能源革命:高效环保的能源未来

2016年06月27日 20:33 来源于 财新网

 

  很少有异乡人能像Harry一样忍受科克郡冷峻阴霾的冬日,那里似乎只有拨开荆棘丛才能看见的深粉色花朵和永远灰色的朦胧雾气。

  过去四年间,Harry服务于爱尔兰西南腹地的Whitegate电站,终日打交道的,除了像被上帝之手打翻炭桶般的晦暗天色,就是站内发电机组的各种意外故障。

  一年前,他的这种茫无头绪的工作节奏得到改善。这座为爱尔兰10%家庭供电的电站内布置了超过140个传感器。“这些身量迷你的检测装置就像当地童话里经常出没的精灵。”Harry对记者打趣说,在故障预警方面,这套系统拥有远超人脑的敏锐。

  事实上,它们的工作原理是不间断地“破译”和传送着站内所有硬件资产的运行数据。而在中央控制室,通过综合视图,Harry可以清晰地发现每个机组零件的小毛小病,不必等到酿成危局再做处理——谁都知道,没有比临时关停机组送去维修更大的损失了。

  如果打开全球工业互联网地图,Whitegate所在的科克郡绝对不是仅有的样本,渴望升级的西方列国都在致力于将智能植入制造业,而正在加速布局“中国制造2025”的中国也已经悄然启程。

  智能风暴

  在距离科克郡跨过6个时区的美国东岸,电力工程师Aaron则是Harry的知音。早上,他坐着通勤火车,穿过覆盖着桦树和橡树的高山、矗立着红色谷仓的农田,抵达最早由荷兰殖民垦荒的小城斯克内克塔迪。

  斯克内克塔迪现在是工业乐园,集聚了美国大量制造业公司。Aaron供职于将总部坐落于此的一家制造业巨头,最近他的日常工作听起来开始带有魔幻色彩:透视处于燃烧状态中的燃气轮机,可以观察涡流、化学和声学变化的过程——就像用慢镜头和慢速快照记录下来的影像那样。

  “通过建模软件,这就像是一台现代数字显微镜,能够帮助审视整个燃烧细节,用来掌握和完善燃气轮机的关键信息。”Aaron告诉记者,这种可视化的智能设备最终将提高燃气轮机的效率,并实现节能减排。据悉,这一系统由GE和Cascade团队联合开发。

  作为世界第一大能源国,工业互联网在美国的触角延伸相当广泛。早在2009年,美国第三大公用事业企业佛罗里达电力与照明(FPL)就陆续投资8亿美元在全美35个县安装了450万个GE公司制造的智能电表,并升级了145个地方电站。

  FPL还专门建立了一张网络地图,用户可以在线发布停电信息并追踪社区内的停电及设备维修情况,由公司在博客、推特和脸谱上实时更新。这种大数据管理思路帮助FPL在2012年的平均电力中断时长缩短到了66分钟,比前一年改善了20%之多。

  南方佛罗里达的成功也令中部城市芝加哥艳羡。全美第四大电力公司ComEd已经宣布,预备在未来十年中投资26亿美元用于电网更新,包括购买400万个智能电表。

  根据美国电力研究所的估测,到2020年,智能电表技术将能把美国因电能中断造成的损失降低75%,为工业节省1500亿美元。

  再往北面延展,美国与加拿大边境一个叫Potsdam的村庄甚至也已加入工业互联网的阵营。为了将当地的地面电力设施从经常肆虐的冰暴中庇护完整,美国电力公司国家电网、美国能源部国家可再生能源实验室、克拉克森大学联合GE一起研究开发的微电网控制系统应运而生。

  可见工业互联网在欧美版图上深耕已久,而中国能源企业也在破冰之后开始了乘风破浪的远征。

  中国样本

  门砰得一声关上后,杨正中翻开了刚送来的数据报告。案桌上的一盆蟹爪兰正开得烂漫。静默良久,这位副总经理在仔细审视了华能金陵燃机电厂的运营细节之后,唇角浮出欣慰一笑。

  “看来我们对大数据分析的运用还是有收益方面的成效的。”杨正中在接受记者采访时如是说。据悉,2014年9月华能与GE合作,在金陵燃机电厂建立了数据与技术支持中心,作为工业互联网的一次本土探索。

  “有一次机组检修完毕,我们发现恢复处理并不理想,最后是利用大数据分析判断后排除了存在严重的设备故障,通过一些离线分析解决了问题,避免了损失。”杨正中对记者回忆。

  据记者了解,华能金陵燃机电厂是江苏电网的骨干电厂,发电量占南京市发电规模的八分之一,同时也担负着南京东部国家级经济开发区近一百家工业用户的供热任务,而和科克郡的Whitegate电站一样,引入GE的数据与技术支持中心也是旨在进行即时数据分析,作出相应预警。

  “数据与技术支持中心是由两个部分组成,单元机组的数据采集服务器和工业设备的大数据分析应用平台,前者是负责采集四台燃机和两台汽机的运行数据,并将运行数据导入应用平台,应用平台则内嵌了20多种分析模块,经过这些分析算法的解读以及专业工具专家的协助为机组的运行提供了故障预警和性能分析,可以帮助现场人员快速做出诊断。”杨正中对记者解释道。

  作为工业互联网的灵魂所在,大数据的运用意味着可以将机组和机群的运行成果制成报表,通过调用历史数据,对全球机群数据进行分析,数据中心还可以实现对燃机性能的全生命周期的分析和对比。其中,基础对比数据的主要来源即是GE位于亚特兰大的全球数据与技术支持中心超过1600多台/套GE燃机和汽机运行数据。

  南京往南探至海岸线,一些出现在堂吉诃德世界里的风车正鼓动着猎猎声响——路人并不知道这些看似恒久的“巨人”也在演绎着智能旋风。风机靠近地面位置的控制室内,各种运转参数都被传感器连接到分公司电脑,可以实现自动报错。

  而风电场的所有者江苏龙源电力的总部大屏幕上,分布着四种颜色的色块,用来表示所有风机的运行、待机、维修和故障四种状态。同时还有七大风场传来的各风机部件的图像信息,这令每个分公司的值班人数降低到1-2人。

  据记者了解,龙源电力的风机大多来自GE,为了与其它协调品牌之间的信号传送制式,公司特别研发了一套数字化系统。

  未来图景

  不止是能源领域,目前工业互联网已经在航空、医药等多个维度为“中国制造2025”提供助力。而工业互联网概念的倡议者和推动者、GE董事长杰夫•伊梅尔特也曾多次重访中国。其实早在1983年,他就初次来华,可以算得上是见证改革开放完整进程的“中国通”。在他看来,工业互联网在中国的应用仍是一片蓝海。

  “工业互联网的重要性是在于把这些横向的技术,比方说联网的技术和垂直行业的技术连接在一起,再比如医院的电子病历,这个联网的整个价值的只是5%,但如果把系统和决策以及诊断、预防结合在一起,就会有更大的价值。” 伊梅尔特对记者表示。

  他提出,不止是传统化石能源的发电领域,工业互联网的“系统”中还囊括了数字化风电场,通过软件+控制的平台提升风电场的发电输出,最高可以达到20%,这对于满足中国未来发电量需求意义重大。

  GE油气的相关负责人Ashley Hayes则表示,在油气行业,大数据同样大有可为。“我们最近和埃森哲一起做了一个调查,97%的油气客户表示数据分析是他们的重中之重。”她对记者分析,油气行业每年计划外停机率大概是10%,超过整个工业行业平均水平的两倍以上,“对于中型的LNG的设备来说,这就意味这每年要损失1.5亿美元的利润。”据介绍,大数据加上分析有能力帮助油气行业释放6%到8%额外的产量。

  值得一提的是,追逐“中国制造2025”的过程中,中国制造业依然有许多有待改善的空间。数据显示,目前中国制造业信息化的水平整体偏低,中国工业的网络就绪指数在全球排名第58,单位GDP耗能是世界平均水平的2.2倍。

  “美国、德国、日本和中国都有自己的制造业,都希望自己的制造业附加值更高,在这样一轮浪潮中,一个国家和一个公司要想胜出,必须充分使用数字工具,中国把‘互联网+’和中国制造2025这两个愿景结合在一起,这是一个自然而然的连接,这样的连接能够带来中国所需要的发展。” 伊梅尔特如是说。