EV热泵衍生技术暨智慧供热三要素电力

智慧供热智慧供热的内涵，即基于信息物理系统的智慧供热核心技术架构的系统全过程信息互联、供热调控职能性，基于模型和数据的科学决策……基于数据挖掘的优化控制策略热网范围内的各个小区，由于小区建筑结构、室内采暖方式(地暖、散热器)决定的滞后特性及室温变化规律不同，换热站的调节控制和优化规律不同(数据分析，专家系统给出控制策略)。“智慧分析”的方法要点是：基于历史数据回归的算法。在考虑室外基准综合温度换算、昼夜人体热舒适度的感受要求、错误数据的剔除、室内温度控制目标要求(恒温、阶段性温度变化)等因素下，利用优化回归计算方法，确定以满足预定室内采暖温度为目标的换热站优化控制策略(以满足室内采暖热舒适度的建筑热耗为控制计算目标、以分时段供水温度为控制参数的换热站优化控制策略)。基于热源和热网特性的优化控制策略目标是在节能调控的情况下，保证全网优化控制策略的安全、热网参数波动控制。就一个热源覆盖多个换热站来看，每个换热站的调控，相互影响，进而影响热源。必须针对热源特性和调控要求加以研究，方法是一次网输配系统的调控(各换热站调控规律在一次网调控目标下的具体设置)。热电联产、燃煤锅炉、燃气锅炉等源网调控规律不同。内置专家系统根据热网特性和控制参数变动，基于热网运行参数实时动态采集的大数据进行收敛性分析，给出全热源范围内的优化控制策略。二次侧供水温度(平均温度)的调节规律与建筑物性、采暖方式以及室外温度相对应，不同物性的建筑、不同采暖方式的建筑供热系统的供热规律应该不同。由于不同类型建筑其热惰性和蓄热性不同，对于气候补偿器前馈控制如何进行相关干扰因素的修正也是亟待解决的问题。按需供热目标参数——供热系统用户侧供回平均温度的高低最终体现的是供热系统供热量和建筑的耗热量的多少。建筑耗热量与供暖系统形式及建筑热特性有关，研发组采用回归模型对建筑热负荷进行预测时发现利用历史一段时间热负荷进行未来负荷进行预测，误差很小，并且超出这段历史时间误差波动或误差变大。根据以上的大数据回归算法可以对不同供暖方式、不同热工性能建筑进行供热目标参数的预测，指导系统优化运行。第一性原理:马斯克颠覆式创新的终极秘诀如果你真的想做一些新的东西出来，就必须依赖物理学的方法。马斯克将如今取得的颠覆式创新成就主要归结于对“第一性原理”的运用。历史上许多最具开创性的想法，都利用了第一性原理，一层层剥开事物的表象，看到里面的本质，再从本质一层层向上推演。例如，约翰内斯·古登堡将螺旋压滤技术(用于酿酒的一种装置)和活字、纸、油墨结合到一起，最终发明了印刷机。活字印刷术在这之前已经使用了几个世纪，但是古登堡将印刷部件和另一个完全不同领域的技术相结合，使印刷效率得到大大提高。这一发明是一次世界性的变革，促成了有史以来第一次广泛的信息传播。第一性原理思维能帮你将不同学科的信息组合起来，从而产生全新的想法和创新。首先你要做的是了解事实。一旦你了解了事实真相，你就可以制定计划来改善其中的每一个细微之处。这个过程自然有助于更广泛地探索无关领域之间的信息整合。供热“三要素(电力、热力以及算力)”算力之于智能时代，就如同热力之于蒸汽时代，电力之于电气时代，都代表着一个时代的生产力上限。“热力”打造了一个技术底座：一方面为”电力”提供场景；一方面为”算力”提供技术接口；还有人机协同的数据汇聚、智能标引、算法挖掘、机器生成等新方式。“电”做为能源的一种供给方式，有许多优点。这意味着电的用途几乎是无可限量。例如，交通、取暖、照明、电讯、计算等等，都必须以电为主要能源。家用电器改变了人们的生活方式。进入二十一世纪，现代工业社会的骨干仍是电能。从油气到电的必然性人类社会到目前为止，煤、油气、电依次成为最重要的能源消费形式，这当中有其深刻的必然逻辑。以物理学的视角，量子理论告诉我们不同粒子是能量的不同表现形式，原子做为人类现实生活世界的基本组成单位，与环绕其的电子组成了相对稳定的状态，所有化学反应和物理反应在微观世界里就是原子和电子状态的变化。其中电子状态的变化在能量传递中起到了至关重要的作用，所以我们看到宏观世界里电能的传递和电能向热能的转化趋势。电能成为现有可利用能源当中，能量密度最高、使用最便利的能源形式。以能源利润效率的视角，在能源生产端煤炭和油气作为能源以燃料或者热能传输到终端消费者的成本是非常高昂的，需要大量的管道成本并且传输过程有很多损失因而大大增加了能源的成本，而电能的传输则更具有优势；在能源消费端，几乎所有的设备需要电能来驱动(除了使用油气发动机的汽车等)，尤其是计算时代的到来，芯片完成计算任务实现信息更低成本地传输和处理，都是基于电能完成的。以国家能源安全的视角，因为对石油和天然气资源的依赖让欧洲和美国数次经历中东石油战争的巨大影响，所有国家都深刻意识到油气资源对国家安全“卡脖子”的威力，所以纷纷采取应对措施：在油气生产端，美国举国之力投资页岩油气开发技术以降低开采成本，年美国成为全球第一大油气出口国；在油气需求端，最大的应用份额就是汽车，电动新能源汽车在技术发展和各国支持下会逐步取代燃油汽车市场，油气需求面临长期下降的趋势。电能将逐步取代油气在交通领域成为主要能源供给消费方式，这也符合各个国家能源安全的长期利益。以科技和经济发展的视角，电能作为能量密集度更高、储存传输更加便捷的能源在各个领域快速渗透，以美国公司市值为例，我们可以看到明显的变化趋势：19世纪末-20世纪初油气大开发，诞生了标准石油这一人类历史上市值最高的公司，他们用先进的技术和规模优势大大降低了油气使用成本，帮助市场大大提升了油气的能源利润效率；20世纪中-21世纪初电力和半导体技术的成熟发展，带来计算机和互联网的快速普及，信息的传输成本和处理成本被大大降低，能源利润效率又上升到一个新的台阶，因此也诞生出IBM、微软、苹果、谷歌、FACEBOOK等一系列市值巨头；21世纪初发电和电池技术的快速进步，大大降低了电力的生产成本，为电力的进一步大规模应用和电能利润效率进一步提升奠定了基础，于是我们看到马斯克按照自己的规划，从电能的生产、存储再到消费打造“世界上首家垂直整合可再生能源公司”，特斯拉也一跃成为美股市值前十的公司。电能利润效率的再进化世界每一天都在发生变化，电能正在逐步取代其他能源成为人类社会最重要的能源资源。依据我们之前提到的能源利润效率公式，电能利润效率=(收入-电能成本)/时间，这也为我们指明了进化方向：在收入端，电能的主要消耗场景中，计算和汽车占比将进一步提升，尤其是计算的耗电需求很有可能在未来5～10年占比超过15%，电能用于计算也是相对最高的收入场景。在电能成本端，电池技术和清洁发电技术快速进步，发电成本进一步降低，光伏发电的成本与火电已经非常接近，而且可以进一步降低；风电、水电规模不断扩大；天然气发电可获得更高资源溢价，这也逐步成为油气输出国的能源转型方向。在时间端，表现最明显的是芯片及设备性能的不断提升，台积电年即将量产3nm制程，会将芯片功耗降低到一个新的水平，未来消耗同样的电能会有更强劲的算力表现，在相同时间内可以完成更多的计算任务。在产业链方面，屋顶光伏和建筑节能有巨大发展空间，全国工业建筑面积超60亿平方米，可用于安装GW以上光伏，每年可发电亿kW·h，约占年社会总用电量的1/7；数字新基建领域能耗巨大节能空间巨大，至年我国数字基础设施预计新增用电容量约GW，其中数据中心、5G基站等是能耗大户，节能技术发展潜力巨大；综合能源一体化供给降低能源消耗空间巨大，以国网天津客服中心(14万方)为例，基于热泵、光伏发电、储能蓄热等技术实现对园区冷、热、电、热水的一体化供应，每年节约用电量约万kW·h节约电费约万元，我国各类园区超过2万个(公共建筑面积超过亿平方米)，若推广综合能源一体化供给每年可节约电量0亿kW·h节约电费亿元。在电能成本端，园区算能中心，一方面通过高效先进的液冷散热技术降低散热成本并提升散热性能，另一方面通过清洁能源的主动利用和主动消纳可以大大降低用电成本；同时通过整合电力网、热力网、算力网也可以节约电力等配套设施的投入和运维成本，避免重复浪费；在收入端，算能中心通过对芯片余热再利用提供热能服务，既降低热能需求方的取热成本又增加了算能中心的收入，也可以享受清洁能源的消纳和工业余热利用的政策补贴；同时计算侧客户也会为更好的托管效果和服务器性能支付额外的服务溢价。“热力—电力—算力”多能流多能流系统相比传统相互割裂的能源系统，其带来的效益包括：1)通过多类型能源的梯级开发利用和智能管理，可以降低能源消耗和浪费，提高综合能源利用效率，并有助于减少总的用能成本；2)利用不同能源的特性差异和互补、转换，有助于提高消纳间歇式可再生能源的能力；3)通过多能源的转供、互补和协调控制，有助于提高供能的可靠性，并为电网的运行提供更多可调控资源；4)通过多能流系统的协同规划和建设，可以减少基础设施的重复建设和浪费，提高资产利用率。从目前各行业的信息化程度来看，算力已经成为与人力，资本相比肩的一种资源。并可以与后两者进行相互转化。因此，可以将算力等效成一种类似于货币的通用资源。算力的作用：1)信息化的载体所有的信息化系统，可以粗略划分为三个部分，即输入设备，运算设备，输出设备。无论是Office办公还是PS图像处理，是PSP游戏机还是高铁飞机的控制系统。不管前端多么五彩斑斓花样百变，其核心在于各种CPU(MCU，DSP，GPU，FPGA)参与的运算，然后以各种多媒体方式表现出来。正是这些计算支撑这个信息化运作。2)概念革新传统的工业化设计和生产，以实物为基础，前期方案设计的准确性非常依赖于实物（物理样机）的反馈。而随着新型计算机集成设计工具的出现，数字样机的概念也应运而生。前期的设计优化的对象变成一系列的数据和模型，原来需要实际做出看得到摸得着的东西才能获取的参数，现在变成了计算机内存里的变量，而且只要有足够正确的模型，依赖可信的软件或算法，就可以得到足够正确的结果。在这个新的过程中，就不需要物理样机的参与，从而大大拓宽了知识的来源，减小了研发的成本。3)智能化程度的体现衡量一个产品或功能的智能化含量，可以从该产品或该功能的实现方式进行考量。即计算在该功能实现的过程中，贡献几何。这不仅包括最终实现的产品中的算力，更不能忽视，在研发设计，生产制造，质量管理过程中使用的算力。算力的评价：1)对于本地算力的而言，硬件部分可以简单的由CPU性能和规模给出。2)软件部分可以由其功能范围，计算速度，效率等给出。3)远程资源与软件类似，但应适度考虑计算规模因素。综上，信息化和数字化时代的核心在于运算，这已经可以视为一种基础能源，类似于工业时代的石油和煤，姑且称之为算力。像其他资源一样，算力的基础和规模，以及它的使用效率，也可以在一定程度影响企业运作的好坏。量子理论新视角：算能中心的三网联供我们之前提出一个宏观视角即从熵的角度理解计算：计算可以认为是以电能和原始数据为原材料，把无序数据变得有序和价值化的熵减行为，计算需求与能源消耗是一一对应的。那在微观世界的计算行为是什么样的呢？我们把计算分为三个主要过程，即电能传递、芯片计算、热能耗散。基于量子理论，我们拓展出了新的视角：首先，电能通过电线传递给芯片，这个过程是由电子来完成的，基于量子理论，实际上可以理解为环绕金属原子的电子在能量的驱动下从导线的一头向另一头依次发生跃迁而间接的实现了能量的快速传递。然后，芯片利用电能完成了计算任务，这个过程中芯片的软件算法和硬件结构可以理解为对能源的消耗进行编码，按照编码方式消耗掉电能就可以得出预先想要的一个结果。最后，芯片完成计算后会产生热，宏观世界的表现是通过芯片%的电能变成99.9%以上的热能和很小一部分电磁波，而在微观世界里就是驱动电子不断跃迁变化的能量由于性质发生变化无法使金属原子周围的电子继续跃迁而以热能形式传递到周围环境(空气)中去。基于量子理论和相对论，我们可以对很多早期的物理概念进行延伸：质量守恒就是能量守恒，各种粒子(原子、电子、光子)都是能量的不同表现形式，所有能量的变化都倾向于转变成热能而趋于稳定。回到宏观世界，我们知道社会的发展本质上都是靠能量推动(蒸汽-电力)，科技的进步本质上就是发现更多的能量并提升能量的利用效率，计算和算力作为更高效的能量利用方式必将在未来社会发展中的作用越来越大。在工业革命时代伴随着石油的发现和利用，在商业世界诞生了有史以来最大的巨头——标准石油特拉斯，我们相信在未来一定会产生一个同样的巨头为计算提供能源服务。当前社会对能源的需求主要表现在电力、石油和热力，这些是支撑社会正常运行和人类正常生活的基础要素，但很多人还没有察觉的是现在我们对算力的需求已经无处不在，手机、网络、软件等各项服务都是基于算力实现，而且对算力的需求在指数级增长，这也正是我们国家提出“新基建”的重要之处。除了不但寻找更多的能源供给(例如清洁能源)，能源做为一种有限稀缺资源，我们一直以来都想尽一切办法提升使用效率，所以我们看到新技术在各个领域不断出现，在计算领域也一样：芯片也在不断进化来降低功耗比。随着技术和成本的瓶颈，除了提升效率外，能源再利用也越来越被重视。所以我们在工业领域看到了高品位热的余热利用，那在计算领域是否有这样的机会？答案是肯定的！因为人们对算力的需求同时，背后是对电力的大量需求并产生对应数量的热量，这些热量以往需要消耗更多的电力去散热，现在我们可以把它们收集起来其满足热力需求，这样既实现了能源的二次利用又降低了各方需求的成本。从量子理论的视角，人们对基于电力的热量需求本质上就是电子的电能转变成热能的过程，芯片计算很有可能是实现这一路径的最优过程，因为可以既完成计算任务又解决芯片的散热需求和人们的供热需求。如果要想再进一步提升能源利润效率，社会该如何进化？反观我们现实生活的痛点，主要表现在两方面：1.时间和空间还是人类活动的最大局限；2.算力增速还是无法满足指数级增长的计算需求。1、算力随着时间的推移，我们将会不断产生天量的数据，需要越来越强大的算力来处理这些数据并产生更有价值的信息。算力正在实现全方位的传统替代：信息的处理(手工到计算机)，信息的传递(车马到网络)，价值的传递(黄金法币到数字资产)，强大的算力可以在相同时间内处理更大数量的数据，同时降低处理相同数量数据所消耗的时间和能量。算力强大到一定程度，可以瞬间模拟出整个地球的全部细节，小到其中某一户居民窗台的一粒灰尘，并可以计算出全部可能的变化方向包括这粒灰尘应该飘落的地方。算力是基于电力和热力的，芯片和其所集成的算法就像是一种编译过的能量使用说明，利用电力将数据按照设定好的方式处理并反馈结果，同时电能也被全部转化成热能散发到空气中。2、电力电力清洁可持续、易存储易传输、高能量密度的特性，使其成为应用前景最广的二次能源。从互联网信息的传递，到电动汽车和机械手臂，电力既是数字世界的源动力，也在逐步成为现实世界的核心驱动力。全世界都在集中力量推动清洁发电和电能替代的全面普及，光伏电、风电、水电做为清洁可持续的发电方式，将会逐步成为发电的主要途径。按照目前的发展趋势，电力将成为最核心的终端消费能源，同时作为算力的基础，不断增长的算力一定要消耗更多的电力，因此电力生产消费相关的每个环节(发电、输电、储电、耗电)都有很大空间进一步优化。3、热力热力学定理延伸开，我们会发现人类自始至终都在解决热力的问题：人类从食物中汲取碳水化合物，在体内分解为能量维持生命的延续；远古时期通过火的加热让蛋白质更容易消化吸收，推动原始人类智力的提升；生物的生存需要取暖和热水，热力的使用扩展了生物在寒冷地带的生存边界，农作物冬天可以在暖棚中继续生长，人类甚至可以在接近于绝对零度的宇宙空间翱翔；火力发电是利用燃料产生的热量推动涡轮的旋转，但还面临着机组冷却的严峻问题；电力传输要尽可能地减少阻力，电阻过大将会导致电力传输中转变成大量的热，既是电力的浪费又造成火灾的风险；芯片计算产生的大量热量，需要快速的散掉以保证芯片能够继续稳定工作。更高效的散热方式和更低成本的热量供给，将会继续贯穿人类社会的发展进步，也是能源利润效率提升的必由之路。虚拟电厂虚拟电厂核心是一套智能运营管控平台，平台通过信息手段，将广域泛在的可调资源连接，唤醒用户侧沉默的资源，实现了设备数据和互动信息的计算、存储，集成了能源运行管理、交易、服务功能，整合优化各类分布式资源与电力交易平台、调度系统交互等。虚拟电厂的新商机如何才能分羹虚拟电厂这一潜力市场？从虚拟电厂的运营商角度，目前基本上均为电网公司体系，民企尚难参与到虚拟电厂的运营中去，但虚拟电厂本质上是一款智慧能源管理系统，需要应用“云大物移智”等新技术开发，对开发综合能源管理平台的企业而言，虚拟电厂完全可以归属于其业务板块。虚拟电厂的发展阶段主要可以按外部环境分为邀约型、市场型及虚拟电厂三个阶段。在邀约型阶段中，市场参与度较低，主要由政府机构或国家机关参与进行激励与拉动，是我国目前主要所处位置；市场型阶段中，资源聚合商为主体，以类似于实体电厂的模式，分别参与这些市场获得收益，增强虚拟电厂的统一协调控制能力。随着我国逐步向市场型转型过程逐步深化，资源聚合商的重要性进一步加深，数据集采、存储管理及处理、云平台及大数据价值转化相关领域早先布局者将优先受益。供应虚拟电厂的监控运营管理系统，通过用户资源终端设备实时监测大工业单体负荷、蓄热锅炉、中央空调、电动汽车充电站等负荷、环境参数以及分布式能源出力，围绕用户和系统双边需求，采用新型信息聚合技术和创新商业模式，实现源网荷(含虚拟电厂)的自动调节并优化响应质量，减少电源和电网建设的投资，在创造良好舒适生活环境的同时，实现用户和系统、技术和商业模式的双赢，即资源聚合商，对于各类用户侧资源的数据采集和聚合，事实上也正是综合能源管理平台的核心功能。虚拟电厂面对的首要问题是用户侧资源本不在国家电网调度管理范围以内，需要先采集，当数据被采集后，还需要有一个聚合商把数据资源送到电网调度。这就给予了资源聚合商市场空间。鱼龙混杂的综合能源服务管理平台市场综合能源服务的风口之下，市场上有越多越多的公司声称有能力做综合能源服务管理平台。这些企业主要来源于以下几个领域：1、传统节能服务行业(如传统的能耗监测软件服务商)；2、互联网行业(如百度云、腾讯云等公司)；3、软件行业(如远光软件、泰豪软件等公司)；4、综合能源企业自身(如新奥、华润等公司)。他们多多少少都有各自切入综合能源管理平台市场的优势，但其中大多数也都有一定的短板。做为一款软件类产品，综合能源管理平台在整个综合能源服务系统中，与其他的物理组件如光伏系统、储能系统等有着本质的区别，其好坏更多地体现在供应商的软实力和服务能力上，难以单纯地从表象上分辨。特别是在当前行业发展的初期，综合能源管理平台这一细分领域尚未经过市场的洗牌，孰优孰劣还没有行业共识。综合能源管理平台是综合能源服务项目的中枢和大脑，其重要性不言而喻，但当前市场上有不少公司认为管理平台只不过是一款软件，和传统的能耗监测系统相比无非是系统相对复杂些而已，并没有多高的技术门槛。另一方面，用户的认知也尚在起步阶段，对于选择管理平台服务商，绝大多数用户缺失足够的辨别能力，不少低端的供应商通过报低价等手段也可以拿到一些项目。这造成了当前市场上产品的良莠不齐，服务商的鱼龙混杂。一个靠谱的综合能源管理平台服务商最基本的能力，是要具备对综合能源系统和大数据、物联网等信息化技术的深刻理解。如果单以此为标准来筛选，市面上大多数的供应商都不符合标准。另外，由于各个综合能源服务项目的系统构成各不相同，对管理平台的实际诉求也不一致，因此，用户对平台的诉求均需要定制化的解决方案，只有技术能力全面、对综合能源管理平台理解深刻的供应商才能最终赢得用户。即便在市场初期，供应商和用户之间存在较大的信息和认知壁垒，一些供应商可以赢得一些用户，但市场的洗牌终会到来。那些拿顶综合能源的“帽子”戴在头上，就认定自己就是一家合格的管理平台服务商的人，必然将在后续的市场洗牌中出局。在这个市场的发展初期，供应商需要的是对自身能力的清醒认知，不断地提升自己的产品质量和服务能力；用户则应尽可能地加强对综合能源系统和管理平台的认知，提高自身的筛选识别能力；行业层面应尽早出台综合能源管理平台产品的相关标准，提高行业准入门槛，提升供应商的整体能力。如此，综合能源管理平台这一细分市场才能得到健康和快速的发展。预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇

转载请注明：http://www.aoshaliwen.com/zlqz/24395.html