傳統(tǒng)能源體系正在悄然瓦解。

過(guò)去百余年，我們依賴的是線性、封閉的能源模式——集中發(fā)電、大規(guī)模輸送、單向供電。每次按下電燈開(kāi)關(guān)，背后運(yùn)轉(zhuǎn)的是一套高度集中的能源機(jī)器。然而，這種模式正面臨挑戰(zhàn)：可再生能源接入不穩(wěn)定，能源浪費(fèi)嚴(yán)重等問(wèn)題日益凸顯。

如今，以“能源物聯(lián)網(wǎng)”為核心的新變革正在興起。正如互聯(lián)網(wǎng)重塑信息流通，能源物聯(lián)網(wǎng)正在重構(gòu)能源的生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)與管理方式。能源不再專屬于大型電廠，而是成為社會(huì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)——家庭、企業(yè)、電動(dòng)車(chē)等——都能感知、控制、交易和優(yōu)化的資源網(wǎng)絡(luò)。

本次我們采訪了四川元碳綠能科技有限公司董事長(zhǎng)陳星涵。他曾在南方電網(wǎng)、通威股份等能源龍頭企業(yè)深耕十余年，作為“雙碳”領(lǐng)域?qū)＜遥窒砹藢?duì)能源物聯(lián)網(wǎng)的理解、發(fā)展現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)及未來(lái)機(jī)遇的深刻見(jiàn)解。

能源物聯(lián)網(wǎng)：從概念到現(xiàn)實(shí)

如果說(shuō)傳統(tǒng)能源系統(tǒng)是“單行道”——電力從發(fā)電廠單向流向用戶，那么能源物聯(lián)網(wǎng)就是“智慧高速網(wǎng)”——能源可以雙向流動(dòng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能感知、決策、交易。陳星涵表示，過(guò)去的能源體系存在著單向傳輸、供需分離、管理分散等問(wèn)題，而能源物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是想要將過(guò)去單純的“能源供應(yīng)”轉(zhuǎn)向“能源服務(wù)”，把普通用戶從“消費(fèi)者”變成“產(chǎn)銷(xiāo)者”。這種轉(zhuǎn)變，不只是技術(shù)的升級(jí)，更是傳統(tǒng)能源系統(tǒng)的范式革新。

與傳統(tǒng)能源系統(tǒng)相比，能源物聯(lián)網(wǎng)有三大核心特征：

數(shù)據(jù)的可視化：能源系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)在線，告別了“看不見(jiàn)、管不到”的盲區(qū)。

用戶參與性：用戶從被動(dòng)的電力消費(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢园l(fā)電、儲(chǔ)電、賣(mài)電的能量節(jié)點(diǎn)。

系統(tǒng)優(yōu)化能力：依托算法、平臺(tái)和模型，實(shí)現(xiàn)多能協(xié)同、局部自治和整體效率最大化。

能源物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規(guī)模與現(xiàn)狀

在“雙碳”目標(biāo)與能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推動(dòng)下，能源物聯(lián)網(wǎng)正逐步從概念走向規(guī)模化實(shí)踐。根據(jù)Grandviewresearch的數(shù)據(jù)顯示，全球能源物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)規(guī)模估計(jì)為252.3億美元，預(yù)計(jì)在2024-2030年間保持高達(dá)13%的復(fù)合年增長(zhǎng)率，到2023年有望突破630億美元。

各國(guó)能源物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展都已進(jìn)入到加速階段。歐洲率先通過(guò)能源轉(zhuǎn)型政策推動(dòng)智能電網(wǎng)、分布式能源和用戶側(cè)調(diào)度系統(tǒng)的融合應(yīng)用。美國(guó)則在可再生能源并網(wǎng)、電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)互動(dòng)等方面取得了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

中國(guó)自2019年國(guó)家電網(wǎng)提出“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略以來(lái)，能源物聯(lián)網(wǎng)加速普及，逐步從電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部建設(shè)延伸至用戶側(cè)、園區(qū)、城市級(jí)平臺(tái)等更廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景，多個(gè)城市已建立能源物聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目，涵蓋智能電網(wǎng)、分布式能源管理、樓宇能效控制、電動(dòng)汽車(chē)充電調(diào)度等多個(gè)方向。

能源物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)底座

能源物聯(lián)網(wǎng)并不是某一項(xiàng)技術(shù)的簡(jiǎn)單堆疊，而是一個(gè)融合了能源工程、信息通信、人工智能和系統(tǒng)控制等多學(xué)科的復(fù)雜系統(tǒng)。能源物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成主要可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)層級(jí)。

感知層：能源數(shù)字化的起點(diǎn)

感知層是能源物聯(lián)網(wǎng)的“神經(jīng)末梢”，負(fù)責(zé)對(duì)各類能源設(shè)備、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與監(jiān)控，承擔(dān)著能源系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)的采集任務(wù)。

智能傳感器用于采集溫度、電壓、電流、負(fù)荷等關(guān)鍵參數(shù)，智能電表、水表、氣表等計(jì)量終端實(shí)現(xiàn)用能數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)計(jì)量與遠(yuǎn)程讀取。感知層能夠?qū)崟r(shí)采集關(guān)鍵參數(shù)，覆蓋從發(fā)電設(shè)備到用戶終端的全鏈條，使能源流動(dòng)具備了可視化基礎(chǔ)，也為后續(xù)的智能控制與數(shù)據(jù)分析打下基礎(chǔ)。

網(wǎng)絡(luò)層：能源信息的高速通道

網(wǎng)絡(luò)層承擔(dān)著連接感知層與平臺(tái)層的任務(wù)，確保海量設(shè)備與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)可以穩(wěn)定、安全地傳輸。實(shí)踐表明，能源物聯(lián)網(wǎng)需要通信網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r(shí)傳輸大量的控制和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，任何通信延遲或中斷都可能導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行異常。

5G、NB-IoT、LoRa等無(wú)線通信與光纖、PLC電力線通信等有線通信技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)能源系統(tǒng)內(nèi)部與外部之間的數(shù)據(jù)傳輸。

此外，邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)也在網(wǎng)絡(luò)層中扮演越來(lái)越關(guān)鍵的角色，它們能夠在本地快速處理數(shù)據(jù)，避免對(duì)于中心化云端的依賴，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性。

平臺(tái)層：能源數(shù)據(jù)的“大腦中樞”

平臺(tái)層是能源物聯(lián)網(wǎng)的“大腦”，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)和決策執(zhí)行。

它通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)、能量管理系統(tǒng)、分布式能源資源管理系統(tǒng)、虛擬電廠等組件，對(duì)感知層上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析、建模和優(yōu)化。隨著云計(jì)算和人工智能等技術(shù)的應(yīng)用，平臺(tái)層不僅能實(shí)現(xiàn)負(fù)荷預(yù)測(cè)和發(fā)電優(yōu)化，還具備系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)整和策略推送能力，是實(shí)現(xiàn)從“可感知”到“可決策”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

能源物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用落地

能源物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)橫跨能源、電力、通信與信息技術(shù)的融合系統(tǒng)，其真正的生命力體現(xiàn)在多元化的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中。陳星涵表示，從全球范圍來(lái)看，隨著感知、通信與平臺(tái)技術(shù)的日益成熟，能源物聯(lián)網(wǎng)正在逐步嵌入城市、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、企業(yè)乃至家庭的日常運(yùn)行之中。

與此同時(shí)，一種新興的能源商業(yè)模式——“能源即服務(wù)”（Energy as a Service）也開(kāi)始興起，這種模式與傳統(tǒng)的“購(gòu)買(mǎi)設(shè)備、自己管理能源使用”的方式不同，更像是把能源管理外包為一種持續(xù)性服務(wù)，實(shí)現(xiàn)“用能即服務(wù)”，用戶只需按使用或服務(wù)效果付費(fèi)。

智能電網(wǎng)與虛擬電廠

在電力系統(tǒng)領(lǐng)域，能源物聯(lián)網(wǎng)首先賦能的是智能電網(wǎng)的建設(shè)與升級(jí)。智能電網(wǎng)是能源物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)能量流與信息流高效互動(dòng)的基礎(chǔ)物理平臺(tái)和關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域，通過(guò)實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)、分布式能源接入情況以及用戶側(cè)負(fù)荷變化，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的發(fā)電側(cè)調(diào)度與供需平衡。例如，施耐德電氣提供的“微電網(wǎng)即服務(wù)”解決方案，使客戶無(wú)需承擔(dān)任何初始投資，即可部署一套包含太陽(yáng)能發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電力控制與管理平臺(tái)的本地能源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)靈活、高效和低碳的能源使用。

同時(shí)，越來(lái)越多的城市開(kāi)始部署虛擬電廠系統(tǒng)。所謂虛擬電廠，是一種通過(guò)軟件平臺(tái)將如光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、電動(dòng)車(chē)等分散的能源資源進(jìn)行智能聚合與調(diào)度，實(shí)現(xiàn)如同傳統(tǒng)電廠一樣集中供能和參與電力市場(chǎng)的系統(tǒng)。

今年年初，中國(guó)首個(gè)百萬(wàn)千瓦級(jí)居民虛擬電廠在江蘇正式啟動(dòng)建設(shè)，用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)，將空調(diào)、熱水器等分散的家用電器聚合在虛擬能量池中。在德國(guó)，領(lǐng)先的虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商N(yùn)ext Kraftwerke，通過(guò)數(shù)字化平臺(tái)將超過(guò)1.5萬(wàn)個(gè)分布式能源資源聚合并智能調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了可再生能源高效接入與電力市場(chǎng)靈活參與。

產(chǎn)業(yè)園區(qū)與工業(yè)制造

陳星涵表示，目前能源物聯(lián)網(wǎng)另一個(gè)應(yīng)用重點(diǎn)在工業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)集群中。工業(yè)園區(qū)作為能源消耗密集、用能結(jié)構(gòu)復(fù)雜的典型場(chǎng)景，長(zhǎng)期以來(lái)在能效管理、碳排控制、能源成本優(yōu)化等方面面臨巨大壓力。傳統(tǒng)的能源管理手段多依賴人工抄表、分散統(tǒng)計(jì)與滯后響應(yīng)，而能源物聯(lián)網(wǎng)則可以打通園區(qū)中能源系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)全面感知、互聯(lián)互通與協(xié)同控制。

目前廣州開(kāi)發(fā)區(qū)、張江高科園區(qū)、廈門(mén)工業(yè)園等已建成智能能源管理平臺(tái)，能夠?qū)S區(qū)內(nèi)各類能耗設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控、預(yù)測(cè)與控制。以廈門(mén)ABB工業(yè)中心園區(qū)為例，自2023年其智慧能源管理平臺(tái)實(shí)施以來(lái)，園區(qū)實(shí)現(xiàn)了年度用電量下降5%，能源成本降低22%，投資收益率超8%。

智慧建筑與社區(qū)

隨著城市人口密度的持續(xù)上升與“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，建筑和社區(qū)作為城市能源消耗的主要單元，正面臨能源效率、用戶體驗(yàn)與可持續(xù)發(fā)展的多重挑戰(zhàn)。在城市建筑與社區(qū)層面，能源物聯(lián)網(wǎng)也在加速普及。

通過(guò)部署智能電表、邊緣網(wǎng)關(guān)和樓宇能源管理系統(tǒng)，城市中的公共建筑、商業(yè)樓宇和住宅小區(qū)的能源使用變得更加透明，并可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)控。例如，北京冬奧會(huì)“張北-延慶”能源物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，成功融合了風(fēng)能、光伏和儲(chǔ)能等多種能源形式，實(shí)現(xiàn)了賽事場(chǎng)館100%綠色能源供電和實(shí)時(shí)能耗監(jiān)控。此外，一些地區(qū)也在積極探索基于能源物聯(lián)網(wǎng)的“零碳社區(qū)”建設(shè)模式，通過(guò)將光伏發(fā)電與儲(chǔ)能系統(tǒng)集成到建筑中，實(shí)現(xiàn)本地能源的自發(fā)自用與多戶共享。

發(fā)展趨勢(shì)與普及挑戰(zhàn)

能源物聯(lián)網(wǎng)作為推動(dòng)能源系統(tǒng)數(shù)字化、智能化和低碳化的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，正在從早期的試點(diǎn)與平臺(tái)建設(shè)階段，進(jìn)入大規(guī)模部署與生態(tài)協(xié)同的深水區(qū)。

趨勢(shì)與前景

陳星涵表示，能源物聯(lián)網(wǎng)接下來(lái)也將迎來(lái)一些發(fā)展變革，包括設(shè)備連接規(guī)模大幅增長(zhǎng)、AI驅(qū)動(dòng)力更強(qiáng)、場(chǎng)景更加細(xì)分等。

首先，隨著工業(yè)設(shè)備、家電、新能源設(shè)施、電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能系統(tǒng)的智能化升級(jí)，能源物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備連接數(shù)將爆發(fā)式增長(zhǎng)，從“百萬(wàn)級(jí)”向“億級(jí)”邁進(jìn)。制造商在設(shè)計(jì)階段就會(huì)預(yù)留通信接口和標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，使設(shè)備天然融入物聯(lián)網(wǎng)體系。

其次，隨著AI算法、算力和感知精度的提升，能源物聯(lián)網(wǎng)將深入各類垂直場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)智能化、閉環(huán)式控制。人工智能將被廣泛用于能耗預(yù)測(cè)、負(fù)荷曲線優(yōu)化、故障預(yù)警和碳排監(jiān)測(cè)，使能源管理從響應(yīng)式向預(yù)測(cè)型、自優(yōu)化型轉(zhuǎn)變，大幅提升能效與穩(wěn)定性。

此外，5G/6G、邊緣計(jì)算等技術(shù)將進(jìn)一步突破時(shí)延、帶寬和算力瓶頸，實(shí)現(xiàn)邊采集、邊分析、邊控制， 能源物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將從傳統(tǒng)工業(yè)、園區(qū)、樓宇，向數(shù)據(jù)中心、交通、醫(yī)院、社區(qū)等復(fù)雜場(chǎng)景擴(kuò)展，對(duì)應(yīng)的解決方案將更加精細(xì)化。

最后，陳星涵補(bǔ)充道，能源物聯(lián)網(wǎng)并非取代傳統(tǒng)能源企業(yè)，而是為其注入數(shù)字化能力，擴(kuò)展從賣(mài)電到用能優(yōu)化、碳管理等多維服務(wù)的新邊界，幫助傳統(tǒng)企業(yè)從能源提供者轉(zhuǎn)型為綜合能源服務(wù)商，實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈的延伸與升級(jí)。

面臨的挑戰(zhàn)

盡管能源物聯(lián)網(wǎng)正逐步從概念驗(yàn)證階段邁向?qū)嶋H部署，但要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模普及，仍面臨很大挑戰(zhàn)。陳星涵指出，雖然能源物聯(lián)網(wǎng)具備長(zhǎng)期提升能效、降低碳排放的潛力，但其前期投入成本依然較高。尤其是在傳感器部署、通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)布局以及平臺(tái)定制開(kāi)發(fā)等方面，對(duì)于中小企業(yè)或園區(qū)而言，這些投入往往難以在短期內(nèi)獲得回報(bào)。因此，目前能源物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)主要由政府部門(mén)和大型企業(yè)主導(dǎo)。

總體來(lái)看，要推動(dòng)能源物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)真正的規(guī)模化發(fā)展，關(guān)鍵在于從“單點(diǎn)技術(shù)部署”轉(zhuǎn)向“系統(tǒng)性生態(tài)協(xié)同”。能源物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)，不僅是技術(shù)演進(jìn)的結(jié)果，更是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與行業(yè)邏輯的重塑過(guò)程。