在我上大学的时候,教电路的老师给我们说:其实现在的计算机发展还远远不够。你看电能,你随时接入,想用就用,也不用考虑电是哪来的,也不用管电够不够用,但是计算机的却不是。 直到多年后,云计算、算力中心出现,我才懂得当年大学老师给我们说的这个是什么意思。算力中心可以随时让你接入之后用到想要的资源,并不需要关心是哪个计算机提供的资源,并且在资源不足的时候,可以随时申请到更多的资源,如同使用电器,当想要用电器的时候,只需要将插头插入插座即可。 后来进入电力行业的公司工作好几年,但是由于研发内容一直并非是公司主要的业务方向,所以对于电网业务基本也不是很熟悉,在电网行业的公司工作多年,到现在我还对一次设备、二次设备划分需要思考一下才能确认。在离开电网行业的公司后,由于更多的接触到配电房、分布式光伏、储能、微电网、园区综合能源等,反而对电力行业了解更多一点。 总体来说,电气革命作为第二次工业革命重要成就,多年来已经形成一个极其完善、系统性的工程,并且在发展过程中,电力行业对于计算机使用一直也是如影随形,甚至可以说电力行业是计算机行业一个极其重要的应用方向,早年在国内互联网企业尚未这样“嚣张”的时候,电气工程及其自动化是计算机专业学生毕业最重要的就业方向。
在我国,目前电力行业影响最大,也可以说是计算机专业的一个超级甲方:国家电网,基本上也是从事电力行业相关项目绕不开的公司。 在我国主要有三大电网公司:国家电网(常被称为国网)、南方电网(常被称为南网),还有一家蒙西电网(主要是负责内蒙古地区的电网)。国家电网2023年营收:3.86万亿;南方电网2023年营收8411亿,蒙西电网:1186亿。依靠于国网、南网为主要客户的公司数不胜数,例如我们熟悉的南瑞,国网客户占全公司营收的50%以上。可以说如果做电力行业的项目,基本或多或少的都会和国网、南网打过交道。
我刚进入公司的时候,那时候电力市场交易的概念被炒的火热,因此当时大量的售电公司出现,随着电力公司的出现,就出现了信息化需求:售电平台。 电力交易市场: 售电平台在当时的主要作用就是做 售电合约、购电交易、电价套餐,主要是通过签订长协合同等,赚取“确定性”的差价。但是随着发展,大家很快发现国网的是一个无法撼动的存在,无论你怎么交易,或是何种方式交易,无非就是和国网的A部门进行沟通还是B部门进行沟通的问题,后来也由于各方在实际业务开展过程中的实际问题,随后在电力交易概念火热一年多后,慢慢沉寂下去。 售电业务一直在国内做的不好,主要还是由于国情的存在。在很多国家通过运行公共和私人发点公司、配电和供电公司以及最终用户积极参与来促进电力市场和电力行业的竞争。在2024年当时很多售电的相关从业都在转发关于放开“隔墙售电”等消息,一时间仿佛是售电业务的春天再次来临,但是现在回头来看,政策上也只是出了示范,市场上也是雷声大雨点"无"。去年看到过几次国外的售电业务做的比较好,给出了目前售电的模式:结合多种能源,如:风电、光伏、储能的,通过现在的大数据和AI计算,分析地区的电力使用需求,然后通过协调各种能源来获取利润。这种模式有点虚拟电厂的感觉,只是这种一般范围更大,而且其目的还是为了获得电价价差盈利,所以现在看来,售电业务到现在并非刚开始那种投机倒把的方式:从国网买点便宜的电,然后转身和园区或是大型高能耗公司签约,卖给他们,赚点价差;现在的售电业务更接近于一个能源调控后的落地,所以现在售电业务的系统也基本上不会作为单独系统进行出售,通常都会作为综合能源系统的一部分。 另外,在售电业务这边提一嘴,我们经常能看到各种自媒体公众号在2024年初的时候,说欧洲电费xxx一度,贵的无边无际,又在年底的时候,看到欧洲电价出现负数,自媒体开始用欧洲用电送钱的噱头再进行一波智商收割。其实这个一年之间电价来回跳跃,其实就是电力市场的存在,以德国为例,德国在购买电费的时候,你需要填写一个月度使用最高电量,然后电力公司会依据你这个最高电量进行报价和签约,以后每月会按这个这个封顶电量的电价计算价格,如果你用电超过这个封顶电量,那么这个月你就需要进入电力市场交易,电力市场交易价格,就是参考那些上天入地的交易价格来定的。 售电平台的逻辑其实也是一样,签约的用电企业会签一个长协电价,然后做一个封顶设置,如果用电企业用电电量超过长协电量,则参与电力市场交易。其实看懂这个逻辑也许你就明白为什么售电业务在我国并不好推广的其中一个原因:长协电量和市场交易价格价差并不大。
后来18年开始,光伏产业席卷而来,席卷股市,席卷全球。于是我们可以看到到处都在建设光伏项目,这时候就产生了新的信息化需求:分布式光伏系统。分布式光伏系统相对来说更接近物联网系统解决方案,分布式光伏主要的部件就是:光伏板、直流、交流配电柜、并网逆变器几个东西,所以系统逻辑也就很好理解,只要系统可以对这些部件进行监控、统计、分析即可。借助采集网关、采集终端等设备,分布式光伏各部件的数据进行手机统计后,即可得到设备状态的监控、发电量统计数据;设备状态监控数据被用来做检测和维修;发电量数据主要就是用来收钱。 分布式光伏的收益主要来源于三个:1、自己发的电自己用,少交了电费,省钱;2、并入电网后,发出来的电还可以卖给电网,赚钱;3、政府补贴送钱。18年到20年间,关于光伏补贴的政策是光伏项目建设最直接的影响因素,甚至可以说,当时很多项目就是冲着补贴去的。 光伏上面省钱、赚钱、送钱的三个特性,不仅成为当年诱惑大量资本、各种公司进入光伏市场赚快钱,也成为那段时间部分无良公司用来欺诈赚钱的出发点。曾经某媒体一篇《困在光伏里的农民》,就是那个年代的真是写照。当光伏疯狂的发展的末期,随着国家补贴的下降甚至取消,并网难度增大,同时并网要求、并网检查,甚至部分地方出现拒绝并网,这波光伏捞金时代结束。我们并未赶上这一波“捞金盛宴”,只是在前两年趋于平静的时候,分布式光伏能源开始融合进入微电网、园区综合能源的时候,我们参与了部分有关光伏的项目,但是那个时候的项目利润已经十不存一。 不过今年回家发现,新一轮的光伏基建在我家那边又是如火如荼的进行中,号称是新一轮的光伏基建。但是目前光伏由于上一轮疯狂和血洗之后,整体的模式和利润大家基本都一清二楚,大部分公司依靠于自己公司的规模占据市场,获取利润,所以这种新一轮的光伏基建,目前看来也无法给我带来新的项目机会。
目前微电网作为电力行业热门和赚钱的概念,是这两年来最长听到的电力行业的词之一。 由于目前整个能源系统已经有各种分布式能源:如分布式光伏、风能、地热等等,甚至部分还是区域可能有自己的水电等能源,另外目前储能已经发展到很成熟,所以将分布式能源、储能、负荷等连接起来,然后类似于电网一样,实现一个小型的发、配电系统。简单理解就是搞了一个区域的电网出来,所以名字也叫微电网。要实现能源和负荷连接起来,这其中监控保护装置、逆变装置等就是必需品,同时对于微电网中各个元素的监控就成为基本需求,这也就是智能电网的基本运行逻辑。因此,智能微网系统成为各个行业内知名公司必备的系统。 智能微网涉及的相关技术、理论和专业知识太多,我这里也仅仅是知道一个大概,智能微网相关的内容,我们也仅仅是参与过其中智能开关、智能电表等智能设备的监控部分,也是作为设备监控、能耗管理的思路去设计和研发。不过虽然我不咋专业,但是我有朋友专业,他们专门做微网相关业务,如果读者有相关合作的机会,一样也可以合作。
虚拟电厂这两年电力行业最火和最赚钱的第二个概念。 虚拟电厂听名字就可以知道这个出发点就是建立在数字化、智能化的基础之上。虚拟电厂就是将分布式能源、储能两部分连起来,然后使用智慧能源的管理方案,实现电力的“集成”、“优化”、“调度”、“响应“。前面我也提到,现在电力市场交易中,虚拟电厂模式是目前最有前景和已经走通的商业模式(国外)。虚拟电厂不像微电网一样一定要管理、连接所有的能源,它可以架在微电网之上,例如:微电网作为虚拟电厂的其中一个能源接入,所以它更侧重的是电力市场交易和辅助服务。优化、调度、响应是它核心部分。优化就是用各种能源制定最佳的策略,然后通过调度进行能源的传输和分配,最后在响应来获取利润(所谓的响应,如:电网的调峰、电力市场交易)。虚拟电厂在整个过程中对于数字化、智能化的需求显而易见,集成阶段需要采集能源数据、优化阶段指定最佳策略需要使用AI、大数据进行需求预测、调度需要监控每个能源的使用;响应需要随时和电网互动、和电力市场交易。目前经济发达的省份都在积极推动虚拟电厂的项目,投资金额巨大。 在虚拟电厂的响应阶段,为了能更显著的体现“需求侧响应”的能力,一般肯定会优先选取用户侧耗能较高且普遍存在的用电需求,所以这里大家都会不约而同的选择空调作为需求侧响应的重要切入口。我们去年做的柔性空调改造的项目,通过云平台,可以为管理人员提供6个园区的空调的开关机、温度、模式、风速、耗电量等多种数据,并可以通过云平台对空调内机实现精准控制。因此整个项目作为需求侧响应的一个重要组成被集成到虚拟电厂。
输配电业务是电网多年来最基本,也是做的最多的业务,当年大部分的电力行业公司其实都是做电网的输配电业务。我们常听说的国网全球领先的高压、超高压技术也属于输配电的范围。在输配电业务中,开关、变压器、隔离设备、保护设备、计量、检测等都是其中常见的各大厂商做的最多的电网设备。以计量设备中常见的电表为例:2024年,国网智能电表与采集器等设备3批次招标总量9198万只,同比增长25%。招标金额249亿元,同比增长7%;软件系统基本每一家都有自己变配电一体的系统,系统也有相当的技术门槛;最后加上电网对于行业准入的控制,以及电网检测等等算是行业门槛的要求,电网基本就处于一个较为稳定的市场。公司如:南瑞、南自、四方、深瑞、许继等等。电网大部分部分业务基本每年被电网的几家供应商分走,其他公司想要进入这个市场基本也很难和这些公司竞争。这也是我把电网输配电业务反而放在最后来说的原因,市场饱和、供应商稳定、有门槛、新公司很难进入这个市场,最近这几年由于各种新能源、新技术的发展,所以才给了其他各种公司进入电网市场,参与电网市场竞争的机会。
上面介绍的业务方向是这几年来热门或是常听说的业务。其实在输配电这个核心业务上,一直以来存在着各种的其他配套系统,养活着无数的各类公司。例如巡检系统,我认识好几个就专门给电网做巡检系统的公司,而且公司规模还都不小。在早年无人机还没有作为消费产品的时候,电网就已经有公司推出无人机巡检;机器人巡检在2017年我在公司的时候,就已经有某省的电网公司在开发并运用;在VR眼镜前几年火的那短暂半年,就有不止一家公司推出VR眼镜巡检;电网可以说是所有新技术最积极推动、运用的主体;正因为如此,无数的公司依靠给电网做各种配套系统,也在整个电力行业做的风生水起。
以电网主导的电力行业无论在以前还是现在,都是国内一个极其庞大的市场,已经有很多市场参与其中,而且随着新技术的应用,电力市场总会给出是不错的市场机会,归根结底,现在的无论什么能源形式,最终都是会被转换为电力能源的方式被使用,这种模式在目前看得见的未来依然是最最主要的方式。电网在新技术应用上开放的态度也给了新公司进入这个市场,分享蛋糕的机会。甚至有很多技术方案、思路都是在电网运用成熟之后,在其他行业逐渐铺开,用于服务其他行业。同时电网公司在标准、规范上的要求和执行力度要远高于其他行业,例如国网在很早就提出“六统一”、“九统一”的规范和要求,将设备设计和制造、信息系统规范全部统一化,这在很大程度上就防范了市场上不同公司之间利用设备、系统人为制造障碍。 但是不得不说的是,电网对于新技术的过分追求和应用也带来了不小的负面效果,例如:新技术、新想法的过分追求,就要求所有项目方需要做到“唯一”或是“独一”。无论项目内容和实施内容,项目必须要有“创新性”和“独特性”。同时,部分可能并不完善或是仅仅是概念化的技术都会电网用来形成项目,例如:在元宇宙、区块链流行的那段时间,电网已经有多个“区块链+电网”的项目实施,区块链能效管理、区块链调度等都能看到,创造新项目,创造新概念,创造新的XXX+电网已经是这个行业的普遍认知。甚至很多概念都会被用在电网项目中再做一遍。说到创造概念应该没有行业能比互联网行业更在行。我就见过朋友发给我方案中,利用互联网云计算中的K8S技术和容器概念,提出分布式电网设备节点虚拟化的系统建设方案。 无论如何,电网主导的电力行业都具有比较多的机会,而且目前能源革命正好处在传统能源、新能源相互冲击的节点,这个市场也是我们很希望有机会能参与的市场。
前面说的电网业务,在电力行业中,虽然电网业务规模很大,但是我们想一下,电网的本质输配电,即将电力传输和运送,而电力的消费终端是居民和工商业。所以电力行业中,工商业也是一个极大的市场。这里我就以我们参与过的,以及目前比较热门的几个业务举例来看看这个市场。
在我国,10KV以上属于高压部分,这部分是由电网进行远距离输配电使用,10KV为中压配电电压,一般会由配电房、小型变电站接入后,将其转换为低压,供工商业使用。所以工商业的园区、工厂等都会有自己配电房用于电能接收、分配和控制。在配电房中主要设备有:高压开关柜、变压器、低压开关柜、电容器柜、电表等,现在配电房基本都在推行无人配电房或是智能配电房,就是通过传感器、IoT技术,实时检测配电房的运行状态,甚至控制设备。我们公司开发了完整的智能配电房云平台,用于监测配电房状态,记录配电房能耗并提供配电房紧急情况的预警。通过智能配电房云平台,可以查看某时刻某条线路的能耗、配电房温湿度数据、以及配电房内部现场画面,通过配电房的上位机设备,可以实现配电房异常灾害的自动处置,如:水浸入侵启动排水作业,出现火灾、烟雾等自动启动喷淋系统,并报警、通知相关人员;同时实现异常情况预警:如配电柜、电容器温度异常升高、配电房异常闯入等,都会实时通知相关人员,提前防范意外的发生。除此之外,设备在线状态监控、远程抄表、电能质量分析等功能都可以帮助运维人员更加清晰的掌握配电房实际运行情况。 配电房业务是个普遍存在的业务,推行智能配电房也是近年来一直的趋势,目前很多配电房在进行改造过程中,都会对其做升级和改造,实现系统监控,以降低人力运维和巡检成本。
储能基本可以说是在光伏没落之后,最为风光的一个业务方向。在光伏之后,储能业务迅速崛起,最疯狂的22年的时候,有好几个猎头表示有几家公司愿意年薪40W+招懂储能业务的开发,高级开发甚至开到接近60W的薪资,如果是开发负责人,则可以面谈工资。当时还和朋友开玩笑,要不我也去干算了,这可比我天天累死累活干活要赚的多了。储能有个各种方式,例如有时候会在网上看到国外搞的储能项目:在电力峰谷,将一块大石头拉高二十米,以作为能源储存。这也是储能的方式,目前市场上讨论储能基本都是在说电池储能,这里面典型的企业就是宁德时代(宁王)、比亚迪、LG化学等。目前的电池储能依然以锂电池为主,储能系统被称之为EMS,用于监控储能设备,实现调度优化,状态估计等功能,一般EMS都会包含电池管理系统(BMS)。 在EMS中,设备监控部分主要是对储能系统进行监控(就是那个超级大的充电宝),监控的内容包括电池的充放电状态、温度、电压、电流等关键参数,并控制储能变流器(PCS)进行充放电操作,以保持电池在最佳工作状态。这里简单来说一下为什么需要EMS监控电池的状态,如荷电状态(SOC)、电池健康状态(SOH)等并计算状态参数。一个储能电池是由好多个电芯组成,看特斯拉汽车就知道,地盘的那个大的电池就是一节节的小电池组成。在以前手机还不是作为一个日用消费品的时候,用手机经常会听说不要等到完全没电了再充电,损伤电池,这个说法是对的,因为过度放电,的确会影响电池的循环寿命,所以需要控制放电深度(DOD)。对于储能这种超大的充电宝,里面的每个电芯因为生产过程中不可能完全一致,所以性能上会有差别,在储能放电的时候,也不能每次所有电池一起上,全部放电,所以这样使用一段时间后就会导致储能系统内部的每个电芯使用程度不一样,这个状态参数就是电池健康状态(SOH)。EMS系统就是通过监控电芯的荷电状态(SOC)来调整储能系统使用的充电放电电芯,以此来保障所有的电芯处于相同的健康状态,以此来延长储能系统的工作寿命。另外都知道锂电池有自燃风险(这就是所谓的热失控),所以处于安全考虑,也需要持续监控储能系统。因为现在市面上的储能的大力发展,储能系统自身实现了充放电的电芯管理,所以EMS现在更多的就是在用于检测储能系统的状态,记录状态、故障数据,还有一个更重要的就是:卖电。 前面介绍过的业务中,分布式光伏所说的并网,卖电给电网,其中重要的组成就是储能。光伏等多种能源形式产生电能后,储存在储能系统中,高峰用电电价高的时候,可以释放电能,卖电给电网(像不像共享充电宝,当你手机没电着急要用的时候,高价卖电给你)。所以EMS系统根据电网需求、电价波动或用户需求,智能控制储能设备的充放电时间和功率,计算充放电的电能,计算收益。 前几天看到一个有意思的报道。前面我说过,国外电力市场价差变动频繁,因此出现了大量的售电公司等赚钱电价差额,如果我们再把电价变化想象的更为频繁一点,例如和股票一样,电价每分钟都是不一样,会不断的波动,这时候聪明的你一定会想到这中间已经存在了套利空间。这次说的就是这样一家公司,他们公司利用AI、大数据、人工智能(反正啥高科技都有了),然后结合气象等诸多信息,来预测下一个某个地区15分钟的用电需求,然后控制当地接入的储能系统充放电,以此来赚钱电价差额。这个和段子一样操作,人家公司依靠这个系统,大幅盈利。我突然想到很多生意就可以理解为是一个抹平不对等的过程。美团就是抹平点餐和商家卖饭之间的信息不对等;金融就是抹平想要钱的和有钱的之间的不对等;这个储能系统就是用来抹平不同时间段使用电能的不对等。 储能行业基本已经是一片尸山血海的市场,前几年大量的资金冲进去,不只是把对手打的满地找牙,也把我们这些想有机会做点相关的业务的公司吓的都不敢去看了。随着新一轮光伏基建开启,储能说不定也会迎来一波新的小高潮,只是依然与我无关罢了。
园区综合能源近几年也有不错的热度。园区综合能源管理就是对一片工业园区、科技园区、商业园区这种特定区域进行能源管理的系统。就目前常见的而言,园区能源主要包括电网供电、光伏等分布式能源、储能、锅炉、空调、燃气等多种能源组成。这种系统的一直提出目标是“多能互补”,即:整合多种的能源形式,充分利用光伏、储能等多种分布式能源,减少对电网供电的依赖。所以园区能源是上面介绍的多种业务在园区的一种落地形式,只是这个过程中,能源形式更为多样和复杂。前两年碳中和目标的提出,园区综合能源中基本都加入碳跟踪、碳排放,并提出了绿色园区的概念。 园区综合能源投资极大,建设周期也很长,目前这种项目基本都是由大集成商中标后,进行分包,由多家供应商一起完成。这几年间园区综合能源相关的项目也仅仅是参与过部分调研,实际落地的项目没有具体参与其中。这两年看到全国园区承租比收益并不理想,不知道会不会还有土豪爸爸去投资这种项目。希望以后能有机会参与这种项目见识一下市面吧。
上面介绍了部分工商业相关的业务方向, 我这里将电力行业整体分为两部分,电网业务和工商业业务,但是并不代表就是这样区分的,光伏在电网业务中同样广泛存在,在电网中光伏一般被称之为光伏电站,工商业中被称之为工商业光伏,其实还有第三类,户用光伏;同样储能在国网中一样有业务,称之为电网侧储能,在工商业中称之为工商业储能;我这样区分的原因仅仅是我参与的部分项目仅能到这个层次。传统能源和新能源交替的时候,出现了挺多业务需求和方向,每个业务都有它独特的行业解决方案,不过无论如何发展,我始终认为电力行业的业务是我们需要积极参与的行业,多年来,我认识的很多朋友也都是电力行业相关的从业人员,他们对于电力行业认识和对业务的理解要远超于我,我也希望有一天在电力行业中,我也能拿出来比智能配电房这种小卡拉米级别项目大的多的业务解决方案。 这里额外提一句:其实SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统最早就是出现在电力行业,用于电力行业的数据监测和控制,后来延伸至冶金、化工、燃气、铁路等等领域,现在基于物联网技术、传感器的发展,SCADA系统才开始在各个行业被广泛使用。我们做的系统一般会依据业务系统称为不同的名字,如:柔性空调、智慧能源、智慧泵站、智能配电房等等项目,其本质都是SCADA系统延伸到各个业务系统,然后结合业务之后形成的系统,其基础平台还是SCADA系统。