的单元，利用应用“IP 地址”的互联化数字电路 由器（DGR），将各单元相,连接并接现有电和互联。,并且通过统数字化，使电 系统、控制信息系统和结算系 统共同实现虚拟体化，由此 进统筹管理与能量调度。,美国自2008年起，其国家科学 基会资助北卡罗莱纳州立学的黄勤教授研发的“未来 可再电能传输与管理系统（Future Renewable Electric Energy Delivery and Management System，FREEDM）”，同时建立FREEDM研究院，由17个科 研院与超过30家业伙伴共同 参与实验研究。该系统将数 量众多的分布式能量采集装 置、分布式能量存储装置以 及用电构成的电络节 点相连接，以实现能量的交 换共享络。其主要特点是 利用固态变压器实现故障检 测和处理以及配电络的智 能化管理。FREEDM预期未 来建立在配电层面实现分 布对等的系统控制与交互的 能源互联。,中国在2016年4月有国家发改委与能源局共同发布的能源技术命创新动计划（2016-2030）指出：,2020年我国应初步建立能源互联技术创新体系；2030年应建成完善的能源互联技术创新体系。清 华学等校与企业为此从能源互联的技术框架和关键技术分析等面已展开泛研究。其中，我 国新奥集团已在东青岛进效集成能源、物联、互联的泛能试点研究。,欧盟于2011年启动未来智能能源互联（Future Internet for Smart Energy, FINSENY）项目，其核在 于构建未来能源互联的信息通信平台，以支撑配电系统的智能化。目前正处于开发参考架构并准备 试验阶段，最终将形成欧洲智能能源基础设施的未来能源互联信息通信平台。,泛在电力物联网是泛在能源物联网在电力领域的实施应用， 其充分应用移动互联、人 工智能等现代信息技术和先进通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,坚强智能电,泛在电物联,坚强：坚强是基础， 电需要有坚强的 架结构，强和安全 可靠的电输送和供 应能，满范围 资源优化配置的需求智能：智能是关键， 将各种新技术度 融合，信息化、自动,化、互动化特征明显，,是满电服务多样 化的必然趋势,泛在：建立处不在，,全面覆盖的的新型能 源信息络。系统实 时感知用户端设备状 态并做出相应决策， 真正实现智能互联物联：充分利用 线传输、自动控制等 现代物联技术，实,现终端设备互联互动，,打造能量流与信息流体化的电物联,配电物联平台应用场景,两并,主站：主站通过预设业 务模块和收集到的数据 进设备监控预判和配资产管理等相关业务,IoT平台：通过区块链，AI/数据等先进技术 构建IoT信息平台，对 终端设备进管理,终端设备：包括集成了 路由和终端数据采集功 能的物联关、智能电 表以及相关传感设备,区块链,新奥集团在山东青岛开展的中德生态园泛能网工程项目，是中国通过泛在能源物联网 技术综合利用能源、资源、信息，从而推动社会节能减排和能源高效利用的经典案例。 目前正在建设及试运营过程中，预期节能率达到50.7%，CO2减排率64.6%。,项目概述中德态园位于东青岛经济技术开发区国际态智慧 城内，规划面积10km2，旨在应用泛能技术及态城市 规划法，对园区及泛能规划、园区能源供应与能源消 费、园区分布式能源供应与集中式能源供应、可再能 源与化能源分配、城市能源供应系统等面进多边 协同，形成相应的态社区规划案。采用技术截目前，已建成的两个泛能站采用的技术有：燃发 电三联供系统；冰蓄冷系统；地源热泵系统；分布式光 伏；热、电的智能调配技术等。,现状与发展现阶段，中德态园项目已经完成了整体规划和设计，同时泛能站和泛 能运营中正在积极建设过程中。依照泛能规划，截2015年已实现 园区内泛能系统节能925吨标准煤，减少氧化碳排放3866吨。项目建成后，初期预计实现系统年节能量15万吨标准煤，节能量达到50.7%，CO2减排率为64.6%，系统清洁能源利用率达到80.4%，可再 能源利用率达到20.6%。同时90%的能源络将实现智能化监测，园区 万元GDP能耗降低0.23吨标准煤/万元，达到发达国家平。,泛能架构图资料来源：新奥集团，TokenInsight,日本东京燃气集团以2020东京奥运会为导向，在东京丰州码头地区建立的依托自身硬 件设施基础，以智慧能源中心为核心的供电及供冷热一体化相融合的区域性智能能源 网络，减排率预计达到40%。,项目概述东京燃集团于2014年开始在东京丰州码头地区构建智能能源络。在架构能源供应调配的智能能源中的同时，利用信息 通信技术导可对设备最优控制的SENEMS系统，为区域内4 个地块提供电、热等综合能源服务。现状与发展项目所使用的燃内燃机额定发电效率可达49%，与其他分布 式能源协同作用，可提供区域电峰值的45%；同时，发电余 热在区域内进融通，以实现电、热综合应用。此外，热源系 统还应用业务持续性计划功能，在停电时仍可提供45%的峰值 热需求。完全导上述智能能源络后，预计可实现氧化碳 减排3400吨，减排率约40%。,能源络架构如图所示，能源中配备有7MW级型效燃内燃机组（GE）、 利用燃压差的压差发电机（560kW）、余热回收型吸收式制冷机（2000RT）、电动制冷机（4000RT）、蒸汽锅炉，同时还设置有电 自营线路、强抗灾性中压燃管。,传统模式供需分散 难以有效调配,智能络下集约调 配利用率上升,传统模式与智能络下供冷热供电结合系统（DHC）对比,微电网(Microgrid): 微电网由局部的电源和负载组成，通常与传统的广域电网（巨型电网）连接并同步，但也 可以断开与广域电网的连接，形成“孤岛模式”，根据物理或经济条件自主运行。在“孤岛模式”中，区块 链技术可以为微电网中的产消者和消费者建立信任桥梁，为微电网市场化运行提供安全高效的解决方案。,产消者（Prosumer)：分布式 光伏电站拥有者，电自发 自用， “孤岛模式”中可将剩 余电量卖给邻居；消费者（ Consumer ）： 电 购买者，微电中，消费者 可通过服务质量并比较价格 对电来源进筛选交易（Transactions)：全部电交易将实时记录在分布式 加密账本中,充分授信买卖双,，保障交易安全,电交易数据记录,本地点对点电交易,工商 企业,电动 汽车,储能 设施,可再生 能源,发电 设施,居民(消费者）,微电网,主干电网,绿能源信用发放/交易信用发放：将换算公式预先 写智能合约，在分布式加 密账本中实时记录发电情况， 智能合约将自动将发电量转 换为相应的绿能源积分信用交易：全部电交易将实时记录在分布式加密账本 中,充分授信买卖双，防次交易，保障交易安全,数据确权：微电中的电数据具有极的经济价值，区块链技术 可以确认电数据产权，保护利益相关权益；交易监控：交易数据将实时录区块，区块透明性确保般用户可 进交易确认；同时各区块中对交易数据的详细记录将为监管机构提供便利；流量控制：将监管机构设置为主节点，数据打包上链由主节点执， 并以区块收益的式收取流量费用,虚拟电厂(Virtual Power Plant): 虚拟电厂是连接各类分布式能源及终端设备的云端能源系统。其目的是对分布 式能源进行高效聚合，以辅助输配电网运行并参与电力交易市场。区块链技术的分布式特性可以有效匹配虚 拟电厂供需双方，增加终端采集数据的准确度和可信度，并在一定程度上保证交易安全。三核功能,建立去信任化的供需体系,保证供应测数据采集准确性,确保电周期各环节可追溯,1,2,3,区块链在虚拟电厂中主要作为交易模块 和信息安全模块发挥作用。信息安全 面，通过在虚拟电厂软件中部署分布式 加密账本，系统可以准确记录各分布式 电源的供能情况，并在数据录系统（上链）后确保数据不可被篡改，增加 数据可信度。在市场交易面，区块 链智能合约则可以实时匹配买卖双， 削减冗杂的交易处理环节；同时，区块 链络可以充分授信市场主体，为市场 主体搭建平等，安全的能源交易环境。,风力发电,光伏发电,储能设备,能源交易,市场,输配电网,VPP,分 布 式 加 密 账,本,智能合约,电动汽车(EV)充电桩网络：中国电动汽车产业蓬勃发展，电动汽车相关基础设施已成为泛在电力物联网的重 要组成部分。随着充电桩等基础设施的高速搭建，对于终端电力数据进行系统化管理的需求日益迫切。区块 链技术针对充电桩的分布式特性，为充电桩数据的信息化管理提供了切实可行的解决方案。,2,3,数据安全,自动核算,点对点 充电交易,调度中：通过不可篡改的分布式加密账本实时监控 充电桩运状况，确保用电数据实时同步，在数据上 链后便不可篡改，增加数据可信度和准确度。充电桩运营商：同时在运营商端部署全节点软件，增 加交易透明度，确保每笔交易的真实性。,通过记录输送电量，电动汽车充电数量等关键指 标，使用智能合约自动对碳排放指标进核算， 并通过区块链与碳排放超标企业进交易,电动汽车长距离续航能直是限制其发展的重要因 素之。以目前电动车市场的增速，在地理上对充电 站的覆盖迫在眉睫。随着充电桩市场化的推进，分布 式民营充电站已纷纷进市场，区块链技术在点对 点支付领域的成功应用则为电动汽车车主与民营充电 站间的交易模式提供了成熟的解决案。面，区块链通过其去中化和不可篡改属性确保 了交易安全，保护交易双的利益；另面，区块 链对交易的记录也为监管部门进管理提供了便利， 增加了数据的可信度。,项目投标过程中的不同角,1,THANKS.,