边缘计算，让能源更“智慧”

　　11月17日，兼任国家能源委员会主任的李克强总理主持召开国家能源委员会会议，审议通过《能源发展“十三五”规划》，给能源行业的调整升级吹响了号角。在这号角声里，一个看起来不为人所熟悉的新兴行业——边缘计算，已然聆听到了机遇的召唤。未来它在行业数字化中的应用，将使能源产业变得更“智慧”。

　　《能源发展“十三五”规划》明确，“十三五”前三年原则上不上新的煤炭、炼油项目，而煤电、煤化工的核准“冰冻期”则是前两年，全国煤电装机规模力争控制在11亿千瓦以内。同时优化风电、光伏的布局，力争用两年时间将弃风、弃光率控制在5%左右的合理水平。在此之下，水电、核电成为补齐结构短板的新发力点，将超前规划、适度加大开工规模。

　　李克强指出，能源生产既要优存量，也要拓增量。能源消费要抓好总量和强度双控制，聚焦工业、建筑、交通等重点领域切实推进节能减排，通过淘汰落后产能、加快传统产业升级改造和培育新动能，提高能源效率，推动形成注重节能的生活方式和社会风尚。

　　企业如何能在新一轮大浪淘沙中岿然不动甚至逆流而上，主要看三点：是否够快，是否够省，是否够安全。也即企业生产运营效率是否够高，成本节约是否够多，本质安全能否得到保障。这三个方面要实现，数字化转型是必经之路。而数字化转型要实现，边缘计算是不可或缺的一环。

　　产业升级路在何方：数字化转型

　　2014年以前，传统能源产业一片安乐景象。虽然新能源产业已然崭露头角、两化融合的概念也不时被提起，但是表面上的繁花似锦掩盖了一切隐疾。然而，从2014年6月开始，国际原油价格一路下跌，像导火索一样引燃了产业变革风暴，仅仅数月便重创了传统能源产业格局。许多人在问：传统能源产业的出路在哪里?

　　我们不妨先看两个案例。

　　甲：九江石化是一个有着35年历史的老厂，也曾是中石化集团中效益排名倒数的“差生”。上世纪90年代后期大化肥项目投产后就连年亏损，最多的一年亏损19亿元。这样一个1吨原油只能炼出75%的成品油、检测人员判断设备温度都要凭经验用手摸的企业，如何扭亏为盈呢?

　　乙：非洲第一大经济体尼日利亚近年来在能源发电、输电、配电和可再生能源四个领域进行重点投资。作为该国主要电力服务商，配电公司IKEJA Electric却时常面临着窃电监管难(20%用户曾窃电)、线损高(达40%以上, 远高于欧美8%)、电费收缴难(缴费周期长达3~4个月)、拖欠严重等挑战，且主要依赖人工抄表，难以处理核算、报障、投诉等业务。如何强化监管呢?

　　实际上，上述两个案例的问题都得到了较好的解决。

　　九江石化通过智能工厂建设，劳动生产率提高10%以上，操作平稳率提高5.3%，操作合格率从90.7%提升至100%。吨原油除成品油率提高到82%，产出率提升7个百分点。管理效率也大幅提升，与2010年比，在装置不断增加、炼油能力翻番的情况下，员工总数、班组数量、外操室数量分别下降12%、13%和35%。如今的九江石化已经跃升为中石化沿江企业的第一名，2015年利润108亿，实现了突破百亿的目标。

　　而IKEJA Electric通过部署华为的智能抄表(AMI：Advanced Metering Infrastructure)解决方案来提升能源使用效益问题。方案部署后，日抄表成功率达到100%，实现抄表业务的实时双向通信;线损从45%降低到14%，缴费用户增加，电费回收大幅提升，资金回笼周期从3~4个月降为0个月;用户满意度也大幅提高。

　　能源行业发展的新动力在哪儿呢?答案呼之欲出：数字化转型。

　　云时代的新问题：分担大数据

　　目前，互联网、物联网、大数据、云计算等信息化技术正与工业化深度融合，新的商业模式也在不断兴起，带来生产效率的大幅提升。物联网技术产品已进入数字油田、智能电网、工业监测等多个能源领域，使能源行业的发展变得越来越“智慧化”，从而大大提高效率。

　　以油气行业为例，通过应用物联网技术，对油田生产数据实现自动化采集，可以大幅减少人力，实现油气田智慧化运营。通过传感网络的全面覆盖，油气井与管网设备的自动化控制，可以实现天然气全网自动平衡与智能调峰。利用信息技术，实现炼化、配送、油库管理、加油站管理的最优方案，提升炼化的智慧化水平。通过互联网+销售+便捷支付，可以大幅度提升销售效率。

　　然而，新的问题出现了。在大数据时代，所有数据都依靠云数据中心统一处理的话，会给云端带来很大的压力。谁来分担大数据呢?边缘计算的概念由此提出。

　　想象一下这样一个场景：一个智能工厂，它的许多生产设备设施通过网络连接到云平台，通过云平台的调度和指挥，按照优化后的指令进行生产。可是，如果断网断电了怎么办呢?实际上，当工厂里很多设备组成网络之后，有些功能是通过云平台控制，有些功能则是在本地设备就可以自动决策的。本地决策设备所执行的，就是边缘计算的功能。

　　举个通俗一点的例子：手如果碰到了燃烧的火焰，会立刻下意识地缩回，然后大脑才意识到手碰到了火，产生后续应对这个事件的应对。边缘计算功能就类似于这种“下意识”的存在。而按照目前的云计算模式，整个过程则是：手碰到火，将灼痛感传到大脑，大脑做出缩手的反馈并将指令传达到手，最后手缩回。这个处理过程，显然要比人体实际的反应要慢，还会因为时间的滞后造成更大的灼伤。

　　对物联网而言，如果边缘计算技术取得突破，那么许多控制将通过本地设备实现而无需交由云端处理反馈，其处理过程也将在本地边缘计算层完成。这无疑将大大提升处理效率，同时大大减轻云端的负荷，由于更加靠近用户，还可为用户提供更快的响应，将用户需求解决在边缘。

　　边缘计算的应用：从效率到安全

　　IDC在日前发布的《中国制造业物联网市场预测2016-2020》报告中预计，未来两年，中国制造业物联网平台竞争将日趋激烈，边缘计算将成为下一热点。

　　随着物联网终端的大量部署，物联网产生数据将呈现几何式的增长，通过分散的终端设备和物联网网关进行数据过滤和处理，将是制造业物联网应用的重要发展方向。同时，数据将逐渐成为企业的重要资产，边缘的智能化，将在网络或者数据中心出现异常时，保证数据的安全，帮助企业规避风险。有理由相信，边缘计算的兴起，将为能源行业的数字化转型插上更强有力的翅膀。

　　目前，边缘计算已经在公共基础设施能效管理、智慧能源、智能制造等领域有了成功应用的案例。以路灯为例，全球有3.52亿盏路灯，传统照明能耗巨大，运维管理成本高，能源浪费严重，不符合智慧城市的建设潮流。而在华为承接的捷克路灯改造项目中，边缘计算技术的应用，使节能效率达到80%，运营成本降低90%。

　　在能源装备智能化过程中，边缘计算技术的应用也不可或缺，不仅可以提高生产效率，而且有助于装备维护。有数据显示，如果全球油气行业应用IT技术将泵的性能提高1%，原油产量每天就能增加50万桶，从而每年为行业增加190亿美元的额外收益。依靠预测性维护，企业还可避免不必要的事故，确保生产正常进行。油气勘探和生产企业阿帕奇公司正以此预测油泵故障，以最大程度减少生产损失。

　　边缘计算不仅能够带来效率的提升，还有望帮助企业实现本质安全。过去，企业在安全上更多强调的是强化管理和责任。但在智能工厂时代，自动化水平越高，安全风险也就越大，单纯倚重人的责任意识和管理是无法保证本质安全的。企业必须把安全对责任、管理的依赖转向对技术的信任。

　　物联网技术在油气管道的安全管理上发挥了重要作用，将物联网技术应用于油气管道设计、建设、运营、维护和管理的全过程，有利于促进管道的完整性管理和失效控制，提高管道运行的安全性和经济效益。而通过边缘计算技术的应用，能够使各生产环节的反应速度相比单一云端控制更快。

　　以九江石化为例，其各种炼化设备和管道布局复杂，管道一旦破裂将造成有毒物质泄漏甚至爆炸。利用物联网技术进行智能化改造后，监控中心通过对数据进行分析，进行预防性维护，可有效降低工作量，提升反应速度。专业终端集成模组可以自检测，保障安全。

　　技术推广的需要：概念、伙伴和组织

　　目前，边缘计算正在逐步兴起，人们对边缘计算的理解和认识还有待进一步深入和拓展，边缘计算的大规模应用尚未展开。对能源行业而言，一方面，概念的普及需要加强;另一方面，企业要懂得如何寻找一个好的合作伙伴。

　　就笔者近年来的走访情况来看，许多企业虽然希望搭乘信息技术的快车，通过数字化改造实现效益的提升，但是他们既不清楚数字化包括什么，也不清楚怎样才能达到数字化的目的，更不知道该如何具体实施。

　　这从一个侧面说明，我国能源行业智能化转型升级之路刚刚起步，包括边缘计算在内的一些概念的普及和理念的推广尤为重要。企业老总毕竟不是信息技术专家，他们对成熟技术的应用或许比较热衷，但对前沿信息技术的理解和接受常常要慢半拍。这就需要政府、规划部门、解决方案提供商、专家学者以及能源企业一起搭建边缘计算在能源行业的一体化应用对接平台，为行业可持续发展提供新动力。

　　同时，数字化转型无法一蹴而就，任何一套系统建成后都需要持续不断地优化和完善。因此企业在数字化转型进程中，在明确战略目标后，首先要在解决方案提供商中选择一个志同道合的战略合作伙伴。这一点是许多在智能化建设方面有经验的企业老总的共同心声。

　　一个优秀的合作伙伴有哪些特质呢?一位企业老总曾说过：“我们对合作伙伴的期待是，他不仅要有自主核心技术、好的产品和服务，还要有可持续发展能力，更重要的是要与我们有相同或相似的企业文化与发展理念，可以与我们结成长期战略合作伙伴关系，而不应仅是一个产品供应商。”

　　另外，对边缘计算本身而言，目前业内在技术领域需要更多的交流，未来也势必需要统一的行业规范和标准。而这些东西目前仍然缺失，如果没有这些，边缘计算就很难形成一个独立的行业。同时，边缘计算技术的迅猛发展，也迫切需要一个行业组织来承担这些工作，并在边缘计算技术的大规模应用推广中扮演组织者的角色，在业内政产学研合作中充当桥梁和纽带。

　　据悉，华为、中国科学院沈阳自动化研究所、中国信息通信研究院、英特尔、ARM和软通动力六家单位联合倡议，即将成立边缘计算产业联盟(Edge Computing Consortium，ECC)，以全面促进产业深度协同，加速边缘计算在各行业的数字化创新和行业应用落地。有理由相信，在不远的将来，能源企业将有更多的好伙伴出现。作为传统产业数字化转型的重要抓手，边缘计算将在打造“智慧能源”的道路上画出动人的风景。